低电压监测（共10篇）
低电压监测 篇1
四川省达州电业局在推进农网智能化台区改造工作的过程中，引进了低电压监测与三相负荷平衡自动调整系统，该系统通过先进的技术与设备，对配电台区进行科学的低电压及相关数据监测，并对三相负荷平衡进行自动调整，有效地提高了供电可靠性和电能质量，降低了线损，提高了经济效益。
1 系统应用背景
当前农村配电网三相负荷不平衡及低电压综合治理工作中，在需要对三相负荷进行调整时，一般都是人工进行负荷测量和调整。而在实际工作中，往往存在以下问题。
(1)人工调整，费时费力。三相负荷调整都是电工自己到台区去测量电流，采集多个点之后才可以调整。在调整的时候，需要断线、换相，费工、费时，效率很低，三相负荷的调整既滞后，又很难准确。有时候明明知道某个台区的负荷不平衡，由于只能人工去调整负荷，却不得不进行一系列测量及改线换线工作，操作起来十分费时费力。
(2)台区监控数据处理滞后，不能实时或及时监测到台区的运行情况。当前农村低电压普查等数据多数仍只是以纸质或者电子文档的形式存在，没有形成有效的数据库，大量原始数据和基础数据分散在各基层单位，查询起来都很难，更不用说进行统计和分析了。数据统计和处理速度太慢，不仅造成人力资源的极大浪费，也造成数据统计上报不及时，甚至容易出现统计数据遗漏和出错的现象。而由此造成的监测数据统计的滞后，也必然影响到台区低电压调控的及时性和台区运行智能化、自动化发展。
2 系统基本介绍
(1)系统结构。低电压监测与三相负荷平衡自动调整系统由系统软件平台与智能配电网监控单元、换相开关、一级电子式剩余电流断路器、油温监测单元等共同组成。通过GPRS通信网络，实现远程信息传输及控制。
(2)功能特点。该系统主要实现三相线路负荷不平衡自动调整、线路末端低电压监测与改善;还可实现营销管理(配电参数监测、远抄、远控)及变压器油温和低压侧出线头温度监测。由系统软件平台和自动换相开关进行负荷自动调整，既能让三相负荷平衡调整变得更科学、及时，最大限度地降低线损，又能减小所要调整的单元表箱，避开用电高峰，尽量避免因调整给客户用电带来的不便，最大限度地提高供电可靠性。
3 系统实现的目标
(1)数据采集规范化、科学化。能够及时采集到台区的用电负荷、电压、电流、功率、线路剩余电流(漏电流)、变压器油温及出线侧的接线柱温度、各级保护器跳闸原因等一系列参数，用于台区基本数据的掌握。通过系统的投入运行，摆脱传统的手工处理信息方式，利用先进的信息技术和网络技术，实现数据和资源共享。
(2)实现远程控制、自动报警。如果台区出现异常情况，可通过调度软件对台区进行远程控制操作，例如分闸、合闸、控制继电器等操作。软件实时监测线路运行情况，通过台区终端，实现第一时间告警、预警功能。
(3)实现手动或者自动调整负荷平衡。可以通过系统实现人工或者自动地对换相开关换相，自动调整负荷平衡，使线路的不平衡率降到预定的不平衡率以下。此外，还可以通过软件查询当前线路的负荷情况、用户在某相的使用情况等具体详细信息。
(4)降低劳动强度，提高工作效率。系统运行后可大大减少在调整线路平衡当中的众多烦琐人工工作环节，降低了工作强度，提高了工作效率。
(5)提高用户服务质量和供电可靠性。应用该系统可以掌握每条线路的三相负荷不平衡调整情况和农村低电压工作进展情况，更好地服务于用户，提高供电可靠性。
4 三相负荷平衡自动调整系统工作流程
(1)由安装在支路上的电子式剩余电流断路器获取各支路三相线路的相线电流及剩余电流，并由剩余电流断路器的通信组件传至智能配电网监控单元。
(2)由安装在相线路上各单元表箱中的自动换相开关，获取各表箱单元的电流与电压，并由无线或载波通信上传至智能配电网监控单元。
(3)由智能配电网监控单元将所监测到的各支路相线电流及各表箱单元的电流与电压，一并由GPRS上传至系统软件平台。
(4)系统软件平台根据设定的不平衡率上限值、调整周期、各支路三相负荷平均不平衡率及各支路相线电流平均值大小，来确定是否进行相线间负荷的调整，再根据相线中表箱单元的电流平均值，按照由大到小的次序来确定具体所要调整的表箱。
(5)最后，根据设定的调整时刻，由系统软件平台发出指令，经智能配电网监控单元下传至自动换相开关，完成单元表箱电源相位的自动转换，从而实现支路三相负荷平衡的自动调整。
5 总结
该系统的投入与运行不仅可以在线实时监测、采集变压器台区所有数据参数，还可以对支线的各个电压、电流进行数据的采集;同时配合自动换相开关，实现三相线路负荷的自动调整，控制剩余电流断路器分合动作;实现设备巡检监控、电压合格率的统计分析、远程抄表与线损分析及设备故障自动保护等功能。由于该系统终端装置具有全面的逻辑判断和独立运行功能，使该系统没有数据服务器主站、数字计量表也可以组建运行，能灵活提供以单台变压器、供电所为管理单位的系统组建方案。还可以通过现场工作确认功能和变压器全运行状态监测，实现现场供电服务工作的可监督性、可考核性，从根本上促进供电服务工作。
配网低电压治理探讨 篇2
【摘要】电能质量是对评价供电企业的重要依据，电压又是电能质量的重要指标，电压的稳定直接关系到配网安全稳定运行和电气设备使用寿命。日益复杂的配网结构、日益剧增的配网设备，对配网电压质量控制提出了更高的要求。本文详细分析了配网低电压原因，并提出了几种有效的治理方法，梳理出低电压治理流程，从根源治理低电压，提高电能质量。
【关键词】低电压治理；配电网；电能质量；无功补偿
引言
随着经济社会高速发展，用电需求快速增长，作为与用户直接接触的电网末端10kV及以下配电网正面临巨大的供电压力。通过低电压数据的收集、分析、对低电压进行整治，着力解决设备老化、设备过负荷、线径过细、供电容量不足等容易导致低电压的突出问题，大幅度提升辖区供电可靠性和电压质量，保障社会安全可靠用电。
中华人民共和国国家标准《电能质量 供电电压偏差》（GB/T 12325-2008）明确要求：（1）10kV及以下三相供电系统电压允许偏差不超过额定电压的±7%；（2）220V单相供电时电压允许偏差不超过额定电压的+7%与-10%。综上所述：配网低电压现象指10kV供电时低于9.3kV；380V三相供电时低于353.4V；220V单相供电时低于198V。
1、“低电压”产生的原因及分析
1.1配網产生低电压的主要原因 （1）供电半径大。10kV配电线路存在迂回线路，供电半径过大，线路阻抗增加，导致压降增大，最终使10kV线路的末端电压偏低，从而造成配电变压器出线侧电压低。低压配电台区供电半径大，低压线路压降增大，导致低压线路的末端电压低。（2）配电设备重载过载。配电线路设备重载过载会引起线路电流增大，从而造成线路压降增大，进而导致线路末端电压降低，最终引起低电压问题。（3）导线、电缆截面积小。10kV线路导线越细，阻抗越大，线路压降越大，导致线路末端电压越低，最终造成配电变压器出线侧电压越低。此外因为接户线、进户线等低压线路配置不合理，存在线径较细，再加上用户生活水平提高，各种电器逐步增加，容易出现“卡脖子”现象，造成用户末端电压低。（4）无功功率补偿不足。配网中有大量异步电动机和配电变压器，当负载率不高以及感性负荷设备较多时，无功负荷相对比较高，需要无功功率进行补偿。当补偿并联电容器存在投运不及时或容量不满足要求时，线路需要输送大量无功功率，导致电压损耗过多，最终引起电压偏低。（5）配变低压侧三相负荷不平衡。三相负荷不平衡会引起中性线产生较大的电流，从而导致中性点电压出现偏移，因为变压器绕组各有不同，所以输出的电压也不一定相同，此时电压质量就无法保证符合要求。因此，严重三相不平衡的低压线路发生低电压的可能性较高。根据国家电网公司《配电网运维规程》（Q/GDW 1519—2014）要求，配电变压器的三相负荷应尽量平衡，不平衡度不应超过15%，单相负荷不高的三相变压器，零线电流不应大于额定电流的25%。（6）日常运维管理工作不到位。当前，配网无功功率补偿普遍选择在配电变压器低压侧就地补偿，但存在无功补偿装置破旧、长期无人维护、容量配备不合理等现象。另外，随着配网自动化的普及，大部分的台区都已装有智能监测终端，通过现场公变终端，系统能实时上送公变运行基础数据。但部分一线生产人员对配变智能监测系统并不熟悉，依然习惯于以往的凭经验“抢修”低电压。
1.2 配网低电压原因分析流程
由于配网产生低电压的原因较多且不尽相同，故在进行低电压治理之前应对各低电压台区进行科学的诊断和分析，找准具体原因，才能做到有的放矢。对于存在低电压的配变台区，主要有以下两个方面问题。（1）配变出线侧首端电压不合格。对于首端电压不合格情况首先判断配变高压侧电压是否合格，若10kV侧电压不合格，则应先解决10kV线路侧低电压问题；如果配变高压侧电压合格则继续分析台区侧功率因数是否偏低，若配变低压侧功率因数偏低则分析无功补偿设备运行是否正常、容量是否充足；如果配变低压侧功率因数正常，则继续分析配电变压器分接开关设置是否合理，运行是否正常。（2）配变台区首端电压合格但是末端电压不合格。依次分析配变低压侧三相是否平衡，配电变压器是否存在重载过载，导线线径是否偏细，供电半径是否不合理等。
2、“低电压”治理常用措施探讨
2.1台区首端低电压的治理与优化措施 （1）在10kV侧优先考虑运行管理手段，调控变电站10kV母线电压，优化高压侧无功补偿，在满足电压允许偏差为额定值的±7%的要求下，适当提高10kV线路首端电压，在确保10kV线路末端电压合格的同时也为配网低压侧的电压调控留出更多裕度。（2）10kV线路使用馈线调压器。配网10kV线路存在供电半径大导致压降大的情况，为了提高10kV线路的调压能力，可在线路中后段安装使用馈线调压器提升10kV线路末端的电压水平，如图1所示[1]。（3）完善电网结构，新建110kV变电站，通过合理增加电源布点，缩短10kV线路供电长度；改造不合理的接线方式，如迂回线路、卡脖子线路；增加并列线路运行，更换并增大线路的导线截面，降损并提高送电能力，从而解决10kV线路末端电压偏低问题。
2.2台区末端低电压的治理与优化措施 （1）充分利用用电信息采集系统、智能公用配变监测终端、电压监测仪、调度自动化系统，提高智能监测终端的覆盖率和完好率，对电网运行参数和用户电压质量进行实时监测，切实掌控低电压发生、发展变化情况，改以往的凭经验“抢修”低电压为现在的靠数据“管理”低电压，力求用最小的投入实现台区低电压治理工作效果的最大化。（2）加强配电变压器档位调节管理。调整变压器分接头简单易行，在平常低电压治理工作中被使用最多。在无功容量充裕并且无功基本平衡的电力系统中，改变变压器分接开关具有不错的效果，应首先采用，对这部分无功容量充足的“低电压”台区，可以采取调节档位，有效解决低电压状况[2]。（3）加强无功补偿装置的管理，合理配置低压无功补偿容量，更换台区内落后、破旧的无功补偿装置，确保无功补偿装置的有效使用，解决功率因数较低问题。一般情况下，将功率因数提高到0.95就认为是合理补偿[3]。（4）对于负荷密集，配电设施容量过载或重载的台区应首先且加强负荷三相不平衡管理和负荷调整。优先采取将较大负荷转移到其它负载较小线路的方式进行改造。对于负荷难以转移的配变台区，可考虑直接进行变压器增容，或新增台区布点来解决配电变压器重载过载问题。（5）绘制台区改造进度表，并在改造后分析效果，针对台区各分支线、分接箱箱和进户、接户线进行定期检查、不定时抽查，确认是否存在“卡脖子”现象，防止主干线电压质量合格，但部分进户线“卡脖子”原因导致电压低的问题，同时及时对这部分台区进行整改督办，解决低电压问题。
2.3 配电网电压无功三级联调 传统现安装的电压无功调控设备的调控判据仅依据安装点的测量值进行“各自为政”式的独立控制，电网各级调压与补偿设备的全网协调性不够，往往出现上级电网电压处于合格区间范围、下级电网调节手段已用尽而用户电压仍超限的情况，此时需依赖上级电网充分挖掘调节能力，实施上级电网与下级电网的自动协助调整，通过全网调节使末端电网调压能力得到有力的补充与提升，由此进一步挖掘电网运行控制的潜力，实现变电站（主变、主变低压侧无功补偿装置）、线路（线路无功补偿装置、线路调压器）和配变（配变、配变低压侧无功補偿装置）三级直接的协调控制，以达到最优控制[4]。
3、“低电压”治理流程
根据之前对配网低电压的原因分析和治理措施，结合现有的配变智能终端、用电采集系统等提供的遥测信息，分别对台区低压侧和10kV侧梳理低电压治理流程。台区侧低电压治理流程如图2；10kV侧低电压治理流程如图3；低电压治理总流程如图4。
4、总结
“低电压”治理是一项需要长期努力的工作，一方面充分利用各种新技术、新手段，排查、整理低电压状况，通过对配变在线监测等系统的应用，按10kV线路、配变负载率、变压器低压侧电压值、三相不平衡率等条件对线路、配变进行筛选，针对不同情况开展整改工作；建立负载率75%以上配变台帐负面清单，合理安排整改计划，按时通报迎峰度夏工程及低电压改造工程建设进度。另一方面大力推进配网改造，通过增加电网投资，合理规划，建设坚强的配网电力网络，完成低电压台区和老旧设备的改造工作，更好的为用户提供电能质量符合要求且稳定的电力资源。
参考文献
[1]王涛，李艳龙，梁鹏.刘春亮.低电压综合治理及优化方法研究[J].安徽农业科学，2013，41（16）：7358-7360.
[2]陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.
[3]陈文彬.电力系统无功优化与电压调整[M].北京：中国电力出版社，2003.
[4]路宁.配电网电压无功三级联调控制研究[D].西安科技大学，2010.
作者简介
金超（1990-），男，汉族，浙江金华，本科学历，助理工程师，毕业于福州大学，就职于国网金华供电公司，从事配网运维检修工作。
陆争荣（1969-），男，汉族，浙江金华，本科学历，助理工程师，毕业于上海电力学院，就职于国网金华供电公司，从事配网运维检修工作。
陈志华（1987-），男，汉族，浙江金华，硕士学历，工程师，毕业于上海电力学院，就职于国网金华供电公司，从事配网运维检修工作。
杜建明（1972-），男，汉族，浙江东阳，本科学历，助理工程师，毕业于浙江大学，就职于国网金华供电公司，从事配网运维检修工作。
“三控制”治理低电压 篇3
1 了解现状, 制定预案, 超前控制
1.1 调查统计
为减少用户投诉, 变被动为主动, 该公司将用户是否确有电压偏低现象作为治理的唯一标准。以配电台区为单位, 开展细致周密的调查分析, 梳理可能产生低电压的台区及其原因。
各运行单位重点做好末端用户的走访工作, 了解用户用电情况, 询问用户上年度夏季时的空调器、日光灯、电风扇等使用情况, 并结合上年迎峰度夏负荷实测数据, 分析台区负荷增长, 列出可能发生低电压的台区, 按可能性程度依次排序, 排在最前面被认为最有可能发生低电压, 已列入2011年一、二季度改造工程项目的台区没有统计, 并加强对往年已咨询台区的统计工作。
调查统计可能有657个台区会发生低电压, 其中有288个台区上年有用户咨询过电压质量问题。
1.2 确定原则
为减少投资, 针对可能低电压台区, 该公司拟出处理原则, 管理手段作为第一要素, 在管理手段没有效果情况下落实改造工程项目。设计单位提前做好可能产生低电压台区的改造设计工作。
管理手段主要从变压器调挡、调荷及防超容用电着手, 并落实实施步骤及工作要求;变压器容量不够, 运行单位内部进行容量上的调整;低压线路可以就近切换的进行提前切换;能进行变压器移位解决邻近台区的末稍供电问题的, 就不考虑新增变压器;制定对策时, 将邻近几个台区一起分析, 综合采取措施;在新增布点时优先选用旧变压器, 一台新配电变压器要能提升两个台区的供电能力。
2 做好监控, 掌握变化, 控制过程
2.1 强化管理责任
随着夏季负荷高峰的来临, 该公司强化台区的管理责任, 针对已怀疑可能会产生低电压的台区, 实施全面监控, 并采取相应措施。
(1) 凡气温高于30℃, 责任人均要对可能低电压台区进行负荷及电压实测工作, 记录下台区首端各相负荷、电压及分支线末端电压。此项工作间断, 责任人留下必要的记录, 如测量时间、测量人、地点及有关负荷、电压数据等。
(2) 测得三相负荷不平衡, 及时进行调荷工作, 保证三相负荷均衡。
(3) 发现末端电压低于200 V, 立即开展变压器分接开关调整工作。
(4) 变压器调荷、调挡工作开展的同时, 梳理台区负荷性质, 调查有无超容用电现象, 对超容用电的用户开展说服工作, 要求其错峰用电, 不听劝告, 报稽查班处理。
(5) 管理措施落实到位, 如测得变压器负荷超过80%或末端电压低于196 V, 立即填写立项申请表, 公司根据前期准备好的设计方案实施改造。
2.2 严把处理流程
为保证7天内解决低电压投诉, 该公司制定详细的低电压处理工作流程, 提出工作事项、工作要求和注意点。
客户中心接用户低电压咨询、投诉, 立即通知相关人员;运行班组派人到现场核实情况;运行单位初拟回复单报至上级;主管部门答复客户中心。前四个步骤要求在2天内完成。
在确认低电压投诉属实, 管理手段没有效果情况下, 进入工程实施阶段, 项目实施、项目跟踪、用户回访在后5天内完成。
2.3 加强考核工作
为减少管理手段运用不到位带来的投诉及避免工程实施缓慢而影响用户用电, 该公司制定低电压工作考核办法, 对事前控制及处理过程进行逐项考核。
考核内容主要涉及对可能低电压台区监控不到位, 管理手段运用不充分, 提交工程立项申请表不及时, 弄虚作假行为及工程实施不及时等, 同时对没有发生95598系统投诉低电压或虽有投诉但经核查情况不属实的运行单位进行奖励, 以进一步调动人员参与治理低电压的积极性。
3 沟通及时, 控制反弹, 服务百姓
3.1 及时沟通
接到用户投诉, 台区责任人现场复核, 了解用户实际用电情况, 分析原因, 做好现场解释工作, 对于用户自身原因引起的低电压做好整改指导和协调工作。
因天气或不可抗力等因素, 影响工程进度, 及时联系用户说明原因, 避免用户可能产生的烦躁情绪, 减少重复投诉。
3.2 回访到位
每个低电压投诉解决后, 该公司安排人员进行回访, 调查解决的实际效果, 并要求责任人再去现场复核, 避免措施不到位而引起新的低电压。
百姓满意是对供电公司工作最大的肯定。通过回访, 该公司不仅及时了解低电压治理效果, 也进一步分析农村用电趋势、负荷特点, 为将来农网建设和运行管理提供参考依据。
农村低电压问题分析与整治措施 篇4
关键词：农村；低电压；分析；整治
中图分类号：T726.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）35-0100-01
近年来，随着农村经济的快速发展，新农村城镇化建设进程的不断加快，特别是国家推行“家电下乡”等一系列惠农政策，大量大功率家用电器进入农村家庭，农村用电负荷增长迅速。导致农村地区出现日益严重的低电压问题，对农村用户生产、生活造成极大影响，公司优质服务等形象面临巨大压力和挑战。本文针对农村电网中低电压问题进行分析和研讨，提出解决措施。
1 国网洪雅县供电公司低电压现状
1.1 按压降程度分
根据实测数据，洪雅公司农村电网1 011台公变中有137台存在低电压问题，其中：末端线电压低于合格电压（下限198 V下同）5%的有46台占34%，末端电压低于合格电压10%的有39台占28%，末端电压低于合格电压15%的有31台占23%，末端电压低于合格电压20%及以下的有21台占15%。
1.2 按地域条件分
洪雅公司农村低电压，主要分布于经济发展较快地区（负荷增长较快）32%、地广人稀山区（供电半径较大）31%、新接收供区（线路设备落后）16%、其他地区21%。
1.3 按季节分
每年春灌、酷热、寒冬、春节民工返乡时段为低电压的高发时段，低电压出现的概率高于平时五至十个百分点。
2 农村低电压形成的原因
2.1 农网配电线路供电半径过长
国网洪雅供电公司农网系统中目前还有供电半径超过1 km的低压供电台区376个，占总数的37%。当线路供电半径超过合理的长度时，线路末端电压损耗太大，导致电压偏低。
2.2 新接收供区，线路设备陋烂
洪雅公司近年来先后接收汉王、天宫、柳新等电站直供区，由于这些供区在原来电站的管理中，基本上没有进行过升级改造，大部分线路设备是20世纪80年代投运的，小、旧、烂的设备配置远远落后于用户对电力供应的要求，低电压现象严重。
2.3 配变三相负载严重失衡
由于新农村建设，用户房屋搬迁幅度较大，用电负荷整体迁移，配电变压器三相负载不平衡，引起中性点电压位移，造成负载轻的一相电压偏高，而负载重的一相电压偏低。
2.4 线路导线截面过小
由于一、二农网改造过程中有些地区对负荷增长预测不准，导致导线截面选择过小，特别是二期农网改造中使用了大量的16 mm2的旧导线，目前洪雅公司低压线路线径为LGJ-25 mm2及以下的公变台区有624个，占总数的62%。由于负荷发展较快，线路截面已不能满足载流量的要求。这些配变台区中大部分不同程度的存在低电压的问题或有成为低电压台区的风险。
2.5 无功补偿不足
由于农村低压电力网中有大量异步电动机，而且负载率不高，无功负荷相对比较高，所以自然功率因数偏低。农村配电台区无功补偿装置安装率较低且损坏后无专业队伍负责维护维修，导致线路输送大量无功功率，而产生电压损耗，引起电压偏低。
3 农村低电压整治的有效措施
3.1 加大农网改造资金投入
各农村供电班组应以真实数据积极向上反映，根据远期发展需求，做好项目储备。尽量向上争取农网升级改造资金，以短半径、密布点的原则合理规划、设计，将有限的资金安排在最需要的地方。通过淘汰电网中老旧小及高耗能的配电设备、增加配变数量及容量、缩小高低压线路供电半径、加大导线线径等方式，以点带面的消灭农村低电压台区。
3.2 综合利用调剂变压器
利用城网、农网改造中换下的运行状况良好、容量稍大的变压器，进行以大换小或新建线路安装使用，对因配变过小而导致的低电压状况能有效的改。如余坪供电所先后利用2011年农网改造工程中换下的三台S9—50 kVA变压器等可利用材料设备，通过短距离的10 kV延伸，在资金投入极小的情况下，分别解决了余坪镇水口3社、白马8社、金星2社的低电压问题，效果明显。
3.3 均衡配变三相负荷
农网线路中应分相控制用户容量，建立配变台区三相负荷台账，了解三相负荷分布情况，掌握三相负荷能力，为新增用户针对性入网及负荷分配提供参考依据。关注三相负荷均衡情况，开展季节性、高峰期现场负荷实测或配变终端信息采集，分析配变台区三相负荷均衡波动情况；必要时对个别单相用户落户相位进行改接，适当调整负荷相别，三相动力用户内部负荷不平衡时，应与用户协商后调整内部相位负荷，以确保三相负荷不平衡率不大于20%。缓解因负荷不均而造成的低电压状况。
3.4 加强用户入网和容量监控
对新增用户，特别是非居民用户必须把好入网关。业扩勘查人员要有高度的责任心，对用户报装申请的设备清单要进行现场系统核实，以确保入网后设备用电负荷在低压公变的承受范围内，并考虑到用电高峰时的最大负荷能力；对于用电负荷较大、超出线路和变压器承载范围的用户，应按规定要求其架设专用线路和安装专用变压器。
通过日常巡视工作，营业普查、用电检修、营销稽查等手段对台区用户设备情况初步掌握，同时通过营销系统、抄表数据录入等关注台区用户特别是三相动力用户电量变动。对电量突变或徒增用户，特别是三相动力用户，进行容量控制。以供电合同为依据，对其使用的容量进行普查，核实并最终确定超容量用户清单。可以根据配变负荷承载能力的大小及可开发负荷对超容量用户确定治理方案，可提出优化方案让其脱离公用配变用电，优先保证农村居民用上高品质电源。
3.5 有效的安装运行无功补偿和调压装置
在农村低压供电系统中安装无功补偿和调压装置，能起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。合理的安装和运用，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电压质量提高。对于技术力量偏弱的农村供电班组，应开展无功补偿和调压装置的技术培训工作，让员工了解和掌握有效的技术，对损坏的补偿、调压装置及时的进行修复和更换。通过补偿、调压装置的正确、稳定运行，提升农村电网调压能力和无功补偿能效，改善农村电压质量。
4 治理效果
近年来，洪雅公司通过各项整治措施的落实和推进，有效的对农村电网进行供电质量进行预见和防控，积极应对，不断优化农村电网结构，改善供电设备运行状况。特别是在2012年、2013年农网升级改造资金量很小的情况下，低电压台区数量由2011年的557台下降到472台，同比下降10%，治理后的台区供电质量明显改善，用户满意度很高，农村电网中因低电压而诱发的诸多问题得到了有效的缓解。
5 结 论
低电压治理工作任重而道远，需要建立系列长效机制，分析原因、抓住重点，维护好治理取得的成果，组织专业队伍开展专题研究，定期召开会议通报工作进展情况，研究和解决工作中存在的问题，做到了专题研究和农村低电压综合治理工作有机结合，用研究成果指导综合治理工作，同时用治理效果验证研究成果，保障农村电网的安全有效和谐运行，实现国家电网公司“一强三优”的战略发展目标。
参考文献：
[1]中电新闻网.农村低电压产生的原因分析[EB/OL].http：//www.cnelc.com/Article/2/AD100124291_1.html，2012-1-16.
[2] 英大网.农村台区低电压整治探讨[EB/OL]. http：//www.indaa.com.cn/dwxw2011/dwlt/201209/t20120921_1138009.html，2012
浅谈农网低电压治理 篇5
1 治理低电压的管理方法
(1) 加强电网规划, 改善电网结构, 提高供电能力和供电质量, 从源头预防农网低电压。从电网规划设计入手, 树立“大规划”的概念, 统筹考虑高低压电网发展, 准确预测负荷发展趋势和用电性质, 合理进行电网布局。在编制农村电网发展规划时, 统筹做好农网改造升级中电源、网架、无功、电压等中长期规划, 制定出上下贯穿、高低压电网兼顾、城乡统筹发展的整体规划, 尤其是做好电压无功发展规划, 为改善供电电压质量提供基本保障。重点解决好农网存在的电网薄弱、供电可靠性不高、电压质量保证能力不强等问题。优先考虑农网一、二期未彻底改造的线路, 预防农网低电压问题。
(2) 建立健全低电压监测网络, 为农网低电压治理提供数据参考。逐渐完善电压监测仪为基础的电压监测网络的情况下, 充分利用调度SCADA系统、智能集抄系统、配电变压器监测终端等的电压数据采集功能, 推广应用智能电能表等具备电压数据采集功能的仪器、仪表, 建立健全覆盖各电压等级电网的电压质量监测体系, 全面分析用户电压现状, 实现电压质量的及时监测与掌控, 为农网低电压治理提供数据参考, 以便有针对性地采取预防、治理措施。
(3) 建立健全低电压用户档案。对所辖低压用户进行调查摸底, 统计农村低电压用户数量。一是可以利用集中抄表系统监测电压情况。二是可以根据电压监测点电压监测情况进行分析。三是通过对低压用户实地排查来统计。对调查得到的低电压区域, 做到“五个清楚”, 即清楚地段、清楚时段、清楚数据、清楚手段、清楚内容。根据用电负荷性质、用电能量等情况, 分类建立农村低电压用户档案。针对农网低电压特点, 采取有效措施, 彻底解决农网低电压问题。
2 治理低电压的技术措施
(1) 随着远程集中抄表工作的开展, 可以在智能集抄系统中设置低电压预警功能。在监测电压低于205V时, 系统自动报警, 便于管理人员及时掌握低电压台区的详细信息, 形成农网低电压预防预警屏障。
(2) 削峰填谷, 均衡用电, 加强农网低压负荷需求侧管理。加强农网低压用电需求侧管理, 宣传引导动力负荷用户错 (避) 峰用电, 调动用户错 (避) 峰用电积极性, 降低负荷高峰时段动力用电负荷, 削峰填谷, 实现农网低压用户的均衡用电, 满足农村季节性或时段性高峰用电需求, 提高电压质量, 保证农村用户正常生产生活的用电需求。
(3) 积极预防治理配电变压器负荷三相不平衡。一是在实施农网升级改造工作中, 彻底消除单相供电, 改为三相四线供电, 控制三相不平衡度。二是对分散的住户在低压台区加装三相负荷不平衡、无功自动补偿装置, 改善三相负荷电流, 纠正配电变压器中性点电压偏移。三是为提高配电网供电质量, 平衡配电变压器三相电流, 使用“自动平衡有功配电柜”装置, 自动平衡有功负荷, 平衡三相电流, 平衡三相电压, 提高功率因数, 最终达到提高电压质量的目的。四是统一规划, 均衡分配单相负荷用户。五是加强业扩报装管理, 建立施工与管理部门协调管理机制, 从营销全过程开展负荷平衡度管理。六是加强配电台区负荷监测, 利用配电变压器监测终端监测或人工定期监测等方法, 对负荷不平衡度大于15%的配电台区, 依据“计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和配电变压器低压出口侧平衡”的“四平衡”原则实施负荷调整。通过以上措施, 改善配电变压器经济运行水平, 降低三相负荷不平衡度, 提高电压质量。
(4) 落实调压、负荷调整及加装无功补偿装置等技术措施。一是结合工作实际, 加强配电变压器调压分接开关调整管理, 明确分工, 责任到人, 加强考核。根据负荷变化情况, 及时调整配电变压器调压分接开关, 改善客户端供电电压质量。二是严格执行100 k VA以上专用变压器用户功率因数考核, 督促用户安装无功补偿装置。三是逐步在100 k VA及以上公用配电变压器低压侧, 安装无功自动跟踪补偿装置, 自动跟踪补偿无功缺额。四是对功率因数较低的台区分析原因, 根据台区特点采取不同的补偿措施进行无功补偿。
农网“低电压”问题软治理 篇6
1“低电压”存在的形式
当前, 农网中“低电压”主要以两种形式存在, 一种是持久性“低电压”, 主要存在于电网基础较薄弱地区, 投入资金不足, 存在点少线长问题, 仅满足基本生活用电需要。此问题在一、二期农网改造前期较多, 它不是季节性负荷缺电或一天当中的某些时段引起的“低电压”, 而是由于电网建设的“硬件”投入不足造成的。这些问题是可以通过增加电源点、缩短供电半径、加强输配电线路的建设能力来提高的, 通过这些外在的“硬件”建设加以解决。
另一种是阶段性“低电压”, 即当前普遍存在的一年内某几个用电高峰时期或某一用电时期的几个高峰时段, 会出现由于负荷的大幅上升带来的暂时性“低电压”问题。如农村的每年开春时期、麦收播种时期、秋收后小麦浇灌时期、夏季用电高峰期的中午和晚上时段、冬季用电高峰期的晚上时段。这些问题是可以通过加强运行管理、用电需求侧管理等来减缓或满足的, 也就是通过加强人的管理, 提高人的用电知识水平这些内在的“文化能力”等软实力来解决, 即农网“低电压”问题的软治理。
2“低电压”治理的主要措施与分析对比
2.1“低电压”治理主要措施
当前, “低电压”治理主要围绕5个方面来进行:一是通过增加电源点, 提升10 kV线路供电能力及台区供电能力来实现;二是通过增加调压手段, 如提升变电站、变压器、线路等调压能力来实现;三是通过优化无功补偿, 安装各种无功补偿装置来实现;四是通过科技支撑, 即应用各种新产品、新技术来实现;五是通过提高管理人员知识水平, 加强运行管理、用户需求侧管理这些软实力来实现。
2.2“低电压”治理措施分析对比
(1) 提升供电能力方面。提升供电能力是当前“低电压”治理的一个最普遍有效手段, 它主要通过新建变电站、新增配电变压器、增加供电点、缩小供电半径或加大导线截面积等方式进行改造, 从而达到提升10kV线路、配电台区及低压线路供电能力, 进而达到提升用户供电能力的目的。在“低电压”治理措施方面, 它属于电网建设方面, 即“硬治理”手段。当前河北省柏乡县供电公司完成治理台区中60%以上的“低电压”都是通过新增配电变压器解决的。一般它对长期存在过载现象的配电变压器有比较好的效果, 但对波动性较大的农村季节性负荷或某时段波动较大的负荷, 在用电高峰后的大部分时间里易产生“高电压”现象, 造成线损增大。
(2) 增加调压手段方面。加强调压能力建设是利用“低电压”软治理方面的一个有效手段。它是在不增加电网投资, 合理利用调压设备等现有资源, 以实现配电变压器最大供电能力。它具有设备利用率高、节省投资的特点, 但需要设备管理人员具备一定的综合业务知识和能力。当前, 在柏乡县供电公司, 调度值班员能够根据负荷变化及时进行调压, 但在低压配电变压器及线路调压方面, 管理人员执行还不很到位, 完成所占“低电压“治理用户数比例较低。
(3) 优化无功补偿方面。它是需要通过安装一定数量的无功补偿装置来实现“低电压”治理的一个有效手段。但在实际中, 由于管理人员对电容器的投切不及时, 极易造成无功的过补或欠补。要避免出现这种现象, 就要大量使用自动跟踪补偿装置, 它也是一个不小的投资, 从这一方面来说它属于“硬治理”手段。当前柏乡县供电公司完成治理“低电压”中20%的“低电压”用户都是通过合理利用各种无功补偿手段解决的。所以无功补偿是兼具有“硬治理”与“软治理”相结合的一个有效手段。
(4) 科技支撑方面。它虽然也是“低电压”治理的一个有效手段, 但由于其是“四新”产品和技术, 广大基层员工对其了解、使用较少, 有许多产品尚属研发阶段, 应用还不很广泛。例如, 宽幅调压变压器在个别地区已开始应用, 10 k V单相供电模式、家用电器随器补偿、提高配电变压器承受短时过载能力等技术还处于研究提高阶段, 所以, 作为“低电压”治理的一个手段, 使用面还较窄, 从试用、应用到走向成熟还需要时间。
(5) 精益运行管理和需求侧管理方面。它是“低电压”软治理最具代表性的治理手段, 注重从提高运行管理水平、加强人员素质及用户侧“低电压”管理入手, 它不需要投入大量电网建设资金, 而是充分调动一切手段, 使有限、有效资源最大化利用, 对提高供电质量以及优质服务水平起着不可替代的作用。当前柏乡县供电公司正通过运行管理及进户宣传等手段积极开展此项工作, 治理户数约占“低电压”已完成比例的15%。
3“低电压”软治理的措施
3.1 加强线路设备的运行维护管理
首先要建立并严格执行电压无功设备运行维护管理制度, 加强供电设施运行维护管理, 及时处理电压无功设备存在的缺陷, 提高设备完好率, 这是软治理的一个基本保障前提。其次对调度管理人员来说, 要结合不同季节、不同时段的负荷曲线和电压曲线, 制定变电站电压控制曲线, 确定主变压器分接开关挡位, 合理投切电容。制定配电变压器分接头调整管理办法, 配电变压器管理人员要及时调整、合理利用配电变压器分接头的3个挡位, 在一年当中几个重要用电负荷高峰时期到来之前, 将分接头调至最高挡位。针对配电变压器三相负荷不平衡问题, 管理人员要及时监测用户电压质量, 合理配置用户负荷, 调整用户接线相序, 确保配电变压器三相负荷的平衡。
3.2 加强低压用户需求侧管理
以前仅对重要用户开展用电负荷需求侧管理工作, 而忽视农村低压用户的需求侧管理。为此, 台区管理人员或10 kV线路管理人员要在季节性高峰负荷来临之前, 对用户做好负荷高峰安全知识宣传讲解工作, 使用户能够主动自查家用线路是否线径合理, 是否存在超负荷用电情况等, 以便及时采取有效改进措施, 预防“低电压”产生。对使用5 kW以上电动机的用户, 要督促安装随机补偿装置, 合理配置电容。搞好农村低压负荷错峰用电管理工作, 积极引导和鼓励小型加工等较大负荷用户在负荷高峰时段, 采取有序用电措施, 优先保障居民生活和农业生产用电。
3.3 充分发挥电压监测功能, 建立“低电压”用户档案
电压监测仪的一个重要功能就是能够做到对用户端“低电压”的及时发现, 并摸清“低电压”存在时段规律, 及时传回实时数据。为此, 要健全农村电网电压监测网络, 增加不同性质用电台区、不同安装位置的电压监测点数量, 加强电压监测仪日常维护与检查, 并开展低压用户典型日电压曲线绘制工作, 为实施好“低电压”软治理提供依据。根据监测到的用户端“低电压”情况, 及时建立健全“低电压”用户档案, 按照用电负荷性质、特性、用电能量等, 分类建档, 为分析、研究“低电压”用户用电特点和规律提供依据, 对存在的问题能够快速采取相应措施, 加以解决。
3.4 提高现有各种无功补偿设备的利用率
无功补偿设备的初期投入如果可以作为“低电压”硬治理的一个手段的话, 那么, 作为无功补偿装置的后续管理就是名副其实的“软治理”了。因此, 我们要保证线路上电容器的投切及时, 每年要根据线路上负荷分布的变化及时调整电容器容量及安装位置, 避免无功倒送和过补偿, 保证投运率, 严格执行力调电费制度, 加强各种无功补偿设备维护管理, 提高设备的利用率。
3.5 严格执行电压合格率指标管理办法
台区低电压的防治对策 篇7
1 台区低电压产生的原因
1.1 台区低电压的分析 (探讨的1.2)
科学分析台区低电压的成因, 找出具体问题所在, 给出相应解决措施, 是治理台区低电压的正确思路。造成台区低电压的形成有两种情况, 一是首端电压不合格, 造成末端电压偏低。当首端电压不合格时, 应考虑功率因数是否偏低, 若偏低则应查看无功补偿设备是否工作正常, 若功率因数正常, 则应分别查看10KV线路电压是否合格、变压器分接开关否正确设置。另一种情况是台区首端电压正常, 末端电压偏低, 这时应分别查看供电半径是否超出范围、变压器是否过载、三相负荷是否平衡、电缆线径是否过小等方面原因。在进行以上问题的查找时, 应综合考虑具体的用户投诉、平时的数据记录等信息。
1.2 台区低电压的几种成因 (探讨的1, 1)
1.2.1 无功补偿不到位
目前无功补偿容量不足是造成广大农村偏远地区末端电压偏低的主要成因。农村变压器台区的无功功率本身的需求量就很大, 无功功率在传输的工程中又会造成很大的电压降, 因此末端电压一般都存在电压偏低的问题, 有的一些偏远地区, 甚至根本不设置无功补偿设备。
1.2.2 供电半径超出范围
中压配电台区供电半径过大会导致中压线路在传输的过程中, 由于距离原因产生较大的电压降, 中压线路电压偏低从而引起末端电压偏低。同理, 如果低压线路的供电半径过大, 也会导致末端电压偏低。
1.2.3 线路重载过载
无论是中压线路还是低压线路, 当线路的重载过载时就会导致线路出现较大的电压降, 从而出现末端电压偏低。另外, 变压器的重载若过载, 也会导致线电压偏低, 从而引起末端线路电压偏低。
1.2.4 导线的截面积偏小
相对于高压线路, 中压线路的选材标准较低, 通常会存在导线截面积偏小的情况, 这就造成电压传输过程中出现较大的电压降, 从而引起末端低电压情况。同样, 由于具体入户的电线规格参差不齐, 一些较细的导线也会导致线路末端电压偏低。
1.2.5 三相负荷不平衡
三相负荷不平衡也是导致末端电压偏低的常见原因。三相负荷不平衡时, 中性线中会出现较大的电流, 从其导致中性点电压向一侧便宜, 这时三相线中的电压就会不同, 有的电压高有的线电压低, 低的一相就会出现末端电压偏低的情况。
1.2.6 变压器分接开关设置不对
配电变压器一般由专人管理, 当出现操作不当时, 人为将分接开关的挡位设置到抵挡时, 就会导致变压的出口电压偏低, 从而引起末端电压偏低的情况。另外, 若用户超容用电也会引发线路末端电压低。
2 台区低电压的治理对策
2.1 无功补偿
无功补偿在应对末端电压偏低问题时, 效果显著。眼下, 我国用电负荷不断加大, 线路的截面积也在不断增大, 线路的感抗保持不变而阻抗却不断在减小, 所以, 线路的电压降主要由无功功率的大小决定。
无功补偿作为重要的补损措施, 作用也来越大, 无功补偿不仅可以减小线路电压降, 而且可以调整三相不平衡电流。相与相之间会存在一定的电势差, 在相与相之间或者相与线之间配置电容或者电抗可以有效转移有功电流, 这样不仅可以使各相之间的电流达到平衡, 而且可以使各项的有功功率因数都接近于0.95。进行无功容量补偿时, 一般按变压器容量的30%进行设置, 但也要根据具体情况, 若感性负荷很大, 则应提高补偿容量。
2.2 提高变压器分接开关挡位
提高变压器分接开关的挡位是最直接和最简单提高线路电压的方法。变压器的出口电压提高后, 线路末端电压自然提高, 在具体提档操作时应注意测量变压器一次绕组的直流电阻, 避免出现因接触不良而引起提档烧坏变压器的情况。这种方法存在一个弊端, 就是靠近配电变压器的用户课鞥出现多电压的情况。
2.3 平衡三相负荷
平衡三相负荷的关键在于平衡三相负载, 单相制供电的某一相若用电用户过多就会导致这一相的电流增大, 相应其他两项电流就会变小。解决办法就是将当单相供电改为三相供电, 将负载平均非配到其他相, 有效减低该相的视在功率, 达到提高线路末端电压的目的。
2.4 缩短供电半径
进行台区分容, 供电半径减小, 从源头上解决末端电压偏低的问题。每逢夏季用电高峰过后, 有关电力部门应及时统计电压偏低的台区, 对于因负载过大而引起的低电压应及时进行台区增容, 减小供电半径, 或者将大的负载就近转接到其他台区。
2.5 降低线路阻抗
降低线路阻抗应从两方面同时入手, 一是降低中低压线路阻抗, 根据电力部门布线规定, 合理选择导线截面积, 在一些用电密集区域, 应超前选择导线截面积, 减少电压降, 从而提高末端电压。另一方面, 对于入户电线截面积, 相应的电管员应入户指导, 全面淘汰铝线, 撤换老式电表, 并缩短接户线长度, 帮助用户进行线路检查, 查找电压偏低的用户自身原因。
3 结论
社会快速发展, 人们对用电质量提出了更高的要求, 安全稳定的供电则是最基本的保证。因此, 台区低电压的治理是一项长期而艰巨的任务, 这不仅要求电力部门及时进行电网扩容改造, 在满足当下用电需求的同时, 能有一些前瞻性措施, 而且要我们广大电力从业者认真负责做好线路巡检, 及时为百姓解决用电过程中出现的各种问题。
摘要：当下, 随着生活水平的不断提高, 人们对用电质量的要求也越来越高, 电网质量的稳定与否, 直接影响到人们能否正常用电。近年来, 通过电网的建设和改造, 供电质量得到大幅提高。但在一些农村偏远地区, 仍有末端电压偏低的现象出现, 本文将简单分析台区低电压产生的原因, 并提出相应的解决策略。
关键词：低电压台区,电能质量,原因,对策
参考文献
[1]杜拱锥.浅析降低农村电网损耗的措施[J].中国科技综合, 2010 (12) .
[2]季琮参.台区低电压治理综合措施[J].中国电力教育, 2011 (24) .
[3]王吉华.供配电技术简明手册[M].上海:上海科学出版社, 2014.
低电压监测 篇8
光伏发电系统所发出的电能随太阳光照强度变化而变化,一般不能提供持续稳定的电能。随着近年来光伏发电产业的快速发展,尤其是大规模光伏并网电站的大量投入使用,对电网运行的稳定性构成一定问题,特别是在电网出现低电压跌落情况下如果许多这类电源出现集体瞬间脱网,将加剧电网振荡,甚至导致电网崩溃的重大事故[1]。因此许多国家对光伏并网发电系统的低电压穿越(LVRT)能力提出强制标准。LVRT是指在电网电压跌落处于一定范围内,并网逆变器必须保持和电网的连接,并尽可能向电网提供超前无功功率支持[2]。
电网电压的跌落包括单相跌落、两相跌落、三相对称和不对称跌落,其中三相对称电压跌落出现的概率很小。非对称电压跌落(即除三相对称电压跌落之外的其他电压跌落)使得电网电压中出现较大负序分量。
目前,针对电网电压多数跌落过程含有负序分量的情况,通常采用双同步旋转坐标系控制[3,4,5],即采用结构完全对称的正、负序旋转坐标系,对正、负序电流独立进行控制,并分别对正、负序电流进行前馈解耦控制[6,7,8]。但是该控制方法在数字信号处理器进行运算的过程中,由于采样及运算带来控制延迟,通过角度补偿的办法可以在稳态较好跟踪电网电压,实现电网电压前馈解耦控制;而在电网电压幅值发生快速变化(例如跌落)时,上述延迟使得前馈电压的幅值在动态滞后于实际电压幅值,电流调节器可以在发生电网电压跌落起到一定调节作用,但一般情况下按负载模型设计的电流调节器比例比较小,主要依靠电压前馈解耦控制。此外,由于电网电压跌落多为三相非对称,电网电压在同步旋转坐标系下直流信号(包括正序和负序分量)中存在二次谐波分量,一方面产生的二次谐波难于彻底滤除,另一方面滤波(包括一阶惯性滤波、二阶陷波滤波、移相滤波等)均使前馈电压信号产生滞后,不仅使初始响应滞后,且即使在电网电压处于跌落的稳态时三相电流幅值仍可能有较大脉动。因此,仅采用双旋转同步坐标系的解耦控制方法,只能解决电网电压跌落后的稳态(即电压幅值变化率相对小一些的区域)的电流控制,在较大电压跌落情况下逆变器仍可能因初始较大过电流而脱网。
在电网正常情况下过多超前无功使得电网电压升高,特别在LVRT结束时如果并网的逆变器响应滞后,仍然维持数个采样周期输出超前无功,可能导致电网过电压,也可能使逆变器输出过流和脱网。
因此必须研究有效的控制方法,防止逆变器在电网电压跌落过程过流,才能实现并网逆变器LVRT。
2常规并网三相光伏逆变器控制系统及其LVRT能力
2.1 常规光伏并网三相逆变器控制系统及其LVRT能力
常规光伏并网三相逆变器控制系统如图1所示,其中PV为光伏电池阵列,PB为三相逆变器,L1为三相输出滤波电抗器,C1为三相输出滤波电容。光伏逆变器将光伏电池阵列的直流电能变换为三相交流电能,并输向电网。
控制回路通常采用锁相环PLL检测电网电压(正序)矢量。用PLL计算出的电网电压旋转角度φs将逆变器输出交流电流经过矢量变换,分解为有功(d轴)和无功(q轴)的直流分量,以便对有功和无功功率分别进行控制。
控制系统采用MPPT(最大功率点跟踪)计算逆变器直流电压给定U*dc,经直流电压调节器计算出有功电流给定Id*,d轴电流调节器计算出d轴电压调节量△Ud。电网电压正序幅值Ud和逆变器输出无功电流在q轴的电抗压降作为电压给定的前馈解耦分量,用于提高逆变器输出响应。
大功率光伏逆变器通常具有无功调节能力,外环为无功功率调节器,用于控制输出的无功功率,其输出为无功电流给定Iq*,通过q轴电流调节器计算出q轴电压调节量△Uq。逆变器输出有功电流在q轴的电抗压降作为q轴电压给定的前馈解耦分量。
图1所示系统适用于三相电压对称跌落情况下的LVRT,存在控制响应之后问题,在较大电压跌落情况下逆变器会在初始产生过电流。而对于三相电压不对称跌落,则因负序分量失于控制而产生较大过电流以致脱网。
2.2 双旋转坐标系控制的光伏并网三相逆变器控制系统及其LVRT能力
为解决三相电压不对称跌落下的LVRT,通常采用双同步旋转坐标系控制,即采用结构完全对称的正、负序旋转坐标系,对正、负序电流独立进行控制,分别对正、负序电流进行前馈解耦控制。参见图2。
当电网发生单相、两相、或三相非对称电压跌落时,伴随着电网电压的不对称,电网电压中不仅存在正序分量,同时还存在负序分量和零序分量。本文只考虑三相三线制系统,忽略零序分量[9],则不平衡三相电压可以表示成以下形式:
式中:ω为电网电压角频率;Vm+为电网电压正序分量幅值;Vm-为电网电压负序分量幅值;φ+为电网电压正序分量的初始相角;φ-为电网电压负序分量的初始相角。
经坐标变换,可得到旋转坐标系下的电压矢量为
其中V+dq=Vd++j Vq+
式中:下标d和q分别为同步旋转坐标系下的d,q轴分量;上标+和-分别为正序和负序分量。
当负序分量出现时,按常规矢量分解方法得到的正序和负序旋转坐标系d-q轴分量中存在2倍频交变成分,需采用适当的滤波后才可用于调节器反馈或前馈,否则可能导致系统振荡和过电流。
图2所示系统可用于所有电压跌落情况下的LVRT,但响应滞后采样周期,在较大电压跌落情况下逆变器可能在初始以及电网电压恢复时产生过电流。
3 电网电压跌落过程初始过电流分析
逆变器所输出的电压矢量与电网电压矢量的差等于加在交流电抗上的电压矢量,逆变器输出电流与加在交流电抗上的电压关系为
因此,如果交流电感基本不变,逆变器输出电流与加在交流电抗上的电压幅值成正比。
导致逆变器在LVRT初始瞬间过电流的主要原因是系统对电网电压跌落的响应时间滞后,在此时间内逆变器给定电压基本仍按原电压矢量幅值输出,使得交流电抗上的电压瞬间异常增大,导致逆变器输出电流异常快速上升,这是LVRT过程初始过电流的主要原因。因此,解决电网电压前馈滞后问题是保证实现LVRT安全性的关键。
4 电网电压直接前馈控制策略
本节详细叙述基于电网电压直接前馈的LVRT控制策略,鉴于篇幅,其中涉及光伏逆变器的一些其他技术问题这里不作过多叙述。
4.1 控制器硬件组成
光伏逆变器控制器采用数字信号处理器(DSP)和大规模门阵列(FPGA)为核心的硬件结构。通过电压和电流传感器、以及模拟量采集芯片对电网电压、电流以及直流电压和电流进行采样。
对电网电压信号采集平均值和瞬时值,其中平均值采样周期与PWM控制周期同步,用于正常情况下的系统控制;瞬时值采样为数μs级平均值,用于LVRT时的控制。
4.2 系统控制方案
基于前两节中对电网电压跌落故障矢量分析、以及逆变器过流原因分析,改进的系统控制方案如图3所示。
DSP主要执行控制运算功能,FPGA主要完成逻辑控制和脉冲形成等功能。
4.3 电网电压跌落判断
通过对电网电压瞬时值幅值的检测,可及时判断电网电压的跌落。通过检测负序电压分量的幅值判断是否发生电网电压不对称运行。
4.4 负序电流分量控制
电流信号经矢量变换成为负序d-q轴电流Id-和Iq-。在电网正常时,负序有功电流和无功电流实际值基本为零。在电网发生低电压故障时,负序有功电流和无功电流中含有2倍于电网频率的交流量,需经滤波去除,并通过比例积分调节器将负序有功电流和无功电流调节为零,从而达到有效控制系统中产生的负序电流分量,减少对电网产生的偶次谐波[10]。
将负序电流调节器的输出结果△Ud-和△Uq-经矢量变换为三相电压给定负序调节变量△U-*abc;正序电流调节器输出结果△Ud+和△Uq+经矢量变换为三相电压给定正序调节变量△U+*abc;相加后合成三相电压给定调节变量△U*abc。
4.5 电压直接前馈控制策略
为解决电网电压跌落的初始瞬间电压前馈滞后的问题,本文提出了一种电网电压直接前馈控制策略:策略一是将电网电压瞬时值信号经滞后补偿后直接作为电压给定前馈;策略二是在发生电网电压跌落故障时,采用电网电压的采样值作为前馈进行控制。前者解决LVRT稳态控制,并提高逆变器的动态响应;后者解决LVRT开始瞬间的过流控制。
由于电网电压跌落多为三相非对称,电网电压在同步旋转坐标系下直流信号中存在二次谐波分量,一方面产生的二次谐波难于彻底滤除,另一方面滤波(包括一阶惯性滤波、二阶陷波滤波、移相滤波等)均使前馈电压信号产生滞后,不仅使初始响应滞后,还使得即使在电网电压处于跌落的稳态时三相电流幅值仍可能有较大脉动。
常规的电压给定前馈分解出的直流分量,与电流调节器输出及交流电抗压降叠加后,经矢量变换后作为给定电压输出(参见图1、图2),这需要进行滞后补偿。电网正常稳态运行时没有问题,而一旦电网电压出现波动或负序,由于前馈电压的滞后以及偶次谐波滤波的滞后,电流就会产生较大动态脉动。
采用上述控制策略一,在不降低电压信号采样精度前提下,使前馈电压的滞后缩短,且避免了对电网电压在同步旋转坐标系下直流信号中二次谐波的滤波,解决了LVRT稳态控制问题,也同时提高了逆变器在正常运行时的动态响应。
仅采用上述策略一,还有一定滞后,仍会造成LVRT初始产生过流。为此加入上述策略二,当检测到电网电压跌落,使用电网电压瞬时值作为前馈电压。这时可能有4种情况:1)如故障处于PWM前半周,对于任意相,这时如果PWM脉冲尚未发出,则可按瞬时值电压前馈计算的电压给定控制脉冲前沿,该相电压给定基本适应电网电压跌落,对电网电压跌落的响应没有滞后;2)如故障处于PWM前半周,对于任意相,这时如果PWM脉冲已经发出,则可在PWM后半周按瞬时值电压前馈计算的电压给定控制脉冲后沿,该相电压给定对电网电压跌落的响应滞后约半周期;3)如故障处于PWM后半周,对于任意相,这时如果PWM脉冲尚未发出,则可按瞬时值电压前馈计算的电压给定控制脉冲后沿,该相电压给定基本适应电网电压跌落,对电网电压跌落的响应没有滞后;4)如故障处于PWM后半周,对于任意相,这时如果PWM脉冲已经发出,则可以在下一个PWM前半周按瞬时值电压前馈计算的电压给定控制脉冲前沿,该相电压给定对电网电压跌落的响应滞后约半周期。
从上述4种情况看,采用电网电压瞬时值直接前馈,其对电网电压跌落的最短响应时间为数μs,最长响应时间约半个PWM周期,因此可以有效解决LVRT开始瞬间的过流问题。
4.6 逆变器输出电流控制策略
为满足电网需要,提出逆变器输出电流的控制策略:在电网正常时,DSP中的正序有功电流给定为MPPT控制的、或由电网调度控制的电流,由直流电压调节器给出,正序无功电流给定为0(功率因数为1)、或在逆变器样本规定的无功输出范围由电网调度控制;当电网发生电压跌落故障时,限制最大有功电流给定为额定值的80%,同时令超前无功电流给定等于100%减去有功电流给定平方后的开方值,使总输出电流维持100%额定,从而最大限度输出超前无功电流以支撑电网。
在电网正常情况下过多超前无功使得电网电压升高,特别在LVRT结束时,如果并网的逆变器由于控制滞后仍维持数个采样周期输出超前无功,则可能导致电网过电压,并可能使逆变器输出过流和脱网。因此,当检测到电网电压接近90%额定电网电压时,提前取消超前无功电流支撑电网功能,避免LVRT结束时过多无功加剧电网过电压。
5 实验结果
根据本文提出的基于电网电压瞬时值前馈的LVRT控制策略,在250 k W光伏逆变器装置上进行了LVRT功能实验,交流电源采用某知名品牌公司生产的800 k W电网电源模拟装置进行测试,逆变器工作在额定功率向电网送电状态。
图4、图5分别是电网发生单相跌落和两相跌落时的LVRT试验波形,通道1,2和3分别为三相电网电压波形,通道4,5和6分别为逆变器三相输出电流波形(图4,图5中纵坐标1 V对应1 A)。从波形上可以看出,A相电压发生跌落后,逆变器输出电流在经过短暂调整后恢复额定电流(380 A)输出,没有过流发生,实现了并网逆变器低电压安全穿越。
6 结论
本文所提出的基于电网电压直接前馈的LVRT控制策略,具有以下若干特点:在电网发生低电压故障时,可快速准确地判断出当前电网进入低电压故障状态;有效地抑制了电网电压跌落过程、特别是初始和结束时逆变器输出过流,防止逆变器脱网;最大限度输出超前无功电流支撑电网;在电网电压跌落结束前,提前退出无功电流支撑电网功能,避免电网电压恢复时过多超前无功对电网电压造成过压冲击;避免了对电网电压在d-q轴同步旋转坐标系下,电压电流信号中二次谐波的滤波产生的响应滞后问题,解决了LVRT稳态控制问题,同时提高了逆变器在正常运行时的动态响应。经试验证明该策略简单可行,实现了光伏并网逆变器的低电压安全穿越。
参考文献
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农网低电压原因分析及对策研究 篇9
【关键词】 农网 低电压 改造原因 改造措施
农网一般指覆盖县级区域内的110KV及以下的配电网，在我国总用电量中占有重要比例，农网具有点多、面广、线长、负荷率低、季节性强等特点。由于历史和现实等原因，造成农网基础设施的薄弱。随着农村用量的增加，原有农网已不能满足农村用电的增长需求，不仅影响了农民的日常生活，而且阻碍了农村经济的发展，迫切要求对农网进行进行升级和改造。本文从农网低电压的原因、农网低电压的对策两方面进行探究。
一、农网低电压的原因
1.历史因素。长期以来，国家将资金重点投在建设骨干网架上，对农网的架设没有引起足够的重视。新中国成立以来的很长时间，由于工厂的集中和城市居民较早的使用，城市用电量一直在我国总用电量中占据主要位置，广大农村由于发展滞后、贫穷、偏僻等原因，用电量长期比较低。在城市，工厂需要足够的电量来保证正常生产，大量工厂的高度集中带来用电量的急剧增加，城市居民相对农村也较早的使用电器；在农村，由于比较贫困、人口密度稀少和地理位置偏僻等原因，农村用电主要限于居民照明和小功率用电，用电量一直比较低。在可用资金较少的情况下，国家在电网的建设上把资金主要用于骨干网和城市电网的架设上。近年来，随着农村经济的快速发展和农民生活水平的提高，电视、冰箱、洗衣机等大功率电器进入广大农村家庭，农村用电量也急剧增长，薄弱的的农网面临严峻形势，迫切需要加以改造升级。
2.现实因素。（1）设备简陋老化。现有设备如发电站设备、线路设备、配电设备等已经运行很长时间，没有进行及时更换，在供电和配电上没有做到最优化，导致出现大量不必要的损耗和浪费。（2）由于供电半径太长，导致末端电压偏低。农村居民家庭比较偏僻，没有统一规划，建筑杂乱无章。架设农网时主要沿公路和人口较密集的地方，导致线路太长，出现末端电压低的现象。（3）变压器调压管理不到位。在用电高峰，由于没有调整变压器分接头至高位，线路压降增大，导致末端低电压。（4）服务不到位。在农网设备落后等不利情况下，加上相关人员对农户反馈的意见没有详细核实，没有对低电压发生的时间、地点等进行详细记载，导致不能及时改善和处理，使低电压现象更加加剧。
二、农网低电压的对策
1.增加发电设施。在现实允许的情况下，在农村供电不足和低电压较严重的地区适当增加发电站，从根本上解决农网低电压问题。根据农村本地地理、自然特点，因地制宜，如在水能充足的地方建设水电站，在风能条件好的地区建设风力发电站。
2.改造现有设备。上述增加发电站的方式虽然能从根本上解决农网低电压问题，但需要大量资金，在我国农村面积非常大的现实情况下，可操作性并不强。对现有设备进行改造是目前最切实际的办法。第一，适当改变变电站的布局，尽量缩短供电半径；第二，更换线路设备，尽量减少输电过程中不必要的损耗；第三，及时更换老旧配电设备，在供电和配电上都做到减少损耗和浪费，提高利用率。
3.改善管理水平。制定处理低电压的相关规章制度和操作流程，对低电压及处理过程要进行详细记载和跟踪，对农户的投诉和报修要认真对待、及时处理。在处理低电压时要把责任落实到位，强化责任意识，建立责任到人制，做到过程不流于形式、结果能经得住考验。对配电和末端负荷的数据要紧密测量和监测，建立相关数据库，使农网低电压发生的地区、出现的时间段要了如指掌，尽量在最短时间为解决农网低电压问题提供数据支持和资料保障。
4.强化服务意识。随着电器设备在农村的普及，农户对电力的依赖程度也越来越强，生产和生活中和电的关系也越来越密切。农网相关从业人员在强化责任意识的同时还要强化服务意识，对农户的投诉和要求要做到热情接待、认真分析、及时处理。相关单位要对从业人员进行培训，提高他们的业务水平和服务水平。
结语：总体来看，农网低电压的形成和出现有其历史和现实因素，是由多种因素综合造成的，而治理农网低电压也是一项长期和繁琐的工程。在资金有限、人员短缺和实施难度大的情况下，要在短时间内彻底解决农网低电压的问题显然是不切实际的。要建立治理农网低电压的长期有效机制，既要统筹规划，又要因地制宜，尽量做到资源利用的最优化。农网的升级和改造关系着农民的生活质量，也与农村经济的发展紧密联系，它既是一项系统过程，也是一项民生过程，只有上下联动、全盘出动、积极行动才能解决好这项艰巨的任务，才能促进农村社会的和谐和经济的发展。
参 考 文 献
[1]王葵.电力系统自动化[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]杜瑞桂.农网低电压综合治理[D].保定：华北电力大学，2012.
低电压治理中的误区 篇10
每到夏季用电高峰期，总有部分地区会出现供电电压比较低的现象，严重影响了居民的正常生活和企业的正常生产，为了减小低电压给人们的生产生活带来的影响，供电企业采取了多种措施提高电压，如调整三相负载、缩短供电半径、增容变压器、调节变压器分接头、升级导线等，而调整变压器分接头等简单易行的方法被最多使用。但对变压器分接头进行调整并不是万能的，往往存在认识上的误区。
应该说，在无功充裕和无功能实现基本平衡的电力系统中，改变变压器分接头具有较好的效果，应优先采用，但在无功本身就不足的系统中，不宜采用改变变压器分接头调压。因为调整变压器分接头本质就是调整变压器的变压比，并没有改变系统中无功的分布，而无功功率的分布与电压水平高低有着密切的关系，这就有可能在改善某个地区电压水平的同时，恶化其他地区的无功功率，导致电压水平进一步下降，因此实现无功功率的就地平衡是解决低电压问题的根本途径。
治理低电压的关键因素在于中低压电网建设与改造时的科学规划，在于无功分布的计算分析和调整。个别地方在电网建设与改造过程中没有严格按照规程要求做规划设计，照搬典型设计模式，缺少必要的计算分析，而且建设改造与运行维护脱节，从而增加了产生低电压的可能性。因此，在低电压治理过程中，一定要全面统筹考虑，加强电网规划、设计、建设、竣工验收等全过程管理，加强专业技术人员的培养和使用，实现低电压的科学治理，切实提高居民用电电能质量，树立企业良好的社会形象。