國網黑龍江電力有限公司佳木斯供電公司 趙海清 譚啟福 姜 琳 孫立成 李 軍

目前有些農村低壓配電線路長度較長，在用電高峰時段用戶側經常出現(xiàn)電壓偏低等現(xiàn)象，導致一些電氣設備無法正常使用。如部分農村地區(qū)出現(xiàn)了戶用抽水泵在農忙時無法啟動，部分城鎮(zhèn)樓宇內機房電腦、空調等用電設備不能正常運行[1]。由于農村和偏遠地區(qū)原有的配電網結構薄弱，供電系統(tǒng)不完善，電力輸送負荷有限，在農忙、節(jié)日返鄉(xiāng)等用電高峰時段“低電壓”這一問題尤為突出。普遍存在供電線路過長、線徑過小、線損大等情況，造成線路后端的電壓偏低，影響用戶的正常用電[2]。

傳統(tǒng)解決低電壓問題的辦法主要為擴容變壓器容量、增大線路線徑，采用具有載調壓功能的變壓器、在線路中串聯(lián)調壓器等方法[3]。但由于農網中的總體負荷密度較低，變壓器和輸電線路設備本來利用率極低；通過擴充變壓器容量和線路容量將導致設備利用率更低。由于有些用戶居住分散，配電臺區(qū)低壓側線路較長，即使增加變壓器容量及線路線徑，也存在配電臺區(qū)出口電壓較高、但線路中端及末端電壓不足的問題。因此如何經濟有效的解決低電壓問題，提高變壓器、輸電線路等設備的利用率是開展低電壓治理工作需要解決的問題。

1 基于串聯(lián)電壓補償控制的低電壓調節(jié)裝置主電路設計

基于串聯(lián)電壓補償控制的低電壓調節(jié)裝置主要由交流旁路模塊、功率模塊（含整流單元和逆變單元）、通訊模塊、人機交互等組成（圖1）。當市電輸入電壓在允許波動范圍內，系統(tǒng)工作在交流旁路模式；當負荷加重導致“低電壓”現(xiàn)象或負荷降低導致“高電壓”現(xiàn)象時，系統(tǒng)從旁路模式切換到整流逆變模式。整流單元由數字信號處理器控制IGBT模塊輸出穩(wěn)定的內部直流電壓，逆變單元負責再將直流轉換為交流輸出供負載使用。

整流單元具有穩(wěn)壓功能，能夠抑制輸入市電電壓的波動，同時當輸入市電電壓較低時整流單元還有升壓功能，使逆變模塊不受市電低壓影響，仍然能夠輸出穩(wěn)定的正弦波交流電壓。

圖1 串聯(lián)電壓補償控制的低電壓調節(jié)裝置主電路原理圖

2 控制電路設計及裝置試驗

控制電路原理框圖如圖2所示，實時采集現(xiàn)場電壓電流信號，信號調理電路把系統(tǒng)的狀態(tài)參數變換成控制電路可接受的信號，控制電路根據反饋的信號執(zhí)行控制保護程序，根據采集信號經計算輸出PWM 信號對整流橋和逆變橋電路進行控制，改變輸出電壓的大小。保護電路用于交直流過壓欠壓、過溫、功率管過流等工況下禁止PWM 輸出并指示故障。

根據上述設計完成了裝置樣機制作并進行實驗測試，采用輸出0～250V 范圍單相自耦調壓器模擬線路高低輸入電壓情況。利用容量為50kVA 可編程負載模擬阻感負載和負載突變等情況。使用泰克示波器MSO304、電壓探頭P6139B 和電流鉗A621觀測輸入輸出交流電壓電流波形。分別對高低壓下裝置帶阻感負載的動靜態(tài)調節(jié)效果進行測試。高壓帶電阻負載實測波形的如圖3所示。當市電電壓170V、負載突然增大或減小，裝置可以使電壓穩(wěn)定在220V 左右，裝置的控制器響應速度非?？?，能夠實現(xiàn)電壓連續(xù)調節(jié)。調節(jié)效果如圖3所示。

圖2 控制電路框圖

圖3 低電壓輸入時輸出電壓波形

3 結語

設計的基于串聯(lián)電壓補償控制的低電壓調節(jié)裝置可以實現(xiàn)無級連續(xù)電壓調節(jié)，經過實際測試滿足電壓調節(jié)的要求，有效解決農網長線路欠壓過壓的問題，適合在農網線路末端推廣應用。