低壓電網(wǎng)三相不平衡優(yōu)化控制平臺設(shè)計與實證

唐毓廣 蘇光輝 庾正斌 李斌光 梁婷婷

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司崇左供電局）

低壓電網(wǎng)三相不平衡優(yōu)化控制平臺設(shè)計與實證

唐毓廣 蘇光輝 庾正斌 李斌光 梁婷婷

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司崇左供電局）

本文提出三相不平衡優(yōu)化控制平臺設(shè)計方案，并以崇左供電局扶綏縣城關(guān)供電所城大II線外貿(mào)小區(qū)為試點(diǎn)開展實證。

低壓三相不平衡；負(fù)荷平衡；自動換相；工程實證

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，低壓配電網(wǎng)的三相不平衡問題越來越突出，三相不平衡問題亟待得到解決。

根據(jù)資料顯示，目前國內(nèi)針對低壓三相不平衡治理的研究應(yīng)用方面主要有以下三種：

（1）人工調(diào)整負(fù)荷

人工根據(jù)抄表數(shù)據(jù)觀察統(tǒng)計，采取停電人工換相的方式。另外一種是人工手動換相開關(guān)裝置，由人工到現(xiàn)場進(jìn)行手動操作，工作效率雖有很大的提高，但是因為帶電操作，存在一定的安全隱患，如操作速度過快有可能發(fā)生拉弧現(xiàn)象。

（2）SVG 靜止同步補(bǔ)償器補(bǔ)償

SVG 靜止同步補(bǔ)償器可以對三相不平衡進(jìn)行補(bǔ)償，這種方法成本高，而且不能做到真正的負(fù)荷平衡。

（3）APF 有源濾波器補(bǔ)償

APF 有源濾波器可以濾除諧波，并對三相不平衡起到一定的補(bǔ)償作用，但這種方法同樣是成本高，而且也不能做到真正的負(fù)荷平衡。

總的來說，人工方法使用率最高，但是不足之處同樣明顯，費(fèi)時費(fèi)力，需切斷用戶供電，而且最關(guān)鍵一點(diǎn)是難以長期適應(yīng)負(fù)荷的變化規(guī)律。SVG和APF投入大、效率低、不能從根本上解決三相不平衡問題。

近年來，自動換相開關(guān)在低壓配電網(wǎng)得到應(yīng)用，性價比較高。但是其主要問題包括換相斷電和穩(wěn)定性兩個方面，因此目前仍然未能達(dá)到實用化和推廣應(yīng)用。

1 設(shè)計方案

崇左供電局聯(lián)合國家能源智能電網(wǎng)上海研發(fā)中心、上海君世電氣科技有限公司，開展技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，攻克了換相斷電及整體系統(tǒng)穩(wěn)定性兩大難題。

三相不平衡優(yōu)化控制平臺由負(fù)荷平衡自動換相裝置（簡稱“換相裝置”）、臺區(qū)智能終端（簡稱“臺區(qū)終端”）和主管平臺組成。

換相裝置采集當(dāng)前節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)將實時數(shù)據(jù)上傳給臺區(qū)終端。臺區(qū)終端接收臺區(qū)所有換相裝置上傳的數(shù)據(jù)，以臺區(qū)綜合三相不平衡率進(jìn)行綜合優(yōu)化決策，或者每一條低壓出線三相不平衡率進(jìn)行優(yōu)化決策，得出控制策略，再通過通信網(wǎng)絡(luò)下發(fā)給對應(yīng)的負(fù)荷自動換相裝置執(zhí)行操作控制。同時，臺區(qū)終端通過通信網(wǎng)絡(luò)將臺區(qū)所有數(shù)據(jù)上傳到主站平臺。

主站平臺接收轄區(qū)內(nèi)所有臺區(qū)終端上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分區(qū)、計算、統(tǒng)計和展示，以報表、曲線、棒圖、餅圖等形式，為管理者提供最方便最快捷的管理平臺。

臺區(qū)終端監(jiān)測到各支路的不平衡度超過設(shè)定值時，啟動平衡邏輯算法。每個支路的不平衡度都不一樣，每個用戶的用電負(fù)荷也不盡相同，可以通過智能算法求解出最優(yōu)的平衡策略。該策略是基于數(shù)學(xué)遞歸邏輯算法的原理，結(jié)合調(diào)平衡需求和各換相器的負(fù)載大小，進(jìn)行邏輯組合的運(yùn)算，求解出最優(yōu)策略。

整體平臺采用主站集中式管理與臺區(qū)分區(qū)分布式控制相結(jié)合的模式，實現(xiàn)低壓電網(wǎng)三相不平衡的換相、降損，樹立低壓電網(wǎng)三相不平衡監(jiān)視、治理的最佳實現(xiàn)。

2 工程實證

依據(jù)上文方案，選取崇左供電局扶綏縣城關(guān)供電所城大II線外貿(mào)小區(qū)為試點(diǎn)開展實證（見下圖）。主站系統(tǒng)部署在城關(guān)供電所內(nèi)，2M專線接入。

圖

外貿(mào)小區(qū)臺區(qū)配電箱空位安裝1套臺區(qū)終端，采集臺區(qū)低壓側(cè)總進(jìn)線和分支線路三相電流。臺區(qū)終端是整體臺區(qū)三相不平衡治理系統(tǒng)的“大腦”，是集采樣、運(yùn)算、通信、人機(jī)交互、智能組網(wǎng)、平衡邏輯算法于一體的智能裝置。

外貿(mào)小區(qū)各樓道單元安裝1套換相裝置，共計20套。換相裝置由雙穩(wěn)態(tài)永磁操作機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行單元，以單片微控制器為核心，具有過載短路保護(hù)、定時控制等功能的智能萬能式開關(guān)，帶載能力強(qiáng)、功耗小、動過速度快、損耗小、運(yùn)行可靠、成本低，最大負(fù)載電流為160A，負(fù)荷換相時間為20ms。

試點(diǎn)自2016年3月投入正式運(yùn)行，截止2016年8月共6個月。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，外貿(mào)小區(qū)臺區(qū)三相不平衡率平均值從23.21%下降到僅9.39%。線損、變損增加的平均值從11.52%I2R和11.52%I2r下降到2%I2R和2%I2r（R為線路電阻，r為配變電阻），經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。同時，三相不平衡率降低后，低壓配電網(wǎng)電壓水平大幅提高，顯著調(diào)高電能質(zhì)量，保障用戶可靠用電。

3 結(jié)束語

三相不平衡優(yōu)化控制平臺在少量投資的基礎(chǔ)上，全面監(jiān)視低壓三相負(fù)荷不平衡情況，為三相不平衡預(yù)警和查明不平衡原因提供依據(jù)，為不平衡治理提供依據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，合理操作相關(guān)設(shè)備，降低三相的不平衡度，為低壓配電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行提供保障，減少因三相負(fù)荷不平衡造成的經(jīng)濟(jì)損失，實現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)供電，保證投資的正確性，同時保證了保護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，防止觸電傷亡事故的發(fā)生，具有重要的社會意義。

[1]張志華，等.低壓三相負(fù)荷不平衡治理控制策略研究[J].電氣自動化，2016,38(2).

2016-09-12）