低壓配電網電能質量綜合治理系統的開發技術分析

馬保 王曉鵬

摘要：在配電系統的運行中，影響電能質量的因素較多，考慮到電網企業對電能質量精細化管理的要求，以及一些特殊電力用戶對電能質量提出的較高的要求，可以開發出低壓配電網電能質量綜合治理系統，保證配電系統具備合格的電能質量。本文系統分析了低壓配電網電能質量綜合治理系統的開發技術，并介紹了電能質量綜合治理系統在實際配電網中的相關應用情況。

關鍵詞：低壓配電網? 電能質量? 綜合治理? 裝置開發

Guo Network Dengfeng Power Supply Company

MA Bao? WANG Xiaopeng

（Henan Dengfeng Power Supply Company， Dengfeng， Henan Province， 452470 China）

Abstract： In the operation of power distribution system， there are many factors affecting power quality， considering the requirements of Power Quality Management for Grid Enterprises， a comprehensive power quality management system for low-voltage distribution network can be developed to ensure the quality of power distribution system. In this paper， the Development Technology of integrated power quality management system for low voltage distribution network is analyzed， and the application of integrated power quality management system in actual distribution network is introduced.

Key Words： Low-voltage distribution network; Power quality; Comprehensive treatment; Device development

低壓配電網一般采用三相四線的接線方式，由于線路壓降，配電線路的末端電壓容易偏低。同時由于配電網中單相負載存在著較大的隨機性及不確定性，容易使得配電變壓器中出現三相不平衡的情況，導致變壓器發熱嚴重。此外，在配電網中還包括了大量的非線性負荷，會使得配電網中含有較高比例的諧波。這些都會降低電能質量的合格水平，需要加強對電能質量的治理[1]。本文首先分析了低壓配電網中特殊負荷對電能質量的影響，其次闡述了具體的低壓配電網電能質量綜合治理系統的結構，并介紹了系統中各個功能模塊的運行原理，對于提升電力企業對電能質量的綜合治理水平具有一定的價值。

1 低壓配電網的電能質量

配電網中的負荷類型較多，既包括了居民負荷，又包括了大量的工業負荷，在發達地區，工業負荷占有較高的比重。工業負荷及民用負荷中的特殊負荷會給配電網的電能質量帶來了較大的干擾，表1中展示了主要的特殊負荷對電能質量所帶來的影響。

一般冶金及化工行業會帶來較大的諧波及電壓閃變問題，涉及電機的負荷主要是會給配電網注入一定量的諧波。此外，在實際的配電網電能質量治理中，還應關注三相不平衡度、電壓合格水平等問題[2]。為了優化低壓配電網中的電能質量，可以采用電能質量綜合優化治理與遠程監視裝置，實現在不同環境和條件下對低壓配電網電能質量的優化和調節，一次性解決調壓、補償、不平衡及諧波協調控制難題。

2 低壓配電網電能質量綜合治理系統的開發

2.1 低壓配電網電能質量綜合治理系統的結構

在開發低壓配電網電能質量綜合治理系統時，可遵循集成化與模塊化兼容的開發模式，系統的各項功能分別由不同的功能模塊實現，同時在每個功能模塊中都集成了多個組件，并且通過系統集成，可以同時發揮電能質量治理的作用。

在低壓配電網電能質量綜合治理系統的結構組成中，主要包括了電能質量綜合優化及治理裝置、無線通信傳輸裝置、遠程監控服務器等。由于電能質量綜合優化及治理裝置具備的功能較為豐富，在其中也包括了多個不同的功能模塊，主要有三相電流檢測模塊、諧波電流檢測模塊、無功功率檢測模塊、電壓檢測模塊等[3]。通過這些模擬量檢測模塊，可以有效實現對配電網電能質量的檢測。在監控服務器中，包括電壓調節模塊、三相調節模塊、諧波濾除模塊以及無功補償模塊等，圖1為低壓配電網電能質量綜合治理系統的基本結構圖。

從圖1的電能質量綜合治理系統結構圖中可以看出，安裝在現場實際的電能質量優化裝置和遠程監控系統之間通過無線通信技術相互連接并進行數據信息的交互，服務器可以向現場的裝置下發控制指令。在電能質量綜合治理裝置中可以內置無線通信網卡，可以租用通信運營商的無線傳輸通道，將采集到的數據發送到遠程監控系統中的服務器中。在服務器的網卡中設置好運營商指定的網關及網絡地址，保證網絡通信系統的暢通。

2.2 電能質量綜合治理系統中各模塊的運行原理

在現場的電能質量綜合治理裝置中，內嵌了橋式逆變器電路，遠程監控服務器可以通過控制逆變器電路在交流側的輸出電流幅值及相位，達到對配電網電能質量優化的目的。對于電能質量綜合治理系統中的三相檢測模塊，當系統檢測到配電網中出現了三相不平衡的情況時，可以及時發出相應的控制指令進行調整。

對于無功補償功能模塊，可以根據無功功率的檢測結果，遠程控制電能質量治理裝置發出和配電網中相反的無功電流，從而起到抵消一部分無功電流的作用。對于諧波濾除模塊，也是通過電能質量治理裝置發出和電網中大小一致、方向相反的電流，從而對諧波電流進行一部分抵消。對于電壓調節模塊，主要是控制裝置所發出的容性無功或者感性無功，來起到調節系統電壓的作用[4]。這樣就可以實現通過安裝一個電氣裝置，綜合調節整個配電系統電能質量的目的。對于無線通信模塊，由于配電線路的地理位置分布較為分散，如果采用無線通信專網的方式，則建設成本過高，一般都是采用無線通信網卡和遠程服務器進行數據通信。

3 低壓配電網電能質量綜合治理系統的應用趨勢

通過開發低壓配電網電能質量綜合治理裝置的遠程監視系統，可以對現場裝置的運行狀態進行遠程監控，以及當裝置出現異常運行情況時，可以及時發出告警信息，從而提醒電能質量綜合治理裝置的運維人員及時采取措施加以整治。同時，通過該遠程監視系統，可以實現系統和現場運行裝置之后的數據遠程通信，以及對裝置的運行狀態進行查詢及展示，這樣就方便對配電網電能質量優化補償效果的管理，切實提高低壓電網電能質量治理效果和技術水平。

在傳統的電能質量治理技術中，普遍存在著電能質量調節難以精準化，存在著欠補償或者過補償的問題。隨著電力電子技術的發展，IGBT等電力電子開關器件的生產制造技術也日益成熟，在優化及調整電網運行狀態方面發揮著越來越重要的作用。低壓配電網電能質量綜合治理系統，通過脈沖信號來控制電力電子電路中開關器件的通斷，形成所需要的補償電流，用來對諧波電流、無功電流進行補償。這一電能質量綜合治理技術，可以彌補傳統電能質量治理技術中所存在的不足之處，在實際的應用中也取得了較好的應用效果，對于優化電力企業的電能質量發揮了重要作用，今后低壓配電網電能質量綜合治理系統將會在實際的配電網中得到進一步的推廣應用[5-6]。

4 結語

隨著電力用戶對電能質量要求的提升，加強低壓配電網電能質量的綜合治理，將是今后電力企業配電網管理中的重要工作。通過采用本文所分析的低壓配電網電能質量綜合治理系統，可以大幅提升配電網中電能質量合格水平，在實際中具有較大的應用價值。

參考文獻

[1] 葉鐵豐，陳偉，潘錫杰，等.低壓配電網的有源三相不平衡補償裝置應用分析[J].電子世界，2020（4）：155-156.

[2] 戴麗君，成明華.基于SVG無功補償的電能質量綜合治理技術研究[J].儀器儀表用戶，2019，26（10）：1-4.

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[6]吳昊天.基于永磁風機并網技術的微電網優化運行研究[D].北京：華北電力大學（北京），2021.

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