不確定性和安全效能成本的配電網低電壓綜合治理方法研究

李育汕

摘? 要：近些年來，我國的經濟正處于不斷的發展當中。因為電力負荷一直都在不斷增長當中，所以近些年來我國的配電網低電壓問題也日益突出。因此研究一種可以治理配電網低電壓的方法是非常具有現實意義的。本文當中研究的是基于安全效能成本的配電網低電壓綜合治理方法。想要綜合治理，就無法不去面對線路改造，無功補償，變壓器調壓等一系列的問題。

關鍵詞：低電壓? 綜合治理? 安全效能成本? 研究

中圖分類號：TM715? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（a）-0019-03

Research on Low Voltage Comprehensive Treatment Method for Distribution Network Based on Uncertainty and Safety? ? ? ? ? ?Efficiency Cost

LI? Yushan

（Yuancheng Power Supply Bureau， Guangdong Power Grid Co.， Ltd.， Heyuan， Guangdong Province， 517000 China）

Abstract： In recent years， China's economy is in constant development.Because the power load is constantly increasing， the problem of low voltage in my country's distribution network has become increasingly prominent in recent years. Therefore， it is very practical to study a method that can manage the low voltage of the distribution network. In this article， we study the comprehensive management method of distribution network low voltage based on the cost of safety efficiency. If you want comprehensive management， you have to face a series of problems such as line transformation， reactive power compensation， and transformer voltage regulation.

Key Words： Low voltage; Comprehensive treatment; Cost of safety efficiency; Research

近些年來，我國的經濟正處于不斷的發展當中。這就導致一些地區的工業以及農業的電力負荷不斷的增長，也就出現了配電網低電壓問題。就以廣東的電網為例來探討，廣東仍舊有許多低電壓臺區，以2016年的數據來看，廣東仍存在兩萬多個低電壓臺區。所以說配電網低電壓問題是十分嚴重的一個問題。所以說面對這樣的情況，必須去研究一種可以保證能夠綜合治理配電網低電壓問題的方法。針對于目前需要對配電網低電壓進行治理的問題，各專家學者也有了一定的研究。比方說可以利用電容器的無功補償來調節變壓器，就能夠對10kv的中壓配電網進行低電壓處理。又或者是對線路進行改造以及無功補償等一系列的措施，構建一個成本最低的治理方案，并且通過蟻群算法對其進行求解。這些方法都可以用來進行配電網低電壓的綜合治理。雖然說也能夠完成不同的指標，但是這些方法都存在兩方面的不足。第一點就是所說的方法的目標都是以經濟性為本來進行治理和決策的。但是很明顯，隨著社會的不斷發展。除了經濟目標以外，配電網的安全以及效能等指標也必須要去考慮。如果只是認準單一的經濟性成本來說的話，很難去綜合的治理低電壓問題。第二點問題是上述所說的方案都是通過確定性的負荷預測來確定規劃方案的。然而隨著電力負荷的不斷增長，很明顯負荷預測的誤差也出現了不確定性。這種基于確定性的規劃方法對整個電網的治理越來越難以滿足實際的需求。

在目前的電力系統當中，對于不確定性的處理方法還是比較多的，比方說機會約束，魯棒優化等等。機會約束的有效實行必須要以精準的概率統計模型作為基礎。然而在現實的工作當中很難去確定精準的概率分布。所以說針對這樣的現象，專家提出了魯棒優化方法，這種方法不需要精準的概率分布，而是利用集合的形式來來描述不確定性。但是這樣的方法存在一定的保守性。所以說針對上述問題，專家提出的信息間隙決策理論就成為了一種處理低電壓問題的非常有效的方法。這樣的方法在使用的時候可以保證結果是不差于預期目標的，能夠保證決策方案的經濟性以及協調性。

1? 課題的研究背景

現如今在人們的生活，學習，工作等方面的各個角落都可以看到電能的使用，因此電能早就已經成為了我們在生活過程當中絕對不可能缺少的一個部分。隨著經濟水平的不斷提高，人們對于電力的需求也在不斷的增大。不僅如此，城市的規劃以及建設都需要電能的支持。電力事業的發展能夠促進整個社會的發展與進步。自1998年以來，黨中央就采取了許多的措施來擴大國內的發展。經濟社會的飛速發展以及人民消費水平的不斷提高都在無形當中刺激著電網的改造和升級。電壓等級為110kv及以下的電網規劃是配電網，主要功能是為用戶提供電源。在城市的建設過程當中，配電網可謂是一個城市發展的核心脈絡。無形當中支撐著整個城市的運營與發展。配電網的發展建設關乎著整個城市地區的日常生活水平。配電網在發展過程當中，其建設目標除了要保證用戶的可靠用電以外，還需要保障整個配電網的電能質量。而電能質量的一個主要的指標就是電壓的質量，但是目前我國的配電網電壓仍然存在著低電壓現象。

當配電網處于低電壓狀態運行時，會對一些用電設備造成很大的損傷。比方說會導致電動機很難啟動，并且會加快用電設施的邊緣老化，甚至會引起火災等重大的安全事故。不僅如此，當供電的電壓偏低的時候，也會使一些家庭或者是企業的一些用電設備沒有辦法正常的運轉，直接降低了人們的生活水平以及工作效率。比方說電燈的照明效果會明顯的減弱，甚至電視機都會出現畫面混亂的情況。而計算機更是會因為供電電壓偏低而導致圖像扭曲或者是主機升溫這樣的現象。電壓偏低也會影響到電廠的安全運營，影響到工農業的正常生產。電壓驟降造成的大面積的問題是很難以估計的，對整個社會經濟都會造成很嚴重的損失。事實上，自70年代以來，國內外的許多電網都因為電壓過低而導致出現了一些安全事件。

2? 配電網低電壓綜合治理的安全效能成本模型及不確定因素的處理

本文當中所說的低電壓綜合治理，指的就是要將治理目標建設在線路改造，無功補償，變壓器調壓以及新建變電站等一系列的變量之上的。我們所說的效能指標其實指的就是電網當中的降損指標，電壓偏差指標以及線路電流指標這三部分的和。當我們實施了低電壓綜合治理方案之后，那么配電網的損耗只會跟隨著發生一些變化。在配電網中衡量效能的方法就是利用降損指標來衡量。電壓偏差也是配電網衡量電能質量的一項非常重要的指標。當實施了低電壓綜合治理方案之后，線路電流有可能減少，但也有可能會增加。所以說在不確定的情況下，就需要工作人員對配電網線路的電流進行一個有效的評估。一般的衡量方法是線路熱穩定裕度。針對于本文當中的低電壓綜合治理方案來看，初始的投資成本主要是用來線路改造以及安裝無功補償裝置和調整變壓器分接頭上面。

在配電網中其實際的負荷實際上是一個比較容易受到波動的隨機量。因為負荷預測其實是會受到不確定性因素的影響會產生一定的誤差。在本篇文章當中，我們使用信息間隙模型來對其進行表示，來定義負荷的預測誤差。對于一些比較難獲取的并且準確性不高的精確概率因素來說，信息間隙方法可以從一個非概率的角度來構建一個已知和未知之間差異的信息間隙模型，能夠給出一個具有魯棒性的決策方案。

3? 算例分析

本文當中以33節點配電系統為例進行仿真分析。數據見圖1，在節點18，22，25，33處各安裝25組的并聯的電容器組。單位容量成本為0.013萬元。為了滿足配電系統的供電可靠性，所以說新建的變電站需要和就近的變電站相連構成一個中壓配電網結構。建設變電站的費用大約為50萬元。本文中，通過對電壓偏差指標等進行預期以及投資成本的計算，求取了最優的方案。安全指標的預期目標為Sc： 48.1150，電壓偏差指標的預期目標為 E2c=0.6631， 投資預算限額為238.77。

4? 低電壓綜合治理措施

（1）提升低壓用戶的負荷需求管理。通過加強對低壓用戶的數據分析來合理地確定低壓用戶的負荷裝機容量。在營銷業務系統當中標注好用戶的需求。并且統計和分析他們的用電量，及時的調整客戶的需求，控制低壓配電網的不平衡性。綜合用戶的用電信息以及用戶的系統建設，全面的對數據進行分析和處理，為低壓配電網的規劃和建設提供依據。

（2）加強對低壓供配電設施的運營和管理。電力設備的運營對于整個電壓的運營起著決定性的作用。因此我們應該建立健全一個完整的低壓配電設施的一個臺賬信息。及時的處理電壓設備當中存在的一些缺陷，提高設備的可用率。在不同的季節以及不同的時段，負荷的曲線和電壓曲線都有一定的區別，所以我們要針對這樣的情況來制定一個可以調整的策略，確保不會因為變化而產生一些影響。

（3）建立健全一個低電壓監測網絡。構建一個一體化的城鄉配電網電壓質量監測平臺，可以有效的幫助電力企業去掌控到整個電網的電壓信息。在一些還沒有普及到智能配電信息的區域，可以增加一些電壓的監測點數量。在日常當中要加強對電壓監測儀的維護和檢查。如果發現監測儀出現任何情況，都要對其進行維護或者是更換。根據用戶在管理平臺上的一些電壓波動規律，不定期的展開一些低電壓情況的檢查。

5? 低電壓會發生的時間特點

配電網的低電壓出現是有一定的規律可循的。比方說氣候原因就會導致電壓過低，因此低電壓是具有季節性特點的。不僅如此，現在人民的生活水平越來越高。隨著各式家電在人民的日常生活當中的應用。家用電器的數量快速增長，使用電量變得越來越大。在一些農業生產和農副業產品加工比較繁忙的時候，也會因為生產而導致電壓過低。春季屬于一個農忙時期。大多數民工會返鄉參與農忙活動，過大的用電負荷就會無形當中使電壓過低。

除了上述所說的特點以外，低電壓的出現還具有時段性特點。比方說在夏季和冬季這種居民用電的高峰期會是低電壓情況出現。長時間的低電壓都是與人們的日常生活生產以及市場需求有關的。

6? 結語

配電網的低電壓問題是一個非常綜合性的問題。需要長期的對其進行跟蹤和監測，并且要對數據進行科學的處理和分析。在本篇文章當中，主要的綜合性的治理方法就是要構建一個體系，在這個體系當中將線路改造，無功補償，變壓器調壓等一系列的治理措施納入到同樣的一個治理體系當中，進行一個綜合性的處理。

參考文獻

[1] 陳偉，吳建虎，裴喜平.基于機會約束規劃的農村配電網光伏電源極限準入容量計算方法[J].可再生能源，2019，37（8）：1185-1191.

[2] 孟曉芳，王俊，王英男，等.計及分布式電源局部調壓能力的10 kV配電網低電壓治理方法[J].電力系統保護與控制，2019，47（10）：65-72.

[3] 李昀昊，王建學，曹曉宇，等.面向風電場–儲能–輸電網聯合規劃的機會約束IGDT模型[J].電網技術，2019，43（10）：3715-3724.

[4] 王文彬，伍小生，陳霖，等.基于改進型蟻群算法的配電網低電壓治理自動規劃研究[J].武漢大學學報（工學版），2018，51（9）：831-836，846.

[5] 李悅.低壓電網電壓質量評估決策方法的研究與應用[D].上海：上海交通大學，2017.

[6] 范黎濤.基于尖峰負荷模型辨識的臺區低電壓治理方法研究[D].昆明：昆明理工大學，2017.