农村电网低电压的三级联调治理技术研究

陈一鸣，周雄刚，丁晓群

（1.浙江省丽水电业局，浙江 丽水 323000;2.浙江省电力公司，浙江 杭州 310000;3.河海大学 能源与电气学院，江苏 南京 211100）

0 引言

随着新农村的建设，农村用电负荷快速增长，导致农村用户在用电高峰电压偏低，影响正常的生活、农村生产加工和农业抗旱排灌的用电。我国农网的调压手段及措施主要有以下几个方面:变电站主变压器的有载调压，改善线路的无功功率;改变线路参数;新建变电站。但是效果各不相同，成果也不明显［1］。本文提出一种变电站、线路、低压配变电压三级联调技术以有效地治理农村低电压。

1 系统概述

农村低电压治理是一个系统工程，必须进行综合治理。然而现有的电压无功控制存在一定的局限性。当农网用户端电压低于电气设备正常可运行电压时，这就是系统的低电压现象。对于这种现象，有些必须通过电网升级改造才能彻底解决;有些可在暂时未能新增布点的条件下，通过充分挖掘现有电网调压与无功补偿设备的运行调节潜力，真正提高用户端的电压，但效果不明显;现安装的电压无功调控设备的调控判据仅仅依据安装点的测量值进行“各自为政”式的独立控制，电网各级调压与补偿设备的全网协调性不够，往往出现上级电网电压处于合格区间范围，下级电网调节手段已用尽而用户电压仍超限的情况，不可能很好地实现低电压治理的问题;现在已经研究和应用基本成熟的自动电压控制（AVC）系统针对输电网，而适用于配电网的AVC成熟系统还没有出现［2－3］。

三级联调低电压治理首先需要建设电压监测网络，通过对电网运行监测数据的多维分析，为相应的联调方案提供完整、准确和及时的依据［4］。另一方面采用调整三相负荷不平衡及低压用户负荷错峰等管理手段，消除低电压现象。

实现对变电站、线路、配变和客户端电压无功设备运行数据监测，是实现低电压治理的第一步。变电站运行数据的采集可通过与调度自动化系统进行接口，实现数据交换;线路、配变和客户端运行数据的采集可以通过GPRS等无线、载波、光纤等多种通信模式完成数据采集，模式既可以是单一制式，也可以是混合制式;同时也可通过与配电自动化系统/用户用电信息采集系统进行接口，实现数据交换［5］。对暂时纳入监测网络和用户反映出现低电压的电网节点运行数据的采集可以通过设置移动电压监测点来完成。按上述模式采集全网各节点电压、无功功率、有功功率等实时数据，实时掌控电网关键节点电压运行状况。

在电压监测网络建设的基础上，实现多级联调控制，建立电压三级联调控制及辅助分析系统。本方案分为三个级别，一级是通过变电站调整;二级是在农网线路上进行调整;三级是在配变处进行调整。

一级调压是针对变电站，主要调节主变分接头的位置和投切无功补偿电容器。监测中心及调度人员通过分析接收到的数据来调整有载变压器档位进行调压，但是改变变压器的分接头只能改变无功分布状况，却不能增减系统的无功，因此需要配合投切无功补偿电容器。

二级调压是针对农网输电线路，可解决馈线的低电压问题，通过在线路装设馈线自动调压器以及无功补偿设备进行配合调压。馈线自动调压器是一种通过跟踪线路电压变化，自动调节装置本体变压器的变比来保证输出电压稳定的装置。它可以最大在30%的范围内对输入电压进行自动调节，特别适用于电压波动大或压降大的线路，将这种调压器安装在馈电线路的中后端，在一定范围内对线路电压进行调整，保证用户的供电电压合格，减少线路的线损;此外，SVR馈线自动调压器也适用于主变不具备调压能力的变电站，将这种调压器安装在变电站变压器出线侧，保证出线侧母线电压合格。

三级调压是针对低压配变，亦包括调节有载调压变压器的分接头位置和投切无功补偿电容器。

2 三级联调技术的实现

2.1 三级联调实现技术分析

在实现三级联调的过程中，主变和馈线自动调压器以及低压配电检测装置均装设了智能监测装置，对各处的电压信息以及信号指令进行监测。图1为系统调压接线图。

图1 系统调压接线图

配电网电压无功协调控制的手段为有载调压变压器（含主变、线路调压器和配变）分接头挡位的调节和可控补偿设备（包括变电站集中补偿、10 kV线路补偿和配变低压侧集中补偿）的投切。通过对以上设备的控制，将电压稳定在规定范围内，同时尽可能地减少无功在上下级电网之间的流动，降低网损。因此，电压无功三级联调控制策略应按如下原则动作:

（1）以电压调整为主，降损为辅。在具体实施过程中，一个周期的控制命令可能既包含分接头挡位的调节，又包含补偿设备动作，如果分接头和补偿装置同属一个设备，则先调整分接头，下一个周期再动作补偿装置。

（2）电压自下而上判断，自上而下调整。10 kV线路中多数电压不合格点的调整，都需要逐级向上申请，因此，电压是否调整应自下而上逐级判断;而真正调整时应自上而下进行。

（3）无功自上而下判断，自下而上调整。为减少无功在线路中的流动，尽量不同意无功倒流上级电网的现象发生，最大限度降低网损，无功应采用自上而下判断，自下而上调整的控制策略。

实施上级电网与下级电网的自动协助调整，通过全网调节使末端电网调压能力得到有力的补充与提升，由此提出实施三级电压协调控制来研究与探索进一步挖掘电网运行控制潜力的手段。低电压治理的三级联调技术的具体实施方案分为三种情况。

（1）负荷端参数越限

负荷端电压越限，可以分为以下两种情况。负荷端电压越限，而其无功未越限时，只需调整负荷端电压，配变分接头即可。负荷端电压和无功均越限，则先投切负荷侧补偿设备，使无功满足后，再通过配变进行有载调压。

（2）负荷和馈线末端参数越限

负荷和馈线末端电压越限，而其无功未越限时，先调节SVR调压器的变比，使得馈线末端的电压满足要求后，调整配变的变比，使得负荷端电压也满足要求。负荷和馈线末端的电压和无功均越限，基于就地补偿原则，在配变处补偿无功，使得无功得到平衡，若线路末端无功不再越限，则按照电压越限，而无功未越限的方式进行调压;若线路末端处无功仍然越限，则继续在SVR调压处补偿无功，知道无功达到平衡后再按照电压越限，而无功未越限的方式进行电压调节。

（3）负荷和馈线末端及首端参数越限

当负荷、馈线末端及线路首端电压越限，而无功未越限时，则先调节主变变比，SVR调压器的变比，再调节配变的变比，使得各处的电压符合要求。当负荷、馈线末端及线路首端电压和无功均越限时，则依次在配变、SVR与主变出进行无功补偿，使得各处无功得到平衡后，若负荷、馈线末端及线路首端电压和无功均不再越限，则终止调节，否则再按照荷、馈线末端及线路首端电压越限，而无功未越限情况进行调整。

2.2 三级联调控制策略图

图2所示为电压/无功三级联调控制系统控制策略图，严格按照电压自上而下，无功自下而上进行控制。

3 实例分析

歙县地处安徽黄山附近，是低电压现象比较严重的地区。选择歙县供电公司农网中的35 kV杞梓里变电站及梓里196线、198线作为三级联调试点，进行效益分析。

方案实施后实现了预期效果，与实施前相比，电压质量有了明显的改善，变电站内10 kV母线A类电压合格率由98.21%提高到98.97%;变电站内低压用户B类电压合格率由96.62%提高到98.45%。并且试点区域梓里站、梓里196线和梓里198线，综合线损率由7.42%降至6.52%，下降0.9个百分点;试点区域年供电量为870万千瓦时，总体节能7.83万千瓦时，获得了较大的经济效益。如果将歙县电网9座变电站、以及出现低电压现象的馈线和配变纳入三级协调控制范围，预计年节能近40万元。按最大配置共投资费103万元，最小配置共投资费74万元计算，投资回收年限最大为2.6年，短期内便能实现双赢。

图2 电压/无功三级联调控制系统控制策略图

4 认识与体会

农村低电压治理是一个综合治理问题，也是农村电网改造中的“顽症”之一。作者长期从事电压质量优化方面的研究，对于要建立一个比较完善的三级联调农村电网有以下的认识与体会。

（1）首先应建设完善三级联调硬件设备基础，主变分接头的调控和无功设备的调控应纳入调度自动化系统;线路和配变的无功设备具备遥测遥调的功能，遥测遥调通信通道可借助GPRS方式实现。

（2）三级协调控制建设中电压监测仪的安装位置对协调控制效果有较大影响，应选择出现低电压现象的线路末端配变、配变末端用户的位置安装智能电表或电压监测仪采集数据。

（3）线路和配变电压无功设备所涉及的通信协议种类越少越好，通信协议种类越多，实现难度越大，建设周期越长，投资费用越高;对于新采购的电压无功设备，宜将其技术条件与三级协调控制建设所要求的技术条件通盘考虑，全面规划，统一建设，使项目总体进度和总体质量得到严格控制，以达到效果最佳，建设周期最短，投资费用最小。

（4）纳入三级协调控制的电网区域可以分批和分期建设完成，因为低电压现象是动态的，而非一劳永逸。一般首期可将全部变电站层的控制纳入控制范围，将出现低电压现象的重点线路和配变纳入控制范围;后期可逐步将新出现低电压现象的电网纳入控制范围。

（5）三级协调控制是农网电压无功控制方式的新探索，应用单位应建立相应组织机构，在建设期间、运行期间做到有人负责、愿意负责和能够负责。

5 结束语

本文提出变电站、线路和配变三级联调治理农村电网低电压的方案，以及相应的控制方式，应用工程实际电网，得到了较好的效果。在不改变实际电网规划的情况下，通过对装设智能监测设备，三级联调治理，调节变电站、线路和配变的无功与变压器的分接头，提高电压的合格率，降低系统的网损率，治理农村低电压问题，并且能够在短时期内回收投资，经济有效。

［1］丁晓群，周玲，陈光宇.电网自动电压控制（AVC）技术及案例分析［M］.北京:机械工业出版社，2010.

［2］黄俊杰，李晓明.基于电力电子技术有载调压变压器的无冲击调压方法［J］.电力系统自动化，2009，33（10）:69－72.

［3］王振，方方.变电站电压调节的几种方式［J］.电工技术，2008，29（8）:73－74.

［4］王金丽，李金元，徐腊元.大功率电力电子开关用于配电变压器无弧有载调压方案［J］.电力系统自动化，2006，30（15）:97 －101.

［5］武晓朦，刘健.配电网电压稳定性研究［J］.电网技术，2006，30（24）:32－34.