基于農村配電網低電壓治理有關思考

國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司 張遠龍

通常農村電網投資規模、力度普遍偏小，其電網項目改造也面臨較大困難，造成了農村電網建設與發展局面全面落后，基于此針對農村配電網低電壓問題的有效治理就成為一大關鍵課題，必須解決農村配電網整體結構相對薄弱、維護不到位、損耗偏高、農村人口相對分散等問題，避免農村配電網建設中惡性循環現象的形成。

1 C村配電網的基本狀況分析

1.1 C村配電網的基本狀況

本文以C村配電網作為主要研究對象，深度了解其網架機構、負荷等方面特征內容。C村轄區內供電面積達到280km2，供電人口達到29萬，售電量為1.7kWh，當地供電區域較多，農網問題具有明確技術代表性。就C村配電網的網架結構情況看來，它所采用的是10kV網架結構，其中包含了中壓架空線路30條，分段開關總數達到90臺。該區域電網輻射比例高達80.2%，但不存在多聯絡比例線路與電纜線路，由于這一原因就導致C村配電網低電壓問題出現。

1.2 C村配電網低電壓的主要成因

結合相關數據統計結果顯示，C村配電網存在低電壓問題，而造成這一問題的主要原因就是C村配電網無功不足及三相負荷不平衡，因此有必要分析C村配電網無功、三相不平衡與電壓之間關系，這對治理當地配電網低電壓問題具有重要價值意義。以三相不平衡與電壓關系為例，C村配電網基本遵循以下公式展開配電網電壓平衡度控制：配電變壓器三相負荷不平衡度=（最大相負荷-最小相負荷）/最大相負荷×100%。

參考國家電網相關要求，對C村不平衡的三相負荷分配應控制在15%以內，而中性點電流則需確保低于變壓器額定電流的25%，如此可有效應對負荷并實現有效調整，由此可了解到C村配電網的電壓損耗。

結合上述電壓損耗算式進行假設，C村配電網臺區選擇采用三相不平衡臺區，在經過三相不平衡處理以后可達到三相平衡，重載相輸送有功功率內容，如此可提出三相平衡后的電壓損耗變值。如果能夠降低三相負荷不平衡度，對于減少C村配電網的重載相電壓損耗是非常有利的，在治理C村配電網配變出口與某相電壓明顯降低等方面效果良好。

2 C村配電網TSVG配電臺區低電壓治理對策分析

C村配電網存在較為明顯低電壓問題，從源頭上治理主要是進行無功補償優化，配合變壓器分解開關并進行調整，如此可有效改善配電網電壓質量，分析了解配電網無功功率是否處于均勻狀態。在改善、控制電能質量、優化無功補償過程中，C村希望有效調整電力線路設備承載容量，提高當地用戶設備的整體利用率與電網供電質量，如此可實現配電網系統的無功功率平衡效果，最大限度減少電網諧波問題，減少其電網損耗與設備發熱量，如此可確保配電網用電設備正常運行，甚至對延長設備壽命也很有幫助。在C村配電網中主要采用到了TSVG配電臺區來治理低電壓問題。

2.1 TSVG的基本工作原理

TSVG（Thyristor switch capacitor Static Var Generator）低壓靜止式動態無功補償裝置能優化制作高容量配電網模塊，隨后可組成運行快速且具有連續調節能力的無功高功率電力系統，確保C村低電壓治理工作效率有效提升。C村主要利用TSVG進行對配電網的柔性連續補償，保證輸出容性與感性電流設置到位，補償無功效果、優化諧波問題。從整體看，C村希望通過動態無功補償控制器來優化無功功率，建立明確指令下的快速投切電容器，確保實現粗細調整結合，建立大容量配電網粗調機制，如此也可實現對配電網的小容量細微調節，解決低電壓現象問題。

C村是通過TSVG系統投切調整容量級的，如此可造成無功電能累積，確保TSVG線性連續投入，追求可建立粗細調整結合，有效克服級差效應問題，建立TSVG與TSC跟蹤負載效果對比機制。在這里C村希望有效消除電網諧波問題，它也是導致配網低電壓的主要原因。就此需基于三相電路中的瞬時無功率理論來進行優化，建立配電網外部CT，保證對負荷電流實現有效監測，保證過濾掉配電網中的諧波分量問題，確保控制逆變裝置能夠在電網中產生相應的負荷電流幅值。

2.2 采用TSVG的關鍵技術要點

C村配電網為解決低電壓問題，采用了TSVG配電臺區并建立仿真技術體系，優化配電臺區仿真模型。在這過程中主要利用Simulink搭載TSVG農網配電臺區模型，將配電網電抗與電阻比值控制在3，同時調整功率因數設置為0.8，同時優化負載三相平衡，確保非線性、不平衡負載參數設置到位。如此才能正常搭載TSVG配電網配電臺區模型，為C村解決配電網低電壓問題。

具體來講，可在配電網配變出口位置裝配TSVG裝置，確保配電變壓器二次側電流與配電出口始終保持相同相位，優化無功補償目標，在提高出口電壓方面也有促進作用，如此可保證變壓器二次側相電壓有效值提升（至少提升40V到220V）[1]。在裝置中主要采用到了三相四線制結構，有效補償配電網中的不平衡電流，建立補償后的系統中線電流，確保三相負載與外部補償電流相互平衡，對所使用的TSVG前后負載電流進行調整，滿足裝置系統諧波水平大幅度下降要求，緩解配電網低電壓問題。

由上述論述可見，要建立TSVG裝置提出無功補償功能，保證TSVG諧波治理功能實施到位，有效補償電網中所存在的不平衡電流問題，同時也減少配電中流不平衡所造成的損耗問題。C村也建立了0.4kV低電壓等級供配電網機制，確保設備裝置中關鍵技術、主要功能應用到位，要搭建仿真模型深度驗證裝置無功補償內容，確保諧波治理與不平衡電流補償到位。所以說TSVG技術還是能夠廣泛應用于C村配電網系統中的[2]。

3 C村配電網的三級聯調控制低電壓治理對策分析

除采用TSVG技術以外，C村配電網為有效治理低電壓還采用到了三級聯調控制技術，它在C村配電網電壓無功控制方面建立了設備獨立控制機制，保證控制調控服務，避免浪費配電網調控裕度。例如，C村配電網低壓側電壓如處于正常值狀態，就主要依靠配變分接頭來調整投入無功補償方式，優化配變出口電壓情況，確保10kV饋線調壓裝置裕度調控到位，同時提出各級調控機制，確保無功補償方式有效提高配變出口位置電壓。這里C村主要針對10kV饋線進行調壓處理，確保裕度調控到位，協調動作，保證調節能力有效提高，滿足變電站10kV中壓線路與配電變壓器協調控制到位。在這一技術調整后，C村的配電網電壓與無功功率都已獲得最優控制，基本實現了對低電壓的有效治理[3]。

3.1 C村配電網三級聯調控制技術的基本原理

C村配電網采用了三級聯調控制技術，該技術所采用的是電壓無功三級聯調控制技術內容，確保將電壓與無功調整過程轉化到C村配電網變電站中，建立中壓電路與配電變壓器聯合機制，主要對用戶端電壓值情況進行有效監測。整個過程中，主要參照電壓無功三級聯調來控制調控配電網技術操作流程，確保合理有效調控策略，建立電壓調控機制，如此使得用戶電壓達到標準水平即可[4]。

如圖1所示，三級聯調控制對象機制主要對C村配電網中的10kV線路調壓器、主變壓器、配電變壓器及各級無功補償裝置進行調整，保證所收集的數據信息內容快速有效上傳到三級聯調控制子系統中，通過控制子系統生成完整控制方案，形成控制子系統，確保配電網中各個分支系統都能建立受控對象優化機制，完成電壓無功控制過程。三級聯調控制系統建設充分考慮到了配電網的電壓等級與調壓設備問題，確?；诟骷壯a償設備優化相互配合關系，建立相鄰協調機制，同時確保包括變電站、饋線在內的相互配合有效到位，最大限度發揮不同設備調控裕度，滿足配電網中多級之間的相互協助控制[5]。

圖1 C村配電網中三級聯調控制技術的工作原理示意圖

3.2 C村配電網三級聯調控制技術的實施方案

3.2.1 信息傳輸方案

C村配電網首先建立了三級聯調控制技術體系，確保信息傳輸方案應用到位。在該過程中它就建立了電壓無功三級網絡結構數學模型基礎，確保數據監測、存儲分析與傳輸三級聯調控制全過程到位，這些都是C村配電網有效緩解低電壓問題的關鍵技術環節。在調節原理分析過程中，需基于調控指令來完善調控過程，確保電網中不同節點間的電壓與無功值準確采集到位，建立電壓無功功率值，形成C村配電網的完整調控與分析技術中心。就監控部分而言，它希望將電壓與功率因數融入到主變壓器上，保證配電補償無功設備數據應用到位，解決開關數據問題，同時采用到GPRS通信實施線路調壓器數據采集優化，提高中心技術應用效率。

C村配電網為最大限度降低低壓問題威脅并優化網損，因此采用到了主變壓器集中管理技術方式，有效滿足配電網電壓與無功優化調控過程，對網點遙測遙信量進行有效控制，并實現數據采樣，分析優化電壓與無功內容，如此得到有效結論，通過無功補償裝置進行命令調控，解決配電網故障問題，如通信中斷問題、電壓無功控制安全可靠性問題等。就這一點，C村配電網還采用到了公用配電變壓器，主要對線路無功補償裝置與主變壓器通信中斷內容進行分析，滿足自動控制運行機制。

大體來講，它首先基于10kV線路無功補償設備進行運行設備監控。另外對10kV的配變無功補償設備運行監控主站系統進行分析，有效調整SCADA系統，滿足用戶電氣信息采集系統優化，獲得三級配電網絡運行結構主要參數。整體而言，C村所建立的電壓無功三級聯調控制系統中包含了信息傳輸構架體系，確保三級聯調控制系統跨越安全區，并對安全區域與外互聯網區域進行綜合分析，確保在配電網中信息傳輸的安全性與可靠性，滿足配電網區域內外部網絡與無線通信機制聯動，它希望將串口通信方式應用于多級管理區域中。

3.2.2 控制過程方案

C村配電網主要基于三級聯調控制技術優化控制過程提出控制方案，專門建立了基于電壓無功的三級聯調控制系統信息傳輸構架圖，其中分為3個區域，分別為I級安全區域、II級安全區域以及III級互聯網區域，為確保信息在傳輸過程中的安全性與可靠性提升，其在通信方式方面專門采用到了無線通信與專用線結合方式，構建串口通信機制，保證三區域通信安全，建立三級聯調控制技術控制過方案。

這里主要結合C村的三級聯調方案控制過程展開分析，采用T1代表C村配電網中變電站主變，T2表示變電站中10kV背景下的出現調壓器所處位置，T3代表配電臺區，F代表用戶負荷具體位置?；诖丝商接憙煞N情況，深入研究電壓無功三級方案的控制過程與控制方法。

如圖2。第一種情況，根據系統電壓值越限展開分析，了解無功未越限問題，結合不同繁瑣級別的相應調控指令來分析配電網的多種控制過程。比如說通過監測設備來采集數據，確保整個配電網中T1/T2/T3與F電壓值滿足下限要求，同時對無功未越限問題進行分析，建立信息傳遞技術體系，確保信息上傳到變電器調控處理中心，利用控制器分析計算器技術內容最終發出命令。具體來講，首先建立了線路自動調壓裝置，主要對T2進行調壓分析，滿足F位置低電壓問題解決條件的提出，即超出線路自動調壓器調壓裕度對T3位置電壓值上限進行分析，確保用戶端電壓值滿足調壓要求。而在變壓器調控分析中心進行分析過程中建立了配變T3抽頭調整機制，如此可確保用戶端電壓值均為正常值，直到調整過程完全結束。

圖2 C村配電網三級聯調方案控制系統接線圖

如果C村配電網所采集到的數據內容豐富，就可結合配電網中的所有節點位置進行電壓值下限調節，滿足無功越限要求，優化監測器檢驗要求，主要利用通信技術對數據信息進行有效傳遞，保證配電網中所有主變分接頭滿足電壓值調節要求，同時對線路電壓上限值進行調整。再者，C村配電網建立了配電電壓值上限值體系，確保用戶端能夠直接參與到F節點電壓越限操作中，對調控處理中心數據進行針對性計算，并下達命令對T3分接頭電壓進行有效調整，確保用戶電壓滿足正常值要求，提高C村配電網低電壓治理水平。如果配電位置T3低電壓則需要進行無功補償處理，保證配變位置無功補償裕度控制到位，同時建立線路T2位置的無功越限機制，保證調控分析中心指令下達到位。在線路T2位置則需要專門加裝無功補償裝置，滿足配電網無功功率補償有效優化，同時對電壓內容進行調整平衡，保證調整過程精細化，同時滿足主變處T1、線路處T2、配變處T3無功功率值越限要求。

在針對C村配電網特點分析過程中，總體上要建立一套無功功率補償系統，配合供電電壓機制優化配電網，有效實現對低電壓的科學治理。

4 結語

總結：低電壓現象一直都是當前我國農村配電網難以解決的棘手問題，本文中結合C村配電網低電壓實際情況與成因進行分析，提出了TSVG低壓靜止式動態無功補償裝置以及電壓無功三級聯調技術，希望通過這兩點技術在C村配電網中低電壓治理工作中的有效應用來提升其配電網整體供配電水平，同時也為我國農村配電網電力技術體系建設與內容豐富提供有價值參考。