配電網(wǎng)電壓分析及電壓治理輔助決策系統(tǒng)研究

劉俊 楊帆

【摘 要】隨著電子設(shè)備的增加，用戶對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的要求越來(lái)越高。為了彰顯電壓治理的科學(xué)性、及時(shí)性，文章提出一種基于潮流計(jì)算的主要針對(duì)電壓偏差進(jìn)行分析且給出最優(yōu)輔助決策的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)能依據(jù)相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)鎖定電壓偏差的產(chǎn)生原因，然后進(jìn)行備選方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。基于低壓配電網(wǎng)的算例表明：文章的研究成果合理、有效，值得推廣。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電壓分析 輔助決策

當(dāng)前，用戶對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的投訴主要集中在電壓偏差超差方面[1]。為了提升電壓質(zhì)量，同時(shí)提高專業(yè)管理水平，有必要建立一套輔助決策系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電壓偏差問(wèn)題的自動(dòng)定位和電壓治理措施的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，從而給專業(yè)人員以最優(yōu)的參考。

1 總體思路

思路如下：由手工繪制或GIS系統(tǒng)導(dǎo)入形成基礎(chǔ)模型（模型連接配網(wǎng)元件庫(kù)），然后通過(guò)潮流計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，最后通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)算法實(shí)現(xiàn)輔助決策。說(shuō)明：①元件庫(kù)應(yīng)包括配變、等效電源、線路、無(wú)功裝置、DG等；②應(yīng)支持GIS導(dǎo)入；③對(duì)解決措施的校核需考慮未來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)等情況。

2 幾個(gè)關(guān)鍵算法

2.1 配網(wǎng)潮流算法選擇

中低壓配電網(wǎng)運(yùn)行方式多變，為了避免不正確合環(huán)，一般是放射狀運(yùn)行，線路的R/X值較大，因此適合用前推回代型潮流計(jì)算方法。該方法比較成熟，限于篇幅，不再贅述。

2.2 電壓分析模型

在潮流計(jì)算基礎(chǔ)上，可獲取電壓幅值超差的節(jié)點(diǎn)，然后運(yùn)用電壓分析模型進(jìn)行“病癥”分析。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們規(guī)定本系統(tǒng)的輔助決策是基于單個(gè)措施的，即最后給出的措施建議只有一項(xiàng)（這也符合實(shí)際運(yùn)維情況）；另外，判據(jù)全部采用國(guó)網(wǎng)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。電壓分析模型見(jiàn)圖1所示。

圖1 電壓分析流程

2.3 電壓治理措施的輔助決策

流程如下：開(kāi)始→獲取問(wèn)題原因→從知識(shí)庫(kù)獲取可能的解決措施→計(jì)算各種解決措施的技術(shù)指標(biāo)→計(jì)算各種解決措施的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)→選擇最優(yōu)措施→結(jié)束。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 配網(wǎng)概況及潮流計(jì)算結(jié)果

以東部某村莊的低壓配網(wǎng)為例。S11-160kVA的配變低壓側(cè)出兩路線：一路長(zhǎng)度700米，負(fù)荷16kW；另一路長(zhǎng)度1500米，負(fù)荷28kW，線路型號(hào)均為BLVV-70，為0.85。

潮流計(jì)算結(jié)果：第一回線路首端電壓227V、末端電壓216V；第二回線路首端電壓227V、末端電壓174V。根據(jù)D類電壓合格率指標(biāo)要求，D類電壓范圍應(yīng)控制在198V～235.4V之間，因此第二回線的末端電壓顯然處于偏差超差狀態(tài)。

3.2 電壓分析

根據(jù)圖1流程，對(duì)第二回線進(jìn)行建模并逐個(gè)改變因素后計(jì)算，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)功率因數(shù)由0.85提升到0.9，末端電壓178V，不合格；當(dāng)導(dǎo)線截面由70mm提升到120mm后，末端電壓195V，不合格；當(dāng)供電半徑縮短500m，末端電壓210V，合格。因此，對(duì)第二回線來(lái)說(shuō)，“供電半徑”是敏感因素。

3.3 電壓治理措施的決策

就目前技術(shù)手段來(lái)看，要解決供電半徑過(guò)長(zhǎng)，可采取的措施主要有加裝線路調(diào)壓器和新建電源點(diǎn)兩大類[3]。就本算例實(shí)際，具體為：

（1）線路調(diào)壓器：容量50kVA，變比1：1.15。

（2）新增電源點(diǎn)：10kV線路800m+50kVA變壓器。

運(yùn)用文章構(gòu)建的系統(tǒng)對(duì)兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1所示。其中，年綜合費(fèi)用指初投資平均分?jǐn)偟侥辏ㄔ诟髯赃\(yùn)行壽命內(nèi)）+年運(yùn)維費(fèi)-年線損減少所帶來(lái)的電費(fèi)節(jié)省。

表1 兩種措施的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比對(duì)

項(xiàng)目

措施實(shí)施前/措施（1）實(shí)施/措施（2）實(shí)施

項(xiàng)目

措施實(shí)施前/措施（1）實(shí)施/措施（2）實(shí)施

末端U/V

174/206/205

年運(yùn)維費(fèi)/萬(wàn)元

-/0.06/0.11

線損/kW

8.9/7.5/3.1

壽命/年

-/5/12

負(fù)荷增加20%后的電壓變化

-/204/202

年綜合費(fèi)用/萬(wàn)元

-/0.51/1.44

初投資/萬(wàn)元

-/3.1/14.8

由表1可知，就本算例來(lái)說(shuō)，兩種措施的技術(shù)指標(biāo)相差不大，但措施（1）的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯高于措施（2），因此我們選擇增加線路調(diào)壓器方案。

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)建立計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，能依據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷態(tài)勢(shì)快速鎖定電壓偏差超差節(jié)點(diǎn)并分析具體原因，接著依據(jù)專家知識(shí)庫(kù)確定備選方案，最后通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較做出最優(yōu)選擇。文章的研究經(jīng)歷算例的考驗(yàn)，具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅家健.配電網(wǎng)電壓偏差綜合優(yōu)化案例分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2014，31（2）：132-135.

[2] 劉書(shū)銘.中高壓配電網(wǎng)非線性用戶的電能質(zhì)量特性研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，36（2）：226-228.

[3] 劉蔚.一種改進(jìn)的輻射狀配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，18（1）：26-28.

作者簡(jiǎn)介：劉俊（1971—），男，上海人，大學(xué)，高級(jí)工程師，從事線損、電壓專業(yè)；楊帆（1988—），男，上海人，研究生，工程師，從事線損、電壓專業(yè)。