低壓三相負荷不平衡臺區相位識別監測方案分析

肖家鍇 黃永聰 王 尉 龔廷志

（1、國網安徽省電力有限公司，安徽 合肥230022 2、國網合肥供電公司，安徽 合肥230022 3、國網六安供電公司，安徽 六安237006）

低壓三相負荷不平衡是電網中較為常見的問題，導致電網出現故障，產生安全隱患。臺區相位識別監測方法可以有效的解決此類問題，便于更好的采取防控措施，避免造成電網出現大面積電路故障，影響電能用戶的正常使用。

1 低壓三相負荷不平衡問題產生的原因

1.1 線路分布設計。不同的地理情況對配電網線路的分布和設計也存在較大差異，城鎮建筑群密集度高，線路的分布就會相對密集，電能用戶使用量較大，極易產生低壓三相負荷不平衡的問題。鄉村地理開闊，房屋間距較大，線路的設計可以相對簡單，缺少相應的防控設備，若忽然電流增大，不平衡的電流問題也會迅速產生[1]。

1.2 電流負荷過載。如果配電網內的電流負荷始終處于超負荷工作的狀態，也會產生低壓三相負荷不平衡的問題，比如建筑內多用戶不間斷使用大功率或超大功率的電氣設備，導致正常負荷的配電網電流急速增加，線路的損耗也迅速加劇，跳閘、線路燒毀等情況隨之而來。

1.3 缺乏防控措施。低壓三相負荷不平衡問題對配電網和電能用戶的影響較大，但許多情況下防控措施并未得到重視，也有存在許多的防控措施不到位的情況，無法徹底達到對產生的不平衡電流采取有效監測和及時的控制，增加了不平衡電流所帶來的危險系數。

2 低壓三相負荷不平衡問題產生的危害

2.1 增加線路損耗。低壓三相負荷不平衡問題出現時，線路內的電流呈不均衡的狀態，出現單個線路無電流或多股電流并存的情況，提升線路的電流承載壓力，過度的損耗也會不斷增加，當線路無法繼續承受過多的電流，損耗超負荷，線路也會迅速破損，產生線路安全問題，輕則部分線路停止運作，重則會引發火災。

2.2 增加設備負載。如果電流變得不穩定，許多設備也會受到影響。比如變電設備處理的線路電流忽然增大，加速提升變壓器負載方面的壓力，或者線路內電流過大，超過了變壓器的最大承載功率，就會導致設備損壞。

2.3 造成電器損毀。配電網內會有許多的電器接入，如果電流過大，電器內部攜帶的變電裝置就會失去作用，無法對電流進行有效控制。超負荷的線路被毀壞，電器的溫度迅速上升，變壓器也會迅速跳閘[2]。如果變壓器處在跳閘的狀態下反復的執行閉合操作，也會增大線路的電流，導致電器內部因無法承擔而直接被毀壞。

3 低壓三相負荷不平衡臺區相位識別監測方案的分析

3.1 明確方案核心。低壓三相負荷不平衡問題對電網的影響較為嚴重，其頻發性的特點，導致始終無法得到有效的解決。想要實現對低壓三相負荷不平衡問題的有效控制，必須要明確問題產生的根源，將臺區作為基本的入手方面。電網能夠實現對大面積的供電，主要依賴變壓器對供電范圍的控制，也是導致低壓三相負荷不平衡的根源，因此制定臺區相位識別監測方案是十分必要的。只有做到對臺區內的電流進行有效監測才能找到出現低壓三相負荷不平衡的源頭。其中臺區相位識別監測方案中，電流信號的采集是核心內容，也是實現相位識別監測的數據參考。能夠很好的實現在電流不平衡時，對電流相位到電能用戶間的電流情況進行有效監測。

3.2 完善采集工作。低壓三相負荷不平衡臺區相位識別監測方案需要針對產生不平衡電流的線路分段進行監測，才能確定出現問題的部分。由于臺區覆蓋范圍交廣，監測工作必須通過遠程的方式來實現。采集工作是方案中的首要部分，也是監測結果的重要依據。首先確定信號同步裝置的范圍，保證臺區內電流的順利通過。電流從首個信號同步裝置流入后，裝置內的信號定位功能會迅速采集電流信息，確定電流流向，標注采集的時間，便于與另外一個信號同步裝置內的電流信息進行對比。被采集的電流通過模數轉換設備進行模擬信號與數字信號的轉換后，發送給顯示設備和信號存儲部分進行存儲轉發，另一個信號同步裝置采取同樣的操作獲得對應的數字信號，兩者進行相互匹配，完成基本的數據信號獲取工作，保證了獲取電流信號的同步性。其次不平衡電流的信號采集完畢后，不能立即傳輸，需要進行相應的處理。臺區的電流屬于強電流，監測設備需要人為操作，所能夠識別的是弱電信號，因此必須要將強電轉換成弱電才能夠在設備中進行有效傳輸，強電壓信號轉換設備能夠很好的完成該項工作，將獲取到的電流信號中的強電流進行有效的分離，并轉換為弱電信號，才不會對設備及人員造成安全隱患。強電流不僅電流量大，而且電流產生的分量也會十分的明顯，不平衡強電流的電流分量也具有極強的不穩定性，將強電流信號轉換為弱電流信號后，還需要將電流分量也作出調整，濾波電路會在強電流信號轉換完畢后采取等量的電流分量工作。濾波電路中包含了能夠承受定量電流的電阻，在濾波電路能夠達到的電流分量范圍內，保證整體電路正常工作，一旦電流過大，產生的電流分量超過了電阻的最大抗阻能力，就會被電流擊穿，導致電路的損壞，影響信號同步裝置的正常使用，因此電流信號采集量還是必須要控制的。最后采集的電流信號的幅值也需要限制，由限幅電路將采集的電流信號的波形進行有效整理，能夠將其中的正脈沖信號完全的消除，僅保留負脈沖信號，這樣能夠更好的實現對電流信號的限制，避免電流過大損毀設備，也能夠將獲取到的負脈沖信號進行歸納整理，便于實現對電路中不平衡電流的負脈沖信號的匹配。采集到的電流信號得到相應的轉換后，兩個信號同步裝置間可以進行通信并將監測到的信號進行對比，但兩個裝置要同時保持可通信的狀態。通信的信號內容除信號的基本特征外，還應當將采集的時間共同傳遞出去。信號傳輸前信號同步裝置的通信系統由發送端口發出通信指令請求，另一端信號同步裝置的接收端口收到指令請求后迅速予以回應，發出接收指令，完成相互間的通信指令后，才可以將采集到的信號進行傳輸。傳輸過程中信號還會攜帶采集系統自動生成的時間信息，更好的幫助不同的裝置間進行信號內容的匹配，實現對通信系統產生有效的回應。如果雙方通信后得到的信號采集時間不同，則無法進行有效匹配，也不能作為臺區相位監測的依據。

3.3 分析監測情況。信號同步裝置分別接收并成功匹配到相同時段的信號后，得到了大量的數字信號，由于產生不平衡的電流的關系，信號形成的基波頻率也有較大差異，需要進行取樣工作，利用變頻功率分析儀、高精度功率分析儀等設備將采樣部分進行分析、計算。如果取樣部分的基波頻率并無明顯變化，可以排除電路中三相負荷不平衡的情況，轉為從線路的質量、周邊環境、分布設計等方面進行再次詳細分析。線路的質量如果存在缺陷，會縮短使用壽命，形成不平衡電流。線路周邊的環境如果處于施工地附近或者受到強烈溫度變化的影響，也會導致出現三相負荷不平衡?；蛘哂捎诰€路分布設計問題，線路間缺少保護以及來自其他同類電流的干擾，從而形成電路電流不平衡的情況。如果基波的頻率差異性較大，且十分明顯，那么就可以根據基波的頻率進行相應的運算，將運算的結果與其他類能夠產生基波頻率的信號進行對比，找出與之相應的信號種類進行分析，采取對應的處理方式[3]。例如如果取樣信號的基波頻率差異較大，經過計算得出存在其他電流干擾，導致產生不平衡電流的情況，相應的工作人員可根據取樣的時段以及線路的分布情況進行有效的分析，找到出現不平衡電流的具體位置，對現場環境進行勘察，確定周圍是否存在電路混搭和信號塔等強電流的干擾，根據具體情況進行現場維修，解決低壓三相負荷不平衡的問題。但進行維修工作前，分析人員要根據采集到的信號確定電路的供電情況，以設備調控為主，減少人工作業所帶來的危險性。

4 結論

綜上所述，利用臺區相位識別監測方法能夠有效針對低壓三相負荷不平衡問題進行有效防控，是保證配電網正常運作的重要手段。如果出現三相負荷不平衡情況時，應當迅速發現產生問題的源頭，及時的采取相應的措施，能夠保持配電網電壓的穩定，也能最大程度的減少不必要損失的出現概率。