劉柱++李朔

摘 要：該文首先對國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀作了介紹，然后針對低壓電能質(zhì)量改善裝置提出了研究理論和實踐依據(jù)，通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出了裝置研究流程以及具體的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：居住區(qū) 配電網(wǎng) 電壓質(zhì)量 電壓偏差

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0069-01

電壓質(zhì)量是電力能源的一項重要指標(biāo)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，廣大用戶對供電電壓質(zhì)量要求越來越高。電監(jiān)會對電壓合格率也越來越重視?！豆╇姳O(jiān)管辦法》的要求：“城市居民用戶受電端電壓合格率不低于95%”。

目前用戶對低電壓問題比較敏感，因為出現(xiàn)低電壓會引起用戶電器無法啟動，容易引起用戶投訴。而用戶對高電壓問題還沒有如此敏感，即使是高電壓引起用戶電器損壞，很多用戶將其原因歸為電器質(zhì)量問題。但隨著社會的發(fā)展，電壓合格率的問題在未來幾年必然會成為一個棘手敏感的問題。另外電監(jiān)會對電壓問題也越來越重視。

1 國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀

國外早在60年代，就已經(jīng)開始認(rèn)識到電能質(zhì)量的重要性，并著手從事有關(guān)課題的研究。國內(nèi)在電能質(zhì)量領(lǐng)域的研究起步相對較晚，大量研究是從20世紀(jì)80年代中后期開始的。IEEE和IEE等國際知名學(xué)術(shù)刊物上也發(fā)表了大量有關(guān)電能質(zhì)量的論文，就電能質(zhì)量的定義、分類、數(shù)學(xué)分析手段、統(tǒng)計分析方法及在電力系統(tǒng)運行中的應(yīng)用展開了較為廣泛、深入的探討，為改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量創(chuàng)造了有利的條件。

目前，國內(nèi)外已相繼研制出了許多應(yīng)用于配電系統(tǒng)的新式電能質(zhì)量改善裝置，雖然它們中仍有不少還處在試運行和待完善研制階段，但其基本理論技術(shù)業(yè)已相當(dāng)成熟了。常見的研究應(yīng)用較廣、較成熟的配電網(wǎng)現(xiàn)代電能質(zhì)量裝置有以下幾種：動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR（Dynamic Voltage Restorer）、靜止無功發(fā)生器SVG（Static Var Generator）、有源電力濾波器APF（Active Power Filter）、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC（Unified Power Quality Condition）、配電系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)節(jié)器DS-UniCon（Distribution System Unified Conditioner）等。但這些新成果和設(shè)備大多應(yīng)用于高壓領(lǐng)域，而針對380/220 V的低壓則較少。而該電壓等級則是與人們的生產(chǎn)生活實際聯(lián)系最緊密。在該電壓等級中最迫切要解決的電能質(zhì)量問題是電壓偏差。

2 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究理論和實踐依據(jù)

決定電壓偏差大小的主要因素為系統(tǒng)中無功的平衡問題，當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低。負(fù)荷側(cè)電壓過高將造成各種電氣設(shè)備絕緣受到損害，用電設(shè)備受命大大縮短，甚至造成供電事故，電壓過低將危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

圖1所示為電能傳輸?shù)囊话隳Ｐ?，圖中線路首端和末端電壓分別為和。則可得電能從首端輸送到末端的電壓偏差為：

對于高壓電網(wǎng)，X大于R，則可知Q對電壓損耗的影響占據(jù)主導(dǎo)。系統(tǒng)中傳輸?shù)臒o功功率增大，就會增大傳輸途徑兩端的電壓差，從而使流經(jīng)的電流升高，進(jìn)一步增加了送電損耗，這對于節(jié)能降耗是不利的?？梢姡到y(tǒng)電壓水平和無功功率是密切相關(guān)的。在每一運行時刻，都要求系統(tǒng)的無功功率是平衡的，也即要求系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓是穩(wěn)定的?？刂葡到y(tǒng)的電壓水平，實質(zhì)上就是通過對系統(tǒng)無功潮流的優(yōu)化來實現(xiàn)的。

對于高壓長距離線路，若其對地容抗較線路感抗大時，就會發(fā)生線路末端電壓升高的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱之為電容效應(yīng)。設(shè)線路首端電壓為U1，末端電壓為U2，線路對地容抗XC，線路感抗XL，電阻R。對于高壓線路，與容抗和感抗相比R可忽略不計，則U1=U2+UX-UC，很明顯UX與UC方向相反且UC>UX，因此U1

3 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究流程

低壓電能質(zhì)量改善裝置的研究設(shè)計具體可分為如下幾個階段：收集基本數(shù)據(jù)、建模與仿真、實驗驗證、設(shè)備試制、綜合試驗。各部分之間密切關(guān)聯(lián)，相互影響。

4 低壓電能質(zhì)量改善裝置設(shè)計方案

通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出以下設(shè)計方案。

（1）利用仿真軟件（Matlab及PSCAD）建立低壓電網(wǎng)仿真模型，并通過實測數(shù)據(jù)驗證驗證仿真模型正確性。通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，進(jìn)行架空線與電纜混合網(wǎng)絡(luò)以架空線為主、以電纜為主、純電纜網(wǎng)絡(luò)等不同網(wǎng)絡(luò)情況下，在正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓仿真分析，得到城區(qū)配電網(wǎng)低壓電纜出線電壓升高的原因及變化規(guī)律。

（2）通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，研究居住區(qū)變電所高壓側(cè)隨時間段、負(fù)荷類型的變化規(guī)律，確定10 kV電壓最佳調(diào)節(jié)范圍。

（3）在C類電壓合格率及變電所無功、力率合格的前提下，依據(jù)居民區(qū)10 kV電壓調(diào)節(jié)最佳范圍，仿真分析110 kV變電所負(fù)荷峰谷期10 kV母線電壓變化規(guī)律，得到10 kV母線電壓調(diào)節(jié)策略。

參考文獻(xiàn)

[1] 向婷婷.低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2] 吳敬兵.企業(yè)配電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測及控制方法研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[3] 高曉芝.微網(wǎng)控制策略與電能質(zhì)量改善研究[D].天津大學(xué)，2012.

摘 要：該文首先對國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀作了介紹，然后針對低壓電能質(zhì)量改善裝置提出了研究理論和實踐依據(jù)，通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出了裝置研究流程以及具體的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：居住區(qū) 配電網(wǎng) 電壓質(zhì)量 電壓偏差

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0069-01

電壓質(zhì)量是電力能源的一項重要指標(biāo)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，廣大用戶對供電電壓質(zhì)量要求越來越高。電監(jiān)會對電壓合格率也越來越重視?！豆╇姳O(jiān)管辦法》的要求：“城市居民用戶受電端電壓合格率不低于95%”。

目前用戶對低電壓問題比較敏感，因為出現(xiàn)低電壓會引起用戶電器無法啟動，容易引起用戶投訴。而用戶對高電壓問題還沒有如此敏感，即使是高電壓引起用戶電器損壞，很多用戶將其原因歸為電器質(zhì)量問題。但隨著社會的發(fā)展，電壓合格率的問題在未來幾年必然會成為一個棘手敏感的問題。另外電監(jiān)會對電壓問題也越來越重視。

1 國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀

國外早在60年代，就已經(jīng)開始認(rèn)識到電能質(zhì)量的重要性，并著手從事有關(guān)課題的研究。國內(nèi)在電能質(zhì)量領(lǐng)域的研究起步相對較晚，大量研究是從20世紀(jì)80年代中后期開始的。IEEE和IEE等國際知名學(xué)術(shù)刊物上也發(fā)表了大量有關(guān)電能質(zhì)量的論文，就電能質(zhì)量的定義、分類、數(shù)學(xué)分析手段、統(tǒng)計分析方法及在電力系統(tǒng)運行中的應(yīng)用展開了較為廣泛、深入的探討，為改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量創(chuàng)造了有利的條件。

目前，國內(nèi)外已相繼研制出了許多應(yīng)用于配電系統(tǒng)的新式電能質(zhì)量改善裝置，雖然它們中仍有不少還處在試運行和待完善研制階段，但其基本理論技術(shù)業(yè)已相當(dāng)成熟了。常見的研究應(yīng)用較廣、較成熟的配電網(wǎng)現(xiàn)代電能質(zhì)量裝置有以下幾種：動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR（Dynamic Voltage Restorer）、靜止無功發(fā)生器SVG（Static Var Generator）、有源電力濾波器APF（Active Power Filter）、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC（Unified Power Quality Condition）、配電系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)節(jié)器DS-UniCon（Distribution System Unified Conditioner）等。但這些新成果和設(shè)備大多應(yīng)用于高壓領(lǐng)域，而針對380/220 V的低壓則較少。而該電壓等級則是與人們的生產(chǎn)生活實際聯(lián)系最緊密。在該電壓等級中最迫切要解決的電能質(zhì)量問題是電壓偏差。

2 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究理論和實踐依據(jù)

決定電壓偏差大小的主要因素為系統(tǒng)中無功的平衡問題，當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低。負(fù)荷側(cè)電壓過高將造成各種電氣設(shè)備絕緣受到損害，用電設(shè)備受命大大縮短，甚至造成供電事故，電壓過低將危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

圖1所示為電能傳輸?shù)囊话隳Ｐ?，圖中線路首端和末端電壓分別為和。則可得電能從首端輸送到末端的電壓偏差為：

對于高壓電網(wǎng)，X大于R，則可知Q對電壓損耗的影響占據(jù)主導(dǎo)。系統(tǒng)中傳輸?shù)臒o功功率增大，就會增大傳輸途徑兩端的電壓差，從而使流經(jīng)的電流升高，進(jìn)一步增加了送電損耗，這對于節(jié)能降耗是不利的?？梢姡到y(tǒng)電壓水平和無功功率是密切相關(guān)的。在每一運行時刻，都要求系統(tǒng)的無功功率是平衡的，也即要求系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓是穩(wěn)定的?？刂葡到y(tǒng)的電壓水平，實質(zhì)上就是通過對系統(tǒng)無功潮流的優(yōu)化來實現(xiàn)的。

對于高壓長距離線路，若其對地容抗較線路感抗大時，就會發(fā)生線路末端電壓升高的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱之為電容效應(yīng)。設(shè)線路首端電壓為U1，末端電壓為U2，線路對地容抗XC，線路感抗XL，電阻R。對于高壓線路，與容抗和感抗相比R可忽略不計，則U1=U2+UX-UC，很明顯UX與UC方向相反且UC>UX，因此U1

3 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究流程

低壓電能質(zhì)量改善裝置的研究設(shè)計具體可分為如下幾個階段：收集基本數(shù)據(jù)、建模與仿真、實驗驗證、設(shè)備試制、綜合試驗。各部分之間密切關(guān)聯(lián)，相互影響。

4 低壓電能質(zhì)量改善裝置設(shè)計方案

通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出以下設(shè)計方案。

（1）利用仿真軟件（Matlab及PSCAD）建立低壓電網(wǎng)仿真模型，并通過實測數(shù)據(jù)驗證驗證仿真模型正確性。通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，進(jìn)行架空線與電纜混合網(wǎng)絡(luò)以架空線為主、以電纜為主、純電纜網(wǎng)絡(luò)等不同網(wǎng)絡(luò)情況下，在正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓仿真分析，得到城區(qū)配電網(wǎng)低壓電纜出線電壓升高的原因及變化規(guī)律。

（2）通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，研究居住區(qū)變電所高壓側(cè)隨時間段、負(fù)荷類型的變化規(guī)律，確定10 kV電壓最佳調(diào)節(jié)范圍。

（3）在C類電壓合格率及變電所無功、力率合格的前提下，依據(jù)居民區(qū)10 kV電壓調(diào)節(jié)最佳范圍，仿真分析110 kV變電所負(fù)荷峰谷期10 kV母線電壓變化規(guī)律，得到10 kV母線電壓調(diào)節(jié)策略。

參考文獻(xiàn)

[1] 向婷婷.低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2] 吳敬兵.企業(yè)配電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測及控制方法研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[3] 高曉芝.微網(wǎng)控制策略與電能質(zhì)量改善研究[D].天津大學(xué)，2012.

摘 要：該文首先對國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀現(xiàn)狀作了介紹，然后針對低壓電能質(zhì)量改善裝置提出了研究理論和實踐依據(jù)，通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出了裝置研究流程以及具體的設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：居住區(qū) 配電網(wǎng) 電壓質(zhì)量 電壓偏差

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0069-01

電壓質(zhì)量是電力能源的一項重要指標(biāo)，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的提高，廣大用戶對供電電壓質(zhì)量要求越來越高。電監(jiān)會對電壓合格率也越來越重視?！豆╇姳O(jiān)管辦法》的要求：“城市居民用戶受電端電壓合格率不低于95%”。

目前用戶對低電壓問題比較敏感，因為出現(xiàn)低電壓會引起用戶電器無法啟動，容易引起用戶投訴。而用戶對高電壓問題還沒有如此敏感，即使是高電壓引起用戶電器損壞，很多用戶將其原因歸為電器質(zhì)量問題。但隨著社會的發(fā)展，電壓合格率的問題在未來幾年必然會成為一個棘手敏感的問題。另外電監(jiān)會對電壓問題也越來越重視。

1 國內(nèi)外電能質(zhì)量改善裝置研究現(xiàn)狀

國外早在60年代，就已經(jīng)開始認(rèn)識到電能質(zhì)量的重要性，并著手從事有關(guān)課題的研究。國內(nèi)在電能質(zhì)量領(lǐng)域的研究起步相對較晚，大量研究是從20世紀(jì)80年代中后期開始的。IEEE和IEE等國際知名學(xué)術(shù)刊物上也發(fā)表了大量有關(guān)電能質(zhì)量的論文，就電能質(zhì)量的定義、分類、數(shù)學(xué)分析手段、統(tǒng)計分析方法及在電力系統(tǒng)運行中的應(yīng)用展開了較為廣泛、深入的探討，為改善電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量創(chuàng)造了有利的條件。

目前，國內(nèi)外已相繼研制出了許多應(yīng)用于配電系統(tǒng)的新式電能質(zhì)量改善裝置，雖然它們中仍有不少還處在試運行和待完善研制階段，但其基本理論技術(shù)業(yè)已相當(dāng)成熟了。常見的研究應(yīng)用較廣、較成熟的配電網(wǎng)現(xiàn)代電能質(zhì)量裝置有以下幾種：動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR（Dynamic Voltage Restorer）、靜止無功發(fā)生器SVG（Static Var Generator）、有源電力濾波器APF（Active Power Filter）、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC（Unified Power Quality Condition）、配電系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)節(jié)器DS-UniCon（Distribution System Unified Conditioner）等。但這些新成果和設(shè)備大多應(yīng)用于高壓領(lǐng)域，而針對380/220 V的低壓則較少。而該電壓等級則是與人們的生產(chǎn)生活實際聯(lián)系最緊密。在該電壓等級中最迫切要解決的電能質(zhì)量問題是電壓偏差。

2 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究理論和實踐依據(jù)

決定電壓偏差大小的主要因素為系統(tǒng)中無功的平衡問題，當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低。負(fù)荷側(cè)電壓過高將造成各種電氣設(shè)備絕緣受到損害，用電設(shè)備受命大大縮短，甚至造成供電事故，電壓過低將危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

圖1所示為電能傳輸?shù)囊话隳Ｐ停瑘D中線路首端和末端電壓分別為和。則可得電能從首端輸送到末端的電壓偏差為：

對于高壓電網(wǎng)，X大于R，則可知Q對電壓損耗的影響占據(jù)主導(dǎo)。系統(tǒng)中傳輸?shù)臒o功功率增大，就會增大傳輸途徑兩端的電壓差，從而使流經(jīng)的電流升高，進(jìn)一步增加了送電損耗，這對于節(jié)能降耗是不利的。可見，系統(tǒng)電壓水平和無功功率是密切相關(guān)的。在每一運行時刻，都要求系統(tǒng)的無功功率是平衡的，也即要求系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓是穩(wěn)定的?？刂葡到y(tǒng)的電壓水平，實質(zhì)上就是通過對系統(tǒng)無功潮流的優(yōu)化來實現(xiàn)的。

對于高壓長距離線路，若其對地容抗較線路感抗大時，就會發(fā)生線路末端電壓升高的現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱之為電容效應(yīng)。設(shè)線路首端電壓為U1，末端電壓為U2，線路對地容抗XC，線路感抗XL，電阻R。對于高壓線路，與容抗和感抗相比R可忽略不計，則U1=U2+UX-UC，很明顯UX與UC方向相反且UC>UX，因此U1

3 低壓電能質(zhì)量改善裝置研究流程

低壓電能質(zhì)量改善裝置的研究設(shè)計具體可分為如下幾個階段：收集基本數(shù)據(jù)、建模與仿真、實驗驗證、設(shè)備試制、綜合試驗。各部分之間密切關(guān)聯(lián)，相互影響。

4 低壓電能質(zhì)量改善裝置設(shè)計方案

通過測試、仿真分析、實驗等技術(shù)措施針對居民區(qū)配電網(wǎng)末端電壓不合格情況開展研究，該文提出以下設(shè)計方案。

（1）利用仿真軟件（Matlab及PSCAD）建立低壓電網(wǎng)仿真模型，并通過實測數(shù)據(jù)驗證驗證仿真模型正確性。通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，進(jìn)行架空線與電纜混合網(wǎng)絡(luò)以架空線為主、以電纜為主、純電纜網(wǎng)絡(luò)等不同網(wǎng)絡(luò)情況下，在正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、正常負(fù)荷且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器投入時配電網(wǎng)末端電壓情況、輕載或空載且低壓補(bǔ)償電容器退出時配電網(wǎng)末端電壓仿真分析，得到城區(qū)配電網(wǎng)低壓電纜出線電壓升高的原因及變化規(guī)律。

（2）通過理論與仿真分析結(jié)合的方法，研究居住區(qū)變電所高壓側(cè)隨時間段、負(fù)荷類型的變化規(guī)律，確定10 kV電壓最佳調(diào)節(jié)范圍。

（3）在C類電壓合格率及變電所無功、力率合格的前提下，依據(jù)居民區(qū)10 kV電壓調(diào)節(jié)最佳范圍，仿真分析110 kV變電所負(fù)荷峰谷期10 kV母線電壓變化規(guī)律，得到10 kV母線電壓調(diào)節(jié)策略。

參考文獻(xiàn)

[1] 向婷婷.低壓配電網(wǎng)規(guī)劃方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2] 吳敬兵.企業(yè)配電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測及控制方法研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[3] 高曉芝.微網(wǎng)控制策略與電能質(zhì)量改善研究[D].天津大學(xué)，2012.