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        “低電壓”問題成因分析及措施制定系統(tǒng)的設(shè)計

        2022-06-28 08:42:40王小虎戴喬旭
        農(nóng)村電氣化 2022年6期
        關(guān)鍵詞:端電壓低電壓臺區(qū)

        王小虎,戴喬旭

        (廣東電網(wǎng)公司湛江供電局,廣東 湛江 524000)

        隨著人民群眾生活水平不斷提升,各類生活生產(chǎn)用電設(shè)備進入日常生活。尤其在天氣炎熱季節(jié),空調(diào)制冷設(shè)備的普遍使用,居民用電負荷呈現(xiàn)驟增的態(tài)勢。負荷增重、線路殘舊、配電設(shè)備及線路重過載等問題,綜合導致部分地區(qū)出現(xiàn)季節(jié)性“低電壓”問題。

        近幾年,縣區(qū)供電局面臨著大量的臺區(qū)用戶電壓偏低問題,供電企業(yè)為有效解決“低電壓”問題,提升用戶用電質(zhì)量,不斷運用各種項目或運維手段予以解決。但由于“低電壓”臺區(qū)數(shù)量偏多,分析人員數(shù)量有限及人員未能全程跟蹤問題的解決進度,導致“低電壓”問題分析不夠精準、解決措施未能真正奏效,造成投資浪費等問題[1-2]。

        從配電層級結(jié)構(gòu)方面劃分,臺區(qū)“低電壓”的原因主要可以歸結(jié)為10 kV 中壓線路電壓低、低壓臺區(qū)內(nèi)部問題、臺區(qū)配變問題。當前,供電人員主要通過人工查詢各類監(jiān)測系統(tǒng),獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)后,分別逐一進行分析“低電壓”問題的成因,針對問題成因制定措施[3-4]。

        因“低電壓”臺區(qū)數(shù)量較多,造成問題的成因比較復雜,工作人員須要查詢的監(jiān)測系統(tǒng)較多,所以造成“低電壓”臺區(qū)分析不夠精準、分析效率較低,得不到有效地措施解決問題[5-6]。針對這些問題,本文提出“低電壓”問題成因的分析方法,并針對具體問題的成因制定具體的解決措施,并為各類監(jiān)測系統(tǒng)提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供有效地方法與指引,從而為分析臺區(qū)“低電壓”原因及制定有效措施,提供有效地算法。

        1 “低電壓”問題成因分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

        臺區(qū)“低電壓”問題的成因涉及各個方面,本文根據(jù)“低電壓”問題成因分析所需要的參數(shù),提出成因自助分析所涉及的主要監(jiān)測系統(tǒng)。包括電網(wǎng)企業(yè)能量管理系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)、配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)等,通過在各個系統(tǒng)獲取所需要的數(shù)據(jù),進入分析系統(tǒng)進行“低電壓”問題成因分析及制定措施,并根據(jù)供電人員的需求輸出分析報告及建議措施。

        其中能量管理系統(tǒng)用于為“低電壓”臺區(qū)問題分析提供“低電壓”臺區(qū)所在10 kV中壓線路的變電站10 kV母線電壓、提供“低電壓”臺區(qū)所在10 kV中壓線路的有功功率、無功功率等[7]。

        配電自動化系統(tǒng)用于為“低電壓”臺區(qū)問題分析提供“低電壓”臺區(qū)所在10 kV 中壓線路及其聯(lián)絡(luò)線路的聯(lián)絡(luò)開關(guān)分合閘狀態(tài),用于分析特定時間段聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài),進而對線路是否存在轉(zhuǎn)供電的情況進行判斷與分析,以及提供中壓線路的分段開關(guān)電壓信息等[8-9]。

        計量自動化系統(tǒng)用于為“低電壓”臺區(qū)問題分析提供“低電壓”臺區(qū)的臺區(qū)首端電壓在“低電壓”發(fā)生當天的三相電壓數(shù)值;提供“低電壓”臺區(qū)的臺區(qū)配變在“低電壓”發(fā)生當天的配變負載率數(shù)值;提供“低電壓”臺區(qū)的“低電壓”用戶智能電能表檢測到的電壓及其相關(guān)信息[5-6]。

        配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)用于為“低電壓”臺區(qū)問題分析提供“低電壓”臺區(qū)所在10 kV 中壓線路導線參數(shù)、線路長度等信息;提供“低電壓”臺區(qū)的用戶供電半徑等信息;提供“低電壓”臺區(qū)或“低電壓”臺區(qū)所在10 kV中壓線路的項目等信息。

        以上各類監(jiān)測系統(tǒng)與臺區(qū)“低電壓”問題成因自助分析系統(tǒng)之間的聯(lián)系如圖1 所示。各類監(jiān)測系統(tǒng)與臺區(qū)“低電壓”問題成因自助分析平臺構(gòu)建起數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、成因分析輸出的整體設(shè)計框架[10-11]。

        圖1 臺區(qū)“低電壓”問題成因自助分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

        2 自助分析系統(tǒng)邏輯判斷設(shè)計

        因臺區(qū)“低電壓”問題涉及因素較多,包括中壓線路問題、低壓臺區(qū)內(nèi)部問題,以及配變問題。為詳細按照邏輯關(guān)系分析各類問題,按照分析思維流程的方式,分別對中壓線路問題、臺區(qū)內(nèi)部問題及配變問題展開分析。

        步驟1,分析系統(tǒng)通過計量自動化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到臺區(qū)“低電壓”問題,其判斷依據(jù)是監(jiān)測到該臺區(qū)有4戶及以上的用戶電壓低于180 V,且持續(xù)時間累計超過10 h,此時自動確認為“低電壓”臺區(qū)問題。

        2.1 中壓線路問題“低電壓”因素

        確認實屬“低電壓”臺區(qū)后,即開始進入成因自助分析步驟。

        步驟2,分析系統(tǒng)通過在計量自動化系統(tǒng)中調(diào)用確認為“低電壓”問題臺區(qū)的首端電壓情況,并進行分析其首端電壓是否偏低,低于215 V為是,執(zhí)行步驟3;高于或等于215 V為否,執(zhí)行步驟10、11。

        步驟3,分析系統(tǒng)通過分析首端電壓為是偏低后,開始調(diào)用配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中該問題臺區(qū)相鄰臺區(qū)的信息,并繼續(xù)在計量自動化系統(tǒng)中調(diào)用相鄰臺區(qū)的首端電壓情況,進行判斷,是否首端電壓偏低。若相鄰臺區(qū)的首端電壓偏低,則進入4、5、6、7步驟;相鄰臺區(qū)首端電壓不偏低則進入8、9步驟。

        步驟4,分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中“低電壓”問題臺區(qū)所在線路的當天負載電流情況,并結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中線路限流值數(shù)據(jù),判斷該線路是否存在重過載,若為重過載,則認為“低電壓”問題的成因為線路負載偏高導致;若線路不重過載,則為其他原因。

        步驟5,分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中“低電壓”問題臺區(qū)所在線路的當天有功功率、無功功率情況,并按照功率因數(shù)公式進行計算,判斷該線路是否存在無功功率過大,功率因數(shù)小于0.92,則認為“低電壓”問題的成因為無功功率偏高;若功率因數(shù)大于或等于0.92,則為其他問題。

        步驟6,分析系統(tǒng)通過調(diào)用企業(yè)能量管理系統(tǒng)中“低電壓”問題臺區(qū)所在線路的當天有功功率、無功功率情況,及配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中的線路參數(shù),并按照壓降公式進行計算,判斷該線路是否存在供電半徑偏長;若壓降超過500V,則為供電半徑偏長,否則為其他問題。

        步驟7,分析系統(tǒng)通過調(diào)用配電自動化系統(tǒng)中“低電壓”問題臺區(qū)所在線路的當天環(huán)網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)情況,若聯(lián)絡(luò)開關(guān)為合閘位置(開關(guān)電流非0),則為轉(zhuǎn)供電所引起;否則為其他問題。

        2.2 配變問題“低電壓”因素

        步驟8,分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的“低電壓”問題臺區(qū)的首端三相電壓;判斷三相電壓每個時刻的電壓差,若連續(xù)20個或以上的測量點電壓差均超過5 V,則為三相不平衡引起;否則為其他問題。

        步驟9,分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的“低電壓”問題臺區(qū)的配變負載率及臺區(qū)首端電壓;判斷負載率是否超過80%,及臺區(qū)首端電壓一天內(nèi)最高值及最低值,若超過則為負載率偏高所引起,若首端最高值低于230 V,最小值低于215 V,為檔位偏低問題,否則為其他問題。

        2.3 臺區(qū)內(nèi)部問題

        排除中壓線路問題及配變問題后,則初步認為屬臺區(qū)內(nèi)部問題所引起的“低電壓”,則執(zhí)行步驟10及步驟11。

        步驟10,分析系統(tǒng)通過調(diào)用配網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)低壓臺區(qū)中的“低電壓”臺區(qū)供電半徑,并進行判斷,若超過550 m 則為供電半徑偏長所引起;否則為其他問題。

        步驟11,分析系統(tǒng)通過調(diào)用計量自動化系統(tǒng)中的“低電壓”用戶相序,并進行統(tǒng)計分析,分別計算“低電壓”用戶中A相、B相、C相用戶的個數(shù),若某一相占比超過50%,則認為單相線帶過多負荷所引起;否則為其他問題。

        3 “低電壓”問題解決措施制定

        根據(jù)對“低電壓”問題的成因邏輯判斷及分析,系統(tǒng)即可最終的判斷問題成因制定措施。

        在中壓線路問題方面,中壓線路負載率偏高采用新出線路分割負荷,降低線路負載率,減少線路壓降;無功功率需求偏大或功率因數(shù)偏低的情況,建議在中壓線路消耗無功功率偏多的負荷位置安裝并聯(lián)無功補償裝置,實現(xiàn)無功功率就地補償,避免無功功率在線路長距離流動;中壓線路供電半徑偏長的情況,建議采用中壓調(diào)壓器或可控串補裝置,實現(xiàn)線路末端電壓得以提升;轉(zhuǎn)供電運行方式所導致的“低電壓”問題采用合理優(yōu)化線路運行方式,避免長期轉(zhuǎn)供電運行,對于存在其他問題的線路,須結(jié)合年度規(guī)劃工作,規(guī)劃配電網(wǎng)網(wǎng)架完善類項目,提升線路有效轉(zhuǎn)供電能力。

        低壓臺區(qū)內(nèi)部問題方面,對于臺區(qū)供電半徑偏長則應(yīng)遵循“多布點、小容量”新建臺區(qū)等方式縮短供電半徑;單相線帶過多負荷的情況,應(yīng)采用單相線改成三相四線進行供電;臺區(qū)三相不平衡問題須對三相負荷電流進行分析,三相電流隨時間規(guī)律性變化的情況,應(yīng)采用運維手段調(diào)整三相負荷電流,使其達到平衡的效果[12-13]。

        配變問題方面,配變重過載或故障問題,應(yīng)采用新建或換大配變;檔位偏低問題采用停電調(diào)整變壓器檔位措施等。其他問題則需要相關(guān)人員進行現(xiàn)場核實。

        同時,隨著國家“碳中和、碳達峰”新能源戰(zhàn)略的實施,整縣光伏試點工作不斷在農(nóng)村地區(qū)實施[14],供電單位須結(jié)合低壓臺區(qū)的“低電壓”、重過載問題有引導性的布點屋頂光伏發(fā)電設(shè)施及配套安裝分布式儲能裝置,綜合提升農(nóng)村配電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

        4 測試驗證與結(jié)果分析

        “低電壓”成因分析及措施制定系統(tǒng)運行后,以列表的形式統(tǒng)計出各相關(guān)單位的“低電壓”問題臺區(qū)分析結(jié)果。具體臺區(qū)的問題成因可采用表格導出的方式用以獲取,如表1 所示,以某臺區(qū)#2 公變?yōu)槔?,可以導出該臺區(qū)中壓線路因素、配變因素、臺區(qū)內(nèi)部因素等3 方面的具體表征,系統(tǒng)根據(jù)表征內(nèi)容,給出問題的成因分析,并制定相應(yīng)措施,用于指導工作人員進行解決處理。

        表1 系統(tǒng)運行分析結(jié)果導出表

        經(jīng)系統(tǒng)分析某臺區(qū)#2公變?yōu)橹袎壕€路無功功率傳輸偏大因素導致臺區(qū)“低電壓”問題,建議在線路合適位置加裝并聯(lián)電容器進行無功補償,減少線路因大量傳輸無功功率所導致的線路電壓降問題。

        系統(tǒng)上線運行效果良好,能有效分析出中壓線路因素、配變因素、臺區(qū)內(nèi)部因素的具體問題,得出臺區(qū)“低電壓”問題的精準成因,從而有效指導工作人員做出合理的解決措施。

        5 結(jié)束語

        通過設(shè)計臺區(qū)“低電壓”自助分析平臺,利用現(xiàn)有企業(yè)級各類監(jiān)測系統(tǒng)獲取相關(guān)信息及參數(shù),根據(jù)“低電壓”問題成因中的中壓線路、配變問題、臺區(qū)內(nèi)部問題等3個層面多個因素構(gòu)建起“低電壓”問題成因的邏輯判斷流程。依照邏輯判斷流程,對臺區(qū)“低電壓”自助分析平臺設(shè)計提供了有效地算法支撐,并針對各類問題成因,制定了行之有效地解決措施。系統(tǒng)上線運行效果良好,能精準分析判斷臺區(qū)“低電壓”問題成因及制定有效解決措施。為工作人員精準快速分析“低電壓”問題,制定有效解決措施,提高電壓質(zhì)量等提供了高效支撐性輔助工具。

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