低壓電網三相電流不平衡治理的技術發展

王亮

摘 ?要：本文簡單分析了低壓電網的三相電流不平衡問題，并以此為切入點強調了三相電流不平衡問題治理的重要意義。在此基礎上，結合國網安徽省電力有限公司巢湖市供電公司的實踐經驗，對電容型三相電流自動調節技術、電力電子型三相負荷自動調節技術等一系列低壓電網三相電流不平衡治理的常用技術與措施進行闡述，為同行提供參考。

關鍵詞：低壓電網;三相電流不平衡;治理技術

引言

就當前的低壓電網工作情況來看，由于其主要為單相電力用戶提供電能，因此在負荷電流大小、用電時間等方面均有著較高的差異性，在這樣的條件下，存在三相電流不平衡問題的概率更高。對于三相電流不平衡問題而言，其不僅沒有明顯的規律性、難以實現前期精準預測，且會直接導致對應配電臺區的電力服務質量下降，因此需要落實重點治理，相應技術的探究價值也相對較高。

一、低壓電網的三相電流不平衡分析

對于三相電流不平衡而言，其主要是指在電力系統中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規定范圍。就當前的情況來看，引發三相電流不平衡的原因主要集中在以下幾點：電壓不平衡，從而導致三相電流不平衡;三相、單相負載不平衡，從而導致三相電流不平衡;相與相之間短路，相與零線短路，從而導致三相電壓、電流不平衡。低壓電網三相電流不平衡會引起較為明顯的不良后果，如不必要損耗的增加等等，因此需要落實重點治理。

二、低壓電網三相電流不平衡治理的常用技術分析

（一）電容型三相電流自動調節技術

將電力電容器加設于相線間，可以達到轉移有功功率，并對三相間的有功功率進行平衡的效果;結合在中性線與相線之間加設電容器，能夠實現對每一相落實不等量無功補償，達到平衡三相之間無功功率的效果。通過這樣的方式，對低壓電網三相電流進行平衡的效果更為理想，切實落實對三相電流不平衡的有效治理，并促使功率因數呈現出明顯的增長趨勢。

對于這種電容型三相電流自動調節技術而言，將其應用于存在三相電流不平衡、無功不充足的線路治理中具有更高的適用性，可以實現對變壓器出口端具有的三相電流不平衡問題的治理與改善。但是，需要注意的是，電容型三相電流自動調節技術無法實現對低壓線路中所存在的三相電流不平衡問題的治理。

（二）電力電子型三相負荷自動調節技術

對于電力電子型三相負荷自動調節技術而言，其主要是通過在應配電臺區內加設有源濾波器、低壓靜止無功補償裝置等設備達到治理三相電流不平衡問題的效果，此時，所引入的裝置設備均屬于基于大功率可關斷型電力電子開關技術的電能質量綜合治理裝置。在實際的運行過程中，這些綜合治理裝置可以迅速、全面、準確的完成對接入區域諧波電流、無功、負序等數據的檢測，并在空間矢量脈寬調制措施的支持下，生成觸發脈沖信號，以此對晶閘管的運行實施控制[1];此時，晶閘管輸出與相應檢測電流方向相反且大小相等的補償電流。通過這樣的方式，可以實現對配電臺區三相電流不平衡問題的有效治理，還能夠同時完成對諧波、無功、電壓波動等問題的處理。

對于這種電力電子型三相負荷自動調節技術而言，將其應用于同時存在三相電流不平衡問題、諧波超限問題、無功不充足問題的線路治理中具有更高的適用性，與前文闡述的治理技術相同，該技術可以實現對變壓器出口端具有的三相電流不平衡問題的治理與改善，但是無法對低壓線路中所存在的三相電流不平衡問題的治理。

（三）換相開關型三相負荷自動調節技術

在換相開關型三相負荷自動調節技術中，其核心在于加設負責切換電流的換相開關單元，其主要由智能控制終端與多個換相開關構成，其中，智能控制終端主要承擔著監控電流、發出換相控制指令的任務。在實際的運行過程中，一旦發現在固定周期范圍內，變壓器低壓端的三相電流不平衡程度超出限值，則可以第一時間對控制范圍內所有的相位實時數據、換相開關單元電流數據的提取，結合優化計算結果發出最佳換相控制指令。多個換相開關主要承擔著對電流換相指令進行執行的任務。實踐中，在接收到智能控制終端所發出的換相控制指令后，換相開關立即結合指令內容落實換相處理，達到及時調整電流相位的效果，以此實現對三相電流不平衡問題的有效治理。

（四）基于NARX神經網絡的三相不平衡的智能化治理技術

現階段，人工智能技術迅速發展且在多個行業領域中得到應用，展開電力事業的角度來看，在低壓電網的三相電流不平衡治理工作中，人工智能技術也逐步得到深入應用，推動三相電流不平衡治理、低壓電網管理工作逐步向著智能化的方向發展。實踐中，通過引入NARX神經網絡并實施一定程度的優化改良，即可實現對三相不平衡的智能化調節，并賦予相關技術以預測負荷的能力[2]。此時，需在配電臺區內引入具有神經網絡的智能調節裝置。

對于具有神經網絡的智能調節裝置而言，其主要運行流程如下所示：裝置啟動后，對負荷信息落實全面提取，并以此為基礎進行對負荷的預測;將當前的負荷情況與預測負荷情況發送至配套控制系統中;在接收到當前的負荷情況與預測負荷情況后，控制系統以此為參考分析、形成最佳換相策略;將相應換相策略發送至換相開關單元，依托換相開關單元的執行指令達到調整電流相位、治理三相電流不平衡問題的效果。

在此過程中，出于對降低主控單元計算壓力的考量，需要將自適應神經網絡（NARX神經網絡）移入換相開關控制器內，由神經網絡承擔起預測負荷的效果。此時，換相開關可以實現對現實負荷數據的獲取，并在電力線載波通信的支持下，將相應數據發送給主控單元，為主控單元迅速、準確形成最佳換相策略提供支持;隨后，再次利用電力線載波通信將形成的最佳換相策略發送給所有換相開關，實施換相[3]。

（五）其他

除了使用上述治理技術之外，在當前的低壓電網三相電流不平衡治理工作中如下幾項措施也較為常用：

第一，當檢測到配電平均負載率穩定在25%以下時，或是存在由于電壓波動較大而導致的季節性“低電壓”問題，則可以應用有載調容、調壓配變達到治理三相電流不平衡的效果。第二，在設計新增設臺區配變過程中，應當著重落實對供電半徑、負載大小、平均分配的考量。第三，如果在檢測出口電流時，發現其不平衡程度達到不低于15%的水平，且無法依托管理措施完成相應配電臺區的優化調整，則可以在對應配電臺區內引入三相不平衡自動調整裝置。若是發現存在基于電壓閃變、低電壓諧波、無功補償容量不足等原因的“低電壓”問題，則可以在對應配電臺區內引入低壓靜止無功發生器，以此體現出對三相電流不平衡的治理。第四，如果導致“低電壓”問題發生原因為供電半徑相對較大、負荷壓力較高時，則可以在對應配電臺區內引入低壓線路調整裝置。第五，如果在分析三相電流不平衡問題時發現，存在某相電壓呈現較高水平，且另一相末端電壓偏低，同時也無法依托管理措施完成相應配電臺區的優化調整，則可以在對應配電臺區內引入電網三相不平衡智能調節器，以此體現出對三相電流不平衡的有效治理。

總結：

綜上所述，就當前的實踐情況來看，電容型三相電流自動調節技術、電力電子型三相負荷自動調節技術、換相開關型三相負荷自動調節技術在實際治理工作中得到重點應用，且結合智能化技術的逐步深入應用，以及多種配套治理策略的落實，提升了低壓電網三相電流不平衡問題的治理效率與質量。

參考文獻

[1] 王陽田，葉婧，張磊，等.三相負荷不平衡能耗及綜合平衡治理關鍵技術研究[J].湘潭大學學報（自然科學版），2020，42（01）：102-111.

[2] 石定中，楊金東，李文，等.基于改進NARX神經網絡的三相不平衡治理技術[J].電器與能效管理技術，2020（08）：88-93.

[3] 蔣一萌，王哲旭，畢重盈，等.結合負荷預測的三相不平衡智能調節技術[J].電工材料，2021（02）：21-23+27.