低电压在线监测与综合分析系统研究

谷雨　李光　郑伟

摘要：为快速确定低电压产生的原因，根据低电压现象的特点，开发低电压在线监测与综合分析系统。以某低电压严重台区为例，探讨具体改造方案，分析台区改造后的经济效益及社会效益，为有效消除低电压现象提供技术方案。

关键词：低电压；在线监测；综合分析；通讯系统；效益

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0054-03

1 低电压在线监测与综合分析的重要性

低电压问题不是一个单一的问题，具体到一个台区、一个用户，可能是一个方面、两个方面的问题同时存在，甚至是一系列的、综合性问题共同存在。只有分析清楚导致低电压问题的主要原因，才能制定有效的解决方案。

低电压的情况比较复杂、数量较大且随时变化，仅依靠人工分析获得正确的结论和解决办法不现实。只有依靠计算机管理信息系统，才能迅速完成低电压的数据监测、统计和分析等工作，并依靠专家的经验快速形成解决方案。

目前，单个低电压在线监测系统或低电压分析系统不能满足要求，需要建立集低压台区及用户低电压在线监测、台区侧设备运行状态在线监测以及低压地理信息系统（低压GIS）为一体、对各种监测数据进行关联统计、综合分析的大型系统。在此情况下，建立基于低压GIS的“低电压”在线监测与综合分析管理系统尤为重要。

2 低电压在线监测管理的实现

2.1 监测设备选型

低电压在线监测要求覆盖率高，且每家每户都安装独立电表，因此采取在智能表上开发低电压监测功能的措施，既监测又计量，让每一块电表都拥有一双监视“低电压”的“眼睛”。在造价比较低廉的基础上，实现台区用户处低电压监测100%覆盖，实现资金、效果双丰收。

2.2 通讯系统建设

低压载波通讯。利用现有电力导线进行通讯，不增加额外投资，但该通讯方式存在不能跨越台区传输的缺点，因此只在用户子表与台区集中器之间采取该种通讯方式。

已实现光纤到户的台区，可通过现有光纤通道将台区的数据传回数据中心；没有光纤通道的台区，则采用GPRS无线通讯方式。通过协调各个设备厂商开发统一的GPRS通讯通道——“电力数传终端”将台区设备上的数据统一上传到数据中心。

3 低电压在线监测与综合分析系统应用实例

以某低电压严重台区为例，参考系统监测数据及分析结果进行低电压改造分析。台区地理信息分布图1如示。

3.1 台区改造前情况

台区改造前完成低电压在线监测与综合分析系统的建设工作，经过一段时间的监测、计算及分析，获得以下台区改造前运行数据：1） 负荷高峰时段，变台二次侧输出电压一般为A相218.5 V、B相222.3 V、C相219.7 V。2） 线路末端用户电压白天一般在155～189 V之间波动，用电高峰时段最低只有155.0 V。用电高峰时段电压不合格用户占该台区所有用户的18.5%。3） 台区无功严重不足，日均功率因数约0.56。4） 变压器日均负载率74.4%，高峰时段负载率高达122.1%。5） 台区三相不平衡度严重，变压器二次侧及三相四线制杆塔处三相不平衡度多在15%～25%之间。6） 平均统计线损率高达12.05%。

台区线路情况为：台区配电变压器容量50 kVA，低压主干线导线型号JKLV-35；三相四线制供电线路长272 m；分支线路导线型号JKLV-25；单相两线制供电线路长9 098 m。

台区用户及负荷情况：台区共有用户189户，月均用电量约15 000 kWh。其中三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户57户、B相居民照明户69户、C相居民照明户58户。

3.2 系统分析建设方案

系统分析建设具体措施如下：1） 将配变由S7-50改造为S11-100。2） 对该台区所在变电站、10 kV线路及台区进行无功建设，变电站采用容量为3 000 kVar的MCR无功补偿装置，在10 kV线路上安装一台容量为100+200 kVar的自动无功补偿装置，在台区变压器二次侧安装容量为5+10+20 kVar的无功补偿装置。3） 将0101045#—0101050#杆塔之间的主干线路由单相两线制改造成三相四线制，并在对所有用户月均用电量及用电同时性进行长期分析基础上，对部分负荷进行用电相别调整，具体调整情况如下表1所示。

改造后的用户及负荷情况为：在189户用户中，三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户52户、B相居民照明户76户、C相居民照明户56户。

改造后的系统监测及分析数据显示，实际改造效果与系统预期计算结果相当。系统的模拟计算功能有助于获取更准确的改造方案。通过系统的模拟计算，避免了以往改造过程中出现的实际效果不理想、线路改造反复进行的问题，减少了资金浪费及用户停电时间，提高了供电可靠率。

3.3 改造前后数据对比

线路改造后，台区线损率由12.05%下降到8.53%，下降了3.52个百分点；台区不能正常使用大功率家用电器的35户用户家恢复正常。改造前，线路末端用户白天电压在155～189 V之间波动，即台区最低电压在160 V左右，改造后台区日最低电压数据。台区三相不平衡度改造前后的情况见表2。改造前后台区功率因数曲线见图2和图3。

4 低电压在线监测与综合分析系统效益分析

在低电压在线监测与综合分析系统的实时监测、计算、分析及辅助决策下，通过对台区进行实际改造，实现了经济效益和社会效益双丰收。

4.1 经济效益

1） 台区平均线损率下降了3.52个百分点。按台区平均月供电量为15 000 kWh计算，月均减少线损电量528 kWh，若电费按0.5元/kWh计，则降低购电成本264.0元/月。

2） 增加用电负荷约35 kW，月增加用电量约35×130=1 050（kW·h）。电费按0.5元/kWh计，则增加售电费用525.0元/月。

4.2 社会效益

通过改造，台区电压质量大大提高，广大用户的正常用电得到了保障，用户满意度大幅增加，为企业带来显著的社会效益。

5 结语

低电压在线监测管理实现了精确到户的低电压100%在线监控和报警，建立了一个与线路结构相对应的监控网，并结合低压数字化描述库、电压、电流、无功等各类实时监控数据，有利于综合确定低电压源头及产生原因，实际作用及指导意义重大。

参考文献

[1] 陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 曹斯曼.农村低压电网线损现状及降损措施探讨[J].岳阳师范学院（自然科学版），2000，13（1）：93-96.

[3] 陈彤彤.农村电网线损计算分析与降损措施研究[D].济南：山东大学硕，2006.

[4] 陈文彬.电力系统无功优化与电压调整[M].北京：中国电力出版社，2003.

[5] 程浩忠，吴浩.电力系统无功电压稳定[M].北京：中国电力出版社，2004.

[6] 冯昕鑫.中低压配电网理论线损计算与分析方法的研究[J].湖州师范学院学报，2005（5）：14-17.

[7] 高慧.配电网的网损计算与降损措施分析[J].安徽电力，2005，22（1）：53-56.

摘要：为快速确定低电压产生的原因，根据低电压现象的特点，开发低电压在线监测与综合分析系统。以某低电压严重台区为例，探讨具体改造方案，分析台区改造后的经济效益及社会效益，为有效消除低电压现象提供技术方案。

关键词：低电压；在线监测；综合分析；通讯系统；效益

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0054-03

1 低电压在线监测与综合分析的重要性

低电压问题不是一个单一的问题，具体到一个台区、一个用户，可能是一个方面、两个方面的问题同时存在，甚至是一系列的、综合性问题共同存在。只有分析清楚导致低电压问题的主要原因，才能制定有效的解决方案。

低电压的情况比较复杂、数量较大且随时变化，仅依靠人工分析获得正确的结论和解决办法不现实。只有依靠计算机管理信息系统，才能迅速完成低电压的数据监测、统计和分析等工作，并依靠专家的经验快速形成解决方案。

目前，单个低电压在线监测系统或低电压分析系统不能满足要求，需要建立集低压台区及用户低电压在线监测、台区侧设备运行状态在线监测以及低压地理信息系统（低压GIS）为一体、对各种监测数据进行关联统计、综合分析的大型系统。在此情况下，建立基于低压GIS的“低电压”在线监测与综合分析管理系统尤为重要。

2 低电压在线监测管理的实现

2.1 监测设备选型

低电压在线监测要求覆盖率高，且每家每户都安装独立电表，因此采取在智能表上开发低电压监测功能的措施，既监测又计量，让每一块电表都拥有一双监视“低电压”的“眼睛”。在造价比较低廉的基础上，实现台区用户处低电压监测100%覆盖，实现资金、效果双丰收。

2.2 通讯系统建设

低压载波通讯。利用现有电力导线进行通讯，不增加额外投资，但该通讯方式存在不能跨越台区传输的缺点，因此只在用户子表与台区集中器之间采取该种通讯方式。

已实现光纤到户的台区，可通过现有光纤通道将台区的数据传回数据中心；没有光纤通道的台区，则采用GPRS无线通讯方式。通过协调各个设备厂商开发统一的GPRS通讯通道——“电力数传终端”将台区设备上的数据统一上传到数据中心。

3 低电压在线监测与综合分析系统应用实例

以某低电压严重台区为例，参考系统监测数据及分析结果进行低电压改造分析。台区地理信息分布图1如示。

3.1 台区改造前情况

台区改造前完成低电压在线监测与综合分析系统的建设工作，经过一段时间的监测、计算及分析，获得以下台区改造前运行数据：1） 负荷高峰时段，变台二次侧输出电压一般为A相218.5 V、B相222.3 V、C相219.7 V。2） 线路末端用户电压白天一般在155～189 V之间波动，用电高峰时段最低只有155.0 V。用电高峰时段电压不合格用户占该台区所有用户的18.5%。3） 台区无功严重不足，日均功率因数约0.56。4） 变压器日均负载率74.4%，高峰时段负载率高达122.1%。5） 台区三相不平衡度严重，变压器二次侧及三相四线制杆塔处三相不平衡度多在15%～25%之间。6） 平均统计线损率高达12.05%。

台区线路情况为：台区配电变压器容量50 kVA，低压主干线导线型号JKLV-35；三相四线制供电线路长272 m；分支线路导线型号JKLV-25；单相两线制供电线路长9 098 m。

台区用户及负荷情况：台区共有用户189户，月均用电量约15 000 kWh。其中三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户57户、B相居民照明户69户、C相居民照明户58户。

3.2 系统分析建设方案

系统分析建设具体措施如下：1） 将配变由S7-50改造为S11-100。2） 对该台区所在变电站、10 kV线路及台区进行无功建设，变电站采用容量为3 000 kVar的MCR无功补偿装置，在10 kV线路上安装一台容量为100+200 kVar的自动无功补偿装置，在台区变压器二次侧安装容量为5+10+20 kVar的无功补偿装置。3） 将0101045#—0101050#杆塔之间的主干线路由单相两线制改造成三相四线制，并在对所有用户月均用电量及用电同时性进行长期分析基础上，对部分负荷进行用电相别调整，具体调整情况如下表1所示。

改造后的用户及负荷情况为：在189户用户中，三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户52户、B相居民照明户76户、C相居民照明户56户。

改造后的系统监测及分析数据显示，实际改造效果与系统预期计算结果相当。系统的模拟计算功能有助于获取更准确的改造方案。通过系统的模拟计算，避免了以往改造过程中出现的实际效果不理想、线路改造反复进行的问题，减少了资金浪费及用户停电时间，提高了供电可靠率。

3.3 改造前后数据对比

线路改造后，台区线损率由12.05%下降到8.53%，下降了3.52个百分点；台区不能正常使用大功率家用电器的35户用户家恢复正常。改造前，线路末端用户白天电压在155～189 V之间波动，即台区最低电压在160 V左右，改造后台区日最低电压数据。台区三相不平衡度改造前后的情况见表2。改造前后台区功率因数曲线见图2和图3。

4 低电压在线监测与综合分析系统效益分析

在低电压在线监测与综合分析系统的实时监测、计算、分析及辅助决策下，通过对台区进行实际改造，实现了经济效益和社会效益双丰收。

4.1 经济效益

1） 台区平均线损率下降了3.52个百分点。按台区平均月供电量为15 000 kWh计算，月均减少线损电量528 kWh，若电费按0.5元/kWh计，则降低购电成本264.0元/月。

2） 增加用电负荷约35 kW，月增加用电量约35×130=1 050（kW·h）。电费按0.5元/kWh计，则增加售电费用525.0元/月。

4.2 社会效益

通过改造，台区电压质量大大提高，广大用户的正常用电得到了保障，用户满意度大幅增加，为企业带来显著的社会效益。

5 结语

低电压在线监测管理实现了精确到户的低电压100%在线监控和报警，建立了一个与线路结构相对应的监控网，并结合低压数字化描述库、电压、电流、无功等各类实时监控数据，有利于综合确定低电压源头及产生原因，实际作用及指导意义重大。

参考文献

[1] 陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 曹斯曼.农村低压电网线损现状及降损措施探讨[J].岳阳师范学院（自然科学版），2000，13（1）：93-96.

[3] 陈彤彤.农村电网线损计算分析与降损措施研究[D].济南：山东大学硕，2006.

[4] 陈文彬.电力系统无功优化与电压调整[M].北京：中国电力出版社，2003.

[5] 程浩忠，吴浩.电力系统无功电压稳定[M].北京：中国电力出版社，2004.

[6] 冯昕鑫.中低压配电网理论线损计算与分析方法的研究[J].湖州师范学院学报，2005（5）：14-17.

[7] 高慧.配电网的网损计算与降损措施分析[J].安徽电力，2005，22（1）：53-56.

摘要：为快速确定低电压产生的原因，根据低电压现象的特点，开发低电压在线监测与综合分析系统。以某低电压严重台区为例，探讨具体改造方案，分析台区改造后的经济效益及社会效益，为有效消除低电压现象提供技术方案。

关键词：低电压；在线监测；综合分析；通讯系统；效益

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）07-0054-03

1 低电压在线监测与综合分析的重要性

低电压问题不是一个单一的问题，具体到一个台区、一个用户，可能是一个方面、两个方面的问题同时存在，甚至是一系列的、综合性问题共同存在。只有分析清楚导致低电压问题的主要原因，才能制定有效的解决方案。

低电压的情况比较复杂、数量较大且随时变化，仅依靠人工分析获得正确的结论和解决办法不现实。只有依靠计算机管理信息系统，才能迅速完成低电压的数据监测、统计和分析等工作，并依靠专家的经验快速形成解决方案。

目前，单个低电压在线监测系统或低电压分析系统不能满足要求，需要建立集低压台区及用户低电压在线监测、台区侧设备运行状态在线监测以及低压地理信息系统（低压GIS）为一体、对各种监测数据进行关联统计、综合分析的大型系统。在此情况下，建立基于低压GIS的“低电压”在线监测与综合分析管理系统尤为重要。

2 低电压在线监测管理的实现

2.1 监测设备选型

低电压在线监测要求覆盖率高，且每家每户都安装独立电表，因此采取在智能表上开发低电压监测功能的措施，既监测又计量，让每一块电表都拥有一双监视“低电压”的“眼睛”。在造价比较低廉的基础上，实现台区用户处低电压监测100%覆盖，实现资金、效果双丰收。

2.2 通讯系统建设

低压载波通讯。利用现有电力导线进行通讯，不增加额外投资，但该通讯方式存在不能跨越台区传输的缺点，因此只在用户子表与台区集中器之间采取该种通讯方式。

已实现光纤到户的台区，可通过现有光纤通道将台区的数据传回数据中心；没有光纤通道的台区，则采用GPRS无线通讯方式。通过协调各个设备厂商开发统一的GPRS通讯通道——“电力数传终端”将台区设备上的数据统一上传到数据中心。

3 低电压在线监测与综合分析系统应用实例

以某低电压严重台区为例，参考系统监测数据及分析结果进行低电压改造分析。台区地理信息分布图1如示。

3.1 台区改造前情况

台区改造前完成低电压在线监测与综合分析系统的建设工作，经过一段时间的监测、计算及分析，获得以下台区改造前运行数据：1） 负荷高峰时段，变台二次侧输出电压一般为A相218.5 V、B相222.3 V、C相219.7 V。2） 线路末端用户电压白天一般在155～189 V之间波动，用电高峰时段最低只有155.0 V。用电高峰时段电压不合格用户占该台区所有用户的18.5%。3） 台区无功严重不足，日均功率因数约0.56。4） 变压器日均负载率74.4%，高峰时段负载率高达122.1%。5） 台区三相不平衡度严重，变压器二次侧及三相四线制杆塔处三相不平衡度多在15%～25%之间。6） 平均统计线损率高达12.05%。

台区线路情况为：台区配电变压器容量50 kVA，低压主干线导线型号JKLV-35；三相四线制供电线路长272 m；分支线路导线型号JKLV-25；单相两线制供电线路长9 098 m。

台区用户及负荷情况：台区共有用户189户，月均用电量约15 000 kWh。其中三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户57户、B相居民照明户69户、C相居民照明户58户。

3.2 系统分析建设方案

系统分析建设具体措施如下：1） 将配变由S7-50改造为S11-100。2） 对该台区所在变电站、10 kV线路及台区进行无功建设，变电站采用容量为3 000 kVar的MCR无功补偿装置，在10 kV线路上安装一台容量为100+200 kVar的自动无功补偿装置，在台区变压器二次侧安装容量为5+10+20 kVar的无功补偿装置。3） 将0101045#—0101050#杆塔之间的主干线路由单相两线制改造成三相四线制，并在对所有用户月均用电量及用电同时性进行长期分析基础上，对部分负荷进行用电相别调整，具体调整情况如下表1所示。

改造后的用户及负荷情况为：在189户用户中，三相动力户1户、单相动力户4户（A相1户，C相3户）、A相居民照明户52户、B相居民照明户76户、C相居民照明户56户。

改造后的系统监测及分析数据显示，实际改造效果与系统预期计算结果相当。系统的模拟计算功能有助于获取更准确的改造方案。通过系统的模拟计算，避免了以往改造过程中出现的实际效果不理想、线路改造反复进行的问题，减少了资金浪费及用户停电时间，提高了供电可靠率。

3.3 改造前后数据对比

线路改造后，台区线损率由12.05%下降到8.53%，下降了3.52个百分点；台区不能正常使用大功率家用电器的35户用户家恢复正常。改造前，线路末端用户白天电压在155～189 V之间波动，即台区最低电压在160 V左右，改造后台区日最低电压数据。台区三相不平衡度改造前后的情况见表2。改造前后台区功率因数曲线见图2和图3。

4 低电压在线监测与综合分析系统效益分析

在低电压在线监测与综合分析系统的实时监测、计算、分析及辅助决策下，通过对台区进行实际改造，实现了经济效益和社会效益双丰收。

4.1 经济效益

1） 台区平均线损率下降了3.52个百分点。按台区平均月供电量为15 000 kWh计算，月均减少线损电量528 kWh，若电费按0.5元/kWh计，则降低购电成本264.0元/月。

2） 增加用电负荷约35 kW，月增加用电量约35×130=1 050（kW·h）。电费按0.5元/kWh计，则增加售电费用525.0元/月。

4.2 社会效益

通过改造，台区电压质量大大提高，广大用户的正常用电得到了保障，用户满意度大幅增加，为企业带来显著的社会效益。

5 结语

低电压在线监测管理实现了精确到户的低电压100%在线监控和报警，建立了一个与线路结构相对应的监控网，并结合低压数字化描述库、电压、电流、无功等各类实时监控数据，有利于综合确定低电压源头及产生原因，实际作用及指导意义重大。

参考文献

[1] 陈珩.电力系统稳态分析[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2] 曹斯曼.农村低压电网线损现状及降损措施探讨[J].岳阳师范学院（自然科学版），2000，13（1）：93-96.

[3] 陈彤彤.农村电网线损计算分析与降损措施研究[D].济南：山东大学硕，2006.

[4] 陈文彬.电力系统无功优化与电压调整[M].北京：中国电力出版社，2003.

[5] 程浩忠，吴浩.电力系统无功电压稳定[M].北京：中国电力出版社，2004.

[6] 冯昕鑫.中低压配电网理论线损计算与分析方法的研究[J].湖州师范学院学报，2005（5）：14-17.

[7] 高慧.配电网的网损计算与降损措施分析[J].安徽电力，2005，22（1）：53-56.