“低電壓”問題成因分析及措施制定系統的設計

王小虎，戴喬旭

（廣東電網公司湛江供電局，廣東 湛江 524000）

隨著人民群眾生活水平不斷提升，各類生活生產用電設備進入日常生活。尤其在天氣炎熱季節，空調制冷設備的普遍使用，居民用電負荷呈現驟增的態勢。負荷增重、線路殘舊、配電設備及線路重過載等問題，綜合導致部分地區出現季節性“低電壓”問題。

近幾年，縣區供電局面臨著大量的臺區用戶電壓偏低問題，供電企業為有效解決“低電壓”問題，提升用戶用電質量，不斷運用各種項目或運維手段予以解決。但由于“低電壓”臺區數量偏多，分析人員數量有限及人員未能全程跟蹤問題的解決進度，導致“低電壓”問題分析不夠精準、解決措施未能真正奏效，造成投資浪費等問題[1-2]。

從配電層級結構方面劃分，臺區“低電壓”的原因主要可以歸結為10 kV 中壓線路電壓低、低壓臺區內部問題、臺區配變問題。當前，供電人員主要通過人工查詢各類監測系統，獲取相應數據后，分別逐一進行分析“低電壓”問題的成因，針對問題成因制定措施[3-4]。

因“低電壓”臺區數量較多，造成問題的成因比較復雜，工作人員須要查詢的監測系統較多，所以造成“低電壓”臺區分析不夠精準、分析效率較低，得不到有效地措施解決問題[5-6]。針對這些問題，本文提出“低電壓”問題成因的分析方法，并針對具體問題的成因制定具體的解決措施，并為各類監測系統提取關鍵數據提供有效地方法與指引，從而為分析臺區“低電壓”原因及制定有效措施，提供有效地算法。

1 “低電壓”問題成因分析系統結構設計

臺區“低電壓”問題的成因涉及各個方面，本文根據“低電壓”問題成因分析所需要的參數，提出成因自助分析所涉及的主要監測系統。包括電網企業能量管理系統、配電自動化系統、計量自動化系統、配電網規劃系統等，通過在各個系統獲取所需要的數據，進入分析系統進行“低電壓”問題成因分析及制定措施，并根據供電人員的需求輸出分析報告及建議措施。

其中能量管理系統用于為“低電壓”臺區問題分析提供“低電壓”臺區所在10 kV中壓線路的變電站10 kV母線電壓、提供“低電壓”臺區所在10 kV中壓線路的有功功率、無功功率等[7]。

配電自動化系統用于為“低電壓”臺區問題分析提供“低電壓”臺區所在10 kV 中壓線路及其聯絡線路的聯絡開關分合閘狀態，用于分析特定時間段聯絡開關的狀態，進而對線路是否存在轉供電的情況進行判斷與分析，以及提供中壓線路的分段開關電壓信息等[8-9]。

計量自動化系統用于為“低電壓”臺區問題分析提供“低電壓”臺區的臺區首端電壓在“低電壓”發生當天的三相電壓數值；提供“低電壓”臺區的臺區配變在“低電壓”發生當天的配變負載率數值；提供“低電壓”臺區的“低電壓”用戶智能電能表檢測到的電壓及其相關信息[5-6]。

配電網規劃系統用于為“低電壓”臺區問題分析提供“低電壓”臺區所在10 kV 中壓線路導線參數、線路長度等信息；提供“低電壓”臺區的用戶供電半徑等信息；提供“低電壓”臺區或“低電壓”臺區所在10 kV中壓線路的項目等信息。

以上各類監測系統與臺區“低電壓”問題成因自助分析系統之間的聯系如圖1 所示。各類監測系統與臺區“低電壓”問題成因自助分析平臺構建起數據采集、邏輯判斷、成因分析輸出的整體設計框架[10-11]。

圖1 臺區“低電壓”問題成因自助分析系統結構設計

2 自助分析系統邏輯判斷設計

因臺區“低電壓”問題涉及因素較多，包括中壓線路問題、低壓臺區內部問題，以及配變問題。為詳細按照邏輯關系分析各類問題，按照分析思維流程的方式，分別對中壓線路問題、臺區內部問題及配變問題展開分析。

步驟1，分析系統通過計量自動化監測系統監測到臺區“低電壓”問題，其判斷依據是監測到該臺區有4戶及以上的用戶電壓低于180 V，且持續時間累計超過10 h，此時自動確認為“低電壓”臺區問題。

2.1 中壓線路問題“低電壓”因素

確認實屬“低電壓”臺區后，即開始進入成因自助分析步驟。

步驟2，分析系統通過在計量自動化系統中調用確認為“低電壓”問題臺區的首端電壓情況，并進行分析其首端電壓是否偏低，低于215 V為是，執行步驟3；高于或等于215 V為否，執行步驟10、11。

步驟3，分析系統通過分析首端電壓為是偏低后，開始調用配網規劃系統中該問題臺區相鄰臺區的信息，并繼續在計量自動化系統中調用相鄰臺區的首端電壓情況，進行判斷，是否首端電壓偏低。若相鄰臺區的首端電壓偏低，則進入4、5、6、7步驟；相鄰臺區首端電壓不偏低則進入8、9步驟。

步驟4，分析系統通過調用企業能量管理系統中“低電壓”問題臺區所在線路的當天負載電流情況，并結合配電網規劃系統中線路限流值數據，判斷該線路是否存在重過載，若為重過載，則認為“低電壓”問題的成因為線路負載偏高導致；若線路不重過載，則為其他原因。

步驟5，分析系統通過調用企業能量管理系統中“低電壓”問題臺區所在線路的當天有功功率、無功功率情況，并按照功率因數公式進行計算，判斷該線路是否存在無功功率過大，功率因數小于0.92，則認為“低電壓”問題的成因為無功功率偏高；若功率因數大于或等于0.92，則為其他問題。

步驟6，分析系統通過調用企業能量管理系統中“低電壓”問題臺區所在線路的當天有功功率、無功功率情況，及配網規劃系統中的線路參數，并按照壓降公式進行計算，判斷該線路是否存在供電半徑偏長；若壓降超過500V，則為供電半徑偏長，否則為其他問題。

步驟7，分析系統通過調用配電自動化系統中“低電壓”問題臺區所在線路的當天環網線路聯絡開關情況，若聯絡開關為合閘位置（開關電流非0），則為轉供電所引起；否則為其他問題。

2.2 配變問題“低電壓”因素

步驟8，分析系統通過調用計量自動化系統中的“低電壓”問題臺區的首端三相電壓；判斷三相電壓每個時刻的電壓差，若連續20個或以上的測量點電壓差均超過5 V，則為三相不平衡引起；否則為其他問題。

步驟9，分析系統通過調用計量自動化系統中的“低電壓”問題臺區的配變負載率及臺區首端電壓；判斷負載率是否超過80%，及臺區首端電壓一天內最高值及最低值，若超過則為負載率偏高所引起，若首端最高值低于230 V，最小值低于215 V，為檔位偏低問題，否則為其他問題。

2.3 臺區內部問題

排除中壓線路問題及配變問題后，則初步認為屬臺區內部問題所引起的“低電壓”，則執行步驟10及步驟11。

步驟10，分析系統通過調用配網規劃系統低壓臺區中的“低電壓”臺區供電半徑，并進行判斷，若超過550 m 則為供電半徑偏長所引起；否則為其他問題。

步驟11，分析系統通過調用計量自動化系統中的“低電壓”用戶相序，并進行統計分析，分別計算“低電壓”用戶中A相、B相、C相用戶的個數，若某一相占比超過50%，則認為單相線帶過多負荷所引起；否則為其他問題。

3 “低電壓”問題解決措施制定

根據對“低電壓”問題的成因邏輯判斷及分析，系統即可最終的判斷問題成因制定措施。

在中壓線路問題方面，中壓線路負載率偏高采用新出線路分割負荷，降低線路負載率，減少線路壓降；無功功率需求偏大或功率因數偏低的情況，建議在中壓線路消耗無功功率偏多的負荷位置安裝并聯無功補償裝置，實現無功功率就地補償，避免無功功率在線路長距離流動；中壓線路供電半徑偏長的情況，建議采用中壓調壓器或可控串補裝置，實現線路末端電壓得以提升；轉供電運行方式所導致的“低電壓”問題采用合理優化線路運行方式，避免長期轉供電運行，對于存在其他問題的線路，須結合年度規劃工作，規劃配電網網架完善類項目，提升線路有效轉供電能力。

低壓臺區內部問題方面，對于臺區供電半徑偏長則應遵循“多布點、小容量”新建臺區等方式縮短供電半徑；單相線帶過多負荷的情況，應采用單相線改成三相四線進行供電；臺區三相不平衡問題須對三相負荷電流進行分析，三相電流隨時間規律性變化的情況，應采用運維手段調整三相負荷電流，使其達到平衡的效果[12-13]。

配變問題方面，配變重過載或故障問題，應采用新建或換大配變；檔位偏低問題采用停電調整變壓器檔位措施等。其他問題則需要相關人員進行現場核實。

同時，隨著國家“碳中和、碳達峰”新能源戰略的實施，整縣光伏試點工作不斷在農村地區實施[14]，供電單位須結合低壓臺區的“低電壓”、重過載問題有引導性的布點屋頂光伏發電設施及配套安裝分布式儲能裝置，綜合提升農村配電網電壓質量。

4 測試驗證與結果分析

“低電壓”成因分析及措施制定系統運行后，以列表的形式統計出各相關單位的“低電壓”問題臺區分析結果。具體臺區的問題成因可采用表格導出的方式用以獲取，如表1 所示，以某臺區#2 公變為例，可以導出該臺區中壓線路因素、配變因素、臺區內部因素等3 方面的具體表征，系統根據表征內容，給出問題的成因分析，并制定相應措施，用于指導工作人員進行解決處理。

表1 系統運行分析結果導出表

經系統分析某臺區#2公變為中壓線路無功功率傳輸偏大因素導致臺區“低電壓”問題，建議在線路合適位置加裝并聯電容器進行無功補償，減少線路因大量傳輸無功功率所導致的線路電壓降問題。

系統上線運行效果良好，能有效分析出中壓線路因素、配變因素、臺區內部因素的具體問題，得出臺區“低電壓”問題的精準成因，從而有效指導工作人員做出合理的解決措施。

5 結束語

通過設計臺區“低電壓”自助分析平臺，利用現有企業級各類監測系統獲取相關信息及參數，根據“低電壓”問題成因中的中壓線路、配變問題、臺區內部問題等3個層面多個因素構建起“低電壓”問題成因的邏輯判斷流程。依照邏輯判斷流程，對臺區“低電壓”自助分析平臺設計提供了有效地算法支撐，并針對各類問題成因，制定了行之有效地解決措施。系統上線運行效果良好，能精準分析判斷臺區“低電壓”問題成因及制定有效解決措施。為工作人員精準快速分析“低電壓”問題，制定有效解決措施，提高電壓質量等提供了高效支撐性輔助工具。