袁俊球，謝小鋒，許福泉

基于GSM網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)分段式補(bǔ)償電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)與運(yùn)維選線分析的綜合運(yùn)用法

袁俊球1，謝小鋒1，許福泉2

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司常州市金壇分供電公司，江蘇 常州 213200；2.華研國(guó)電（北京）科技發(fā)展有限公司，北京 100096）

將傳統(tǒng)的補(bǔ)償式調(diào)壓方法應(yīng)用于配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量管理中，并充分利用分段式補(bǔ)償特點(diǎn)結(jié)合電網(wǎng)監(jiān)測(cè)手段的研究，在調(diào)整電網(wǎng)電壓的基礎(chǔ)上，建立了綜合性的電網(wǎng)智能分析網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)，結(jié)果非常有效。

分段式補(bǔ)償；配電電壓調(diào)節(jié)；電壓質(zhì)量；運(yùn)維選線

電壓是電能質(zhì)量重要指標(biāo)之一。國(guó)標(biāo)《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》（GB 12325—2003）規(guī)定，10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓±7%。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，近年來(lái)農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷日益增大，然而目前中國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)特別是偏遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)網(wǎng)由于線路長(zhǎng)、升壓補(bǔ)償設(shè)備不足等原因，導(dǎo)致農(nóng)網(wǎng)末端普遍電壓偏低，嚴(yán)重影響農(nóng)村電網(wǎng)電力用戶的正常用電。

目前10 kV配電網(wǎng)常用的調(diào)壓手段及措施主要有新建變電站以縮短供電半徑、改變線路參數(shù)、變電站主變采用有載調(diào)壓、在輸電線路上安裝載調(diào)壓器、在輸電線路架線桿（柱）上設(shè)置電壓補(bǔ)償裝置。

前述五種調(diào)壓方式中，前三種方式顯然局限性較大，只能適用于特定區(qū)段，對(duì)廣大的農(nóng)村電網(wǎng)不可能大范圍應(yīng)用；第四種通過(guò)在輸電線路上安裝有載調(diào)壓器的方式，其對(duì)偏遠(yuǎn)農(nóng)村特別是山區(qū)農(nóng)網(wǎng)而言，一方面同樣存在投資較大難推廣的問(wèn)題，另一方面需要停電安裝和調(diào)試。因此，對(duì)于偏遠(yuǎn)農(nóng)村電網(wǎng)的高壓，基于經(jīng)濟(jì)性和可行性考慮，第五種方法較為實(shí)用，因此本文重點(diǎn)是結(jié)合適合于農(nóng)村電網(wǎng)應(yīng)用的分段式補(bǔ)償改善電能質(zhì)量的方法與其在運(yùn)維系統(tǒng)上的運(yùn)用新方法的研究。

1 控制器制作方法和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案

1.1 控制器制作方法

控制器主要包括數(shù)據(jù)電源模塊、采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、執(zhí)行模塊和通訊模塊幾個(gè)部分，其中采集V回路直接引用做主設(shè)備主供電電源，在執(zhí)行模塊中安裝了執(zhí)行充電電容，主供電系統(tǒng)一旦失電，執(zhí)行模塊的電容即轉(zhuǎn)入放電過(guò)程，中央處理器會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行所有運(yùn)行設(shè)備退出運(yùn)行指令。

這樣做的好處是能夠保證電網(wǎng)失電后，控制器仍然能運(yùn)行一段時(shí)間，這段時(shí)間可執(zhí)行把主設(shè)備退出運(yùn)行，并保持一段時(shí)間的聯(lián)網(wǎng)通訊，讓主站及時(shí)獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要考慮安裝位置，既要適合安裝，同時(shí)需要考慮維護(hù)方便，所以基本上要滿足以下幾個(gè)條件：①取樣電流線要足夠長(zhǎng)度，要考慮在10～17 m的電桿上安裝，安裝高度應(yīng)在3 m左右，這樣站在地上容易觀察；②控制回路應(yīng)滿足多級(jí)需要，不能少于三級(jí)，且控制回路能夠檢測(cè)數(shù)據(jù)，例如運(yùn)行電流、狀態(tài)等；③注意防潮、防水、防蟲(chóng)、防塵，還要考慮散熱條件；④通訊要良好；⑤運(yùn)行速度快，反應(yīng)要迅速；⑥整體體積不能大，便于組裝。

為了滿足上述要求，選擇鋼化塑料作為材料，倒模呈圓傘形口朝下，這樣做可以滿足設(shè)計(jì)要求，在連線上用航空插頭16柱的方式，一根電纜線到設(shè)備單元。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

如圖1所示，中央處理器負(fù)責(zé)整個(gè)核心的計(jì)算與處理，其他模塊負(fù)責(zé)采集和處理信息，采集模塊包括母線電壓采集、母線電流采集、設(shè)備電流采集、設(shè)備狀態(tài)采集等，采集數(shù)據(jù)包括檢測(cè)需要數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能滿足檢測(cè)結(jié)果的需要。

儲(chǔ)能模塊是控制模塊輸出的能量存儲(chǔ)，在控制起動(dòng)時(shí)會(huì)輸出正向電流或者反向電流，正向代表合閘，反向代表分閘，總共三個(gè)輸出回路；儲(chǔ)能模塊還與電源模塊連接，當(dāng)電源模塊失去供電，儲(chǔ)能會(huì)釋放電能，經(jīng)過(guò)處理負(fù)責(zé)電源的續(xù)航能力，并處理失電后的設(shè)備控制與通訊信息。

通訊模塊在設(shè)計(jì)中要考慮發(fā)展需要，智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，對(duì)設(shè)備的通訊要求也越來(lái)越高，因此通訊模塊設(shè)計(jì)用了兩路，預(yù)留接口，暫時(shí)用GSM通訊，并支持4G模式。

2 數(shù)學(xué)模型

2.1 投切模型

以往補(bǔ)償設(shè)備是否運(yùn)行所設(shè)計(jì)的判據(jù)都是無(wú)功缺口的多少，當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)低于定值且投入門(mén)限容量不大于設(shè)定值，即刻指令設(shè)備投入運(yùn)行，這里考慮的是防止過(guò)補(bǔ)造成的過(guò)壓現(xiàn)象，然而實(shí)際線路分段式補(bǔ)償這種現(xiàn)象幾乎忽略不計(jì)，而且通訊良好狀態(tài)下可以聯(lián)動(dòng)，集控中心完全可以進(jìn)行全網(wǎng)調(diào)控。而本模型采用了優(yōu)先級(jí)方式，把主要目標(biāo)調(diào)壓作用體現(xiàn)出來(lái)，低于定制電壓設(shè)備即可啟動(dòng)，滿足哪個(gè)條件就執(zhí)行哪個(gè)條件。

2.2 三段式保護(hù)模型

本模型建立作用只在于提醒，因此只是定值計(jì)算過(guò)程，類(lèi)似于線路故障指示器，只是計(jì)算方式不同，三段式計(jì)算誤報(bào)率很低。不過(guò)調(diào)壓裝置并沒(méi)有跳閘動(dòng)作處理，所以設(shè)計(jì)上并沒(méi)有做執(zhí)行模塊處理。dz、dz分別為過(guò)流保護(hù)電流啟動(dòng)值和延時(shí)定值，即A、B、C三相電流中一相或一相以上大于整定值dz且持續(xù)時(shí)間大于整定延時(shí)dz時(shí)，過(guò)流段保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)整定時(shí)間為0 s時(shí)，動(dòng)作時(shí)間小于30 ms。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后，在三相電流同時(shí)低于定值的93%時(shí)，保護(hù)動(dòng)作復(fù)歸。

2.3 零序核算模型

在此模型中設(shè)計(jì)包括三相短路電流、兩相短路電流、零序短路電流，從而判斷線路是短路狀態(tài)還是接地狀態(tài)，或者是兩者同時(shí)存在。

3 設(shè)定目標(biāo)

滿足調(diào)壓的需要，針對(duì)一條10 kV配網(wǎng)，通過(guò)分段式安裝（干線分段，分支節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行線路調(diào)壓和補(bǔ)償，提高供電電壓質(zhì)量，降低線路損失；滿足過(guò)流、短路、接地故障檢測(cè)需求，通過(guò)布點(diǎn)，能夠全方位地了解線路運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整線路供電方案，并幫助運(yùn)行人員及時(shí)排障消缺。

4 運(yùn)行結(jié)果與比較

在常州市金壇區(qū)做了試驗(yàn)性的安裝，布點(diǎn)23處，并且通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，把數(shù)據(jù)輸送到運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可視化操作，運(yùn)行數(shù)據(jù)一目了然。

5 案例分享

安裝地點(diǎn)：金壇供電公司登冠線。

安裝原因：該地區(qū)用戶負(fù)荷高峰電壓波動(dòng)偏低，影響生產(chǎn)生活用電；登冠線運(yùn)行調(diào)壓設(shè)備前數(shù)據(jù)為9 870 V，調(diào)壓設(shè)備運(yùn)行后電壓為10 187 V，實(shí)際調(diào)整電壓幅度為317 V。

6 結(jié)論

設(shè)備設(shè)計(jì)思路比較符合電力運(yùn)行的需要，一次投資能夠解決多項(xiàng)問(wèn)題，提高了線路智能化水平，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)備不足；低電壓或者低功率因數(shù)下都能快速運(yùn)行，平均調(diào)整電壓288 V，調(diào)整能力強(qiáng)，有成效，解決了用戶低電壓投訴問(wèn)題；異常檢測(cè)和故障檢測(cè)10 ms完成，20 ms反饋到主站系統(tǒng)，雖然實(shí)際運(yùn)行暫時(shí)獲得數(shù)據(jù)較少，但其效果十分明顯；能夠幫助運(yùn)行人員進(jìn)行電網(wǎng)故障選線，對(duì)電網(wǎng)排障消缺具有重要意義。

TM761

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.14.039

2095－6835（2019）14－0090－02

〔編輯：王霞〕