藺相榮，梁雅莉，張 鑫

(國網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

隨著人們生活條件的改善及家用電器的大量使用，居民用電量顯著上升；尤其在高峰期，用電負(fù)荷越來越大。因居民用戶使用單相電居多，均通過電表箱集中分配，并以2線引流接入；同時(shí)由于用戶用電量的不確定性，導(dǎo)致0.4 kV配網(wǎng)中三相負(fù)荷失衡越來越嚴(yán)重。而三相負(fù)荷失衡是配電臺(tái)區(qū)線損升高的重要原因。

1 線損升高的原因分析

0.4 kV配網(wǎng)線損升高的原因有以下幾個(gè)：

(1) 估抄、漏抄、錯(cuò)抄表計(jì)；

(2) 竊電；

(3) 三相負(fù)荷失衡，中性點(diǎn)偏移；

(4) 線路、設(shè)備老化；

(5) 計(jì)量表計(jì)老化；

(6) 絕緣子被擊穿或絕緣子表面污穢等原因，導(dǎo)致低壓線路漏電或放電；

(7) 樹木、攀藤植物等對(duì)線路攀觸，致使線路對(duì)地放電；

(8) 臺(tái)區(qū)導(dǎo)線、電纜線徑較小，引起發(fā)熱，造成電能損耗；

(9) 其他原因。

隨著農(nóng)網(wǎng)改造項(xiàng)目實(shí)施，由表計(jì)失真、線路設(shè)備老化、線徑較小等導(dǎo)致的線損升高問題已基本得到解決，唯獨(dú)三相負(fù)荷失衡現(xiàn)象隨著配電臺(tái)區(qū)用電增長而不斷產(chǎn)生，甚至日趨嚴(yán)重。

2 三相負(fù)荷嚴(yán)重失衡分析

三相負(fù)荷嚴(yán)重失衡主要由以下因素引起：

(1) 以電表箱為單位的用戶進(jìn)戶線在A，B，C三相中隨機(jī)接入，用戶負(fù)荷隨機(jī)并入；

(2) 用戶用電時(shí)間隨機(jī)，導(dǎo)致電網(wǎng)三相負(fù)荷隨時(shí)間變化。

農(nóng)村部分偏遠(yuǎn)地區(qū)0.4 kV配網(wǎng)三相電負(fù)荷嚴(yán)重失衡、中性點(diǎn)偏移是導(dǎo)致0.4 kV配網(wǎng)線損明顯升高的主要原因。

由于三相負(fù)荷具有不穩(wěn)定性，所以很難通過手動(dòng)調(diào)相方式解決線損較高的問題，況且綜合臺(tái)區(qū)是單相電售電的主要臺(tái)區(qū)，所以很有必要通過合理的調(diào)相系統(tǒng)來解決此問題。

3 三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)相

3.1 三相負(fù)荷不平衡的解決方案

要解決三相負(fù)荷不平衡問題，必須保證供電可靠率和電壓合格率，同時(shí)保證不斷電，以減少因停電引起的用電投訴及設(shè)備損壞，有以下2種方案。

(1) 在配變柜出口處對(duì)A，B，C三相電流進(jìn)行波形分流分配。該方案可將配電柜出口的不平衡三相電流進(jìn)行重新分配，將三相電流調(diào)節(jié)平衡后再反饋至配電箱。

優(yōu)點(diǎn)：在最大負(fù)荷與最小負(fù)荷相比不超過60 %的情況下，三相負(fù)荷可調(diào)節(jié)至絕對(duì)平衡，即零相電流I0=0；在配網(wǎng)中只需安裝1臺(tái)設(shè)備，安裝簡單。

缺點(diǎn)：不能合理解決嚴(yán)重三相負(fù)荷失衡的臺(tái)區(qū)；設(shè)備耗電嚴(yán)重，會(huì)增加配網(wǎng)線損。

(2) 使用配網(wǎng)三相負(fù)荷調(diào)負(fù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配電柜數(shù)據(jù)采集器、若干個(gè)調(diào)相器和信號(hào)線。配電柜數(shù)據(jù)采集器對(duì)調(diào)相器發(fā)送的信號(hào)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果反饋至調(diào)相器進(jìn)行調(diào)相；調(diào)相器對(duì)戶表箱供電相序、電流大小進(jìn)行監(jiān)測，向配電柜數(shù)據(jù)采集器發(fā)送信號(hào)和數(shù)據(jù)，根據(jù)其反饋信息進(jìn)行調(diào)相；信號(hào)線用于信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸。

優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)時(shí)監(jiān)測配網(wǎng)所有電表箱及2線供電分支的供電情況；可根據(jù)配網(wǎng)分布進(jìn)行智能分析給出調(diào)相方案，適用于不同布線的配網(wǎng)及樓宇小區(qū)；根據(jù)配網(wǎng)負(fù)荷變化調(diào)整供電方案，優(yōu)化調(diào)相結(jié)果；設(shè)備耗電少，可最大程度減少電能損耗。

缺點(diǎn)：不能將三相負(fù)荷完全調(diào)整平衡，只能使其最優(yōu)化，即零相電流I0＞0。

因國網(wǎng)公司對(duì)線損的要求是≤8 %，所以綜上考慮，采用第2種方案。

3.2 技術(shù)方案

以圖1所示臺(tái)區(qū)為例進(jìn)行技術(shù)方案描述。

3.2.1 三相負(fù)荷不平衡檢測

3.2.1.1 檢測原理

配電柜數(shù)據(jù)采集器通過綜合配變終端監(jiān)測配電變壓器低壓側(cè)出線的三相電流不平衡情況，如果在一定時(shí)間的監(jiān)測周期范圍內(nèi)，三相電流不平衡超過30 %，則進(jìn)行低壓負(fù)荷在線調(diào)相。

讀取配電變壓器低壓側(cè)出線端口三相電流和各低壓負(fù)荷調(diào)相裝置連接的各負(fù)荷支路的電流、相序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)；通過遺傳優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到配電變壓器低壓側(cè)出線三相電流不平衡度最小和各智能型低壓負(fù)荷在線調(diào)相裝置中開關(guān)操作次數(shù)最少情況下的各智能型低壓負(fù)荷在線調(diào)相裝置的最優(yōu)調(diào)相相序狀態(tài)指令；綜合配變終端將最優(yōu)調(diào)相相序狀態(tài)指令發(fā)送給各智能型低壓負(fù)荷在線調(diào)相裝置。各智能型低壓負(fù)荷在線調(diào)相裝置的處理器接到最優(yōu)調(diào)相相序狀態(tài)指令后，按照規(guī)定調(diào)相程序流程執(zhí)行調(diào)相操作即可對(duì)所連接的低壓負(fù)荷進(jìn)行在線調(diào)相。

圖1 臺(tái)區(qū)示例

3.2.1.2 調(diào)相數(shù)據(jù)分析

配電柜數(shù)據(jù)采集器接收調(diào)相器反饋的調(diào)相器出線端火線相序配電柜數(shù)據(jù)采集器及A，B，C三相電流的大小，分別對(duì)A，B，C三相電流進(jìn)行累加，得到各相電流總值：Asum，Bsum，Csum。對(duì)三相電流大小進(jìn)行分析，以數(shù)組為單位將負(fù)荷重新優(yōu)化分配，確保中性點(diǎn)偏移最小，即零相電流I0最大程度接近0。

3.2.2 調(diào)相方式

調(diào)相方式有分布式和集中式控制調(diào)相2種。

3.2.2.1 分布式控制調(diào)相

該調(diào)相方式可以針對(duì)電表箱或用戶單獨(dú)控制。該控制方式主要以電表箱為單位設(shè)點(diǎn)，對(duì)于用戶較為分散的臺(tái)區(qū)可以按用戶為單位進(jìn)行設(shè)點(diǎn)，能精確地控制到某個(gè)電表箱供電線路相序，調(diào)整臺(tái)區(qū)內(nèi)三相負(fù)荷平衡。該控制方式的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1) 減少電力載波通信方式的線路，減少數(shù)據(jù)采集模塊及分析模塊的數(shù)據(jù)內(nèi)容；

(2) 能將安設(shè)點(diǎn)以電表箱或電表為單位精確調(diào)負(fù)荷，靈活性較高。

該方式主要對(duì)電表箱進(jìn)行調(diào)負(fù)控制，安置在電表箱內(nèi)，通過以電流互感器為主要元件的采集器對(duì)電表箱電流進(jìn)行監(jiān)測，接收器接收到調(diào)相信號(hào)后進(jìn)行調(diào)相，對(duì)整個(gè)電表箱進(jìn)線(接調(diào)相器出線)供電相序進(jìn)行調(diào)整。

3.2.2.2 集中式控制調(diào)相

該調(diào)相方式針對(duì)線路分支進(jìn)行控制，主要解決單相供電線路負(fù)荷不平衡問題。部分農(nóng)網(wǎng)線路因?yàn)榈乩淼纫蛩夭荒芊笤O(shè)4線，只能以2線方式進(jìn)行敷設(shè)；但是隨著農(nóng)村負(fù)荷的增加，出現(xiàn)負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，進(jìn)而引起臺(tái)區(qū)線損較高。集中式控制方式以2線分支為單位進(jìn)行調(diào)負(fù)。該控制方式的優(yōu)點(diǎn)：

(1) 解決2線分支負(fù)荷不能調(diào)相問題；

(2) 配合分布式控制調(diào)相方式進(jìn)行調(diào)負(fù)，能全面覆蓋整個(gè)臺(tái)區(qū)所有用電負(fù)荷調(diào)相。

該方式主要針對(duì)2線分支進(jìn)行調(diào)負(fù)控制，安置在T接點(diǎn)處，通過以電流互感器為主要元件的采集器對(duì)T接分支線路電流進(jìn)行監(jiān)測。接收器接收到調(diào)相信號(hào)后進(jìn)行調(diào)相，對(duì)整條T接分支線路進(jìn)線(接調(diào)相器出線)供電相序進(jìn)行調(diào)整。

3.2.2.3 調(diào)相優(yōu)化

對(duì)在配電柜數(shù)據(jù)采集器中的分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，主要實(shí)現(xiàn)以下功能。

(1) 0.4 kV 4線線路調(diào)相可對(duì)表箱調(diào)相器進(jìn)行操作。0.4 kV 2線線路可在分支T接點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，也可通過集中式調(diào)相方式進(jìn)行調(diào)相；但是該調(diào)相方式的優(yōu)先級(jí)較低。這是因?yàn)橛捎诜种Ь€路大電流、調(diào)相瞬間相間電流更大而引起的調(diào)相器燒毀幾率很低。

(2) 對(duì)于已調(diào)相完成的表箱在1 h內(nèi)不進(jìn)行調(diào)相，以免因調(diào)相頻繁引起安全事故及電力設(shè)備受損。

對(duì)于臺(tái)區(qū)調(diào)負(fù)，分布式調(diào)負(fù)的優(yōu)先級(jí)高于集中式調(diào)負(fù)，即：若通過分布式調(diào)相方式即可實(shí)現(xiàn)調(diào)負(fù)平衡，則采用分布式調(diào)負(fù)方式，不啟用集中調(diào)相控制；若分布式調(diào)相無法滿足三相負(fù)荷平衡，則通過集中式調(diào)相方式對(duì)某條2線供電分支進(jìn)行調(diào)相，然后配合分布式調(diào)相進(jìn)行調(diào)相。

4 結(jié)束語

該調(diào)相系統(tǒng)主要為解決現(xiàn)有低壓配網(wǎng)中三相負(fù)荷嚴(yán)重失衡問題，可與配網(wǎng)中所出現(xiàn)的相關(guān)問題有機(jī)結(jié)合進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，以盡可能全面解決現(xiàn)有配網(wǎng)中所存在的問題，降低0.4 kV配網(wǎng)線損，避免因三相負(fù)荷嚴(yán)重失衡引起的低電壓現(xiàn)象；同時(shí)可提高三相負(fù)荷調(diào)整工作效率，減少人工成本。