配电网电压分析及电压治理辅助决策系统研究
2016-05-14刘俊杨帆
刘俊 杨帆
【摘 要】随着电子设备的增加，用户对配电网电压质量的要求越来越高。为了彰显电压治理的科学性、及时性，文章提出一种基于潮流计算的主要针对电压偏差进行分析且给出最优辅助决策的系统实现方法，该系统能依据相关运行数据自动锁定电压偏差的产生原因，然后进行备选方案的经济技术比较。基于低压配电网的算例表明：文章的研究成果合理、有效，值得推广。
【关键词】配电网 电压分析 辅助决策
当前，用户对配电网电压质量的投诉主要集中在电压偏差超差方面[1]。为了提升电压质量，同时提高专业管理水平，有必要建立一套辅助决策系统，以实现电压偏差问题的自动定位和电压治理措施的经济技术比较，从而给专业人员以最优的参考。
1 总体思路
思路如下：由手工绘制或GIS系统导入形成基础模型（模型连接配网元件库），然后通过潮流计算发现问题所在，最后通过技术经济算法实现辅助决策。说明：①元件库应包括配变、等效电源、线路、无功装置、DG等；②应支持GIS导入；③对解决措施的校核需考虑未来负荷增长等情况。
2 几个关键算法
2.1 配网潮流算法选择
中低压配电网运行方式多变，为了避免不正确合环，一般是放射状运行，线路的R/X值较大，因此适合用前推回代型潮流计算方法。该方法比较成熟，限于篇幅，不再赘述。
2.2 电压分析模型
在潮流计算基础上，可获取电压幅值超差的节点，然后运用电压分析模型进行“病症”分析。为了简化问题，我们规定本系统的辅助决策是基于单个措施的，即最后给出的措施建议只有一项（这也符合实际运维情况）；另外，判据全部采用国网或行业标准。电压分析模型见图1所示。
图1 电压分析流程
2.3 电压治理措施的辅助决策
流程如下：开始→获取问题原因→从知识库获取可能的解决措施→计算各种解决措施的技术指标→计算各种解决措施的经济指标→选择最优措施→结束。
3 应用实例
3.1 配网概况及潮流计算结果
以东部某村庄的低压配网为例。S11-160kVA的配变低压侧出两路线：一路长度700米，负荷16kW；另一路长度1500米，负荷28kW，线路型号均为BLVV-70，为0.85。
潮流计算结果：第一回线路首端电压227V、末端电压216V；第二回线路首端电压227V、末端电压174V。根据D类电压合格率指标要求，D类电压范围应控制在198V～235.4V之间，因此第二回线的末端电压显然处于偏差超差状态。
3.2 电压分析
根据图1流程，对第二回线进行建模并逐个改变因素后计算，发现：当功率因数由0.85提升到0.9，末端电压178V，不合格；当导线截面由70mm提升到120mm后，末端电压195V，不合格；当供电半径缩短500m，末端电压210V，合格。因此，对第二回线来说，“供电半径”是敏感因素。
3.3 电压治理措施的决策
就目前技术手段来看，要解决供电半径过长，可采取的措施主要有加装线路调压器和新建电源点两大类[3]。就本算例实际，具体为：
（1）线路调压器：容量50kVA，变比1：1.15。
（2）新增电源点：10kV线路800m+50kVA变压器。
运用文章构建的系统对两种方案进行经济技术对比，结果见表1所示。其中，年综合费用指初投资平均分摊到年（在各自运行寿命内）+年运维费-年线损减少所带来的电费节省。
表1 两种措施的经济技术比对
项目
措施实施前/措施（1）实施/措施（2）实施
项目
措施实施前/措施（1）实施/措施（2）实施
末端U/V
174/206/205
年运维费/万元
-/0.06/0.11
线损/kW
8.9/7.5/3.1
寿命/年
-/5/12
负荷增加20%后的电压变化
-/204/202
年综合费用/万元
-/0.51/1.44
初投资/万元
-/3.1/14.8
由表1可知，就本算例来说，两种措施的技术指标相差不大，但措施（1）的经济指标明显高于措施（2），因此我们选择增加线路调压器方案。
4 结语
文章通过建立计算机辅助系统，能依据网络结构、负荷态势快速锁定电压偏差超差节点并分析具体原因，接着依据专家知识库确定备选方案，最后通过经济技术比较做出最优选择。文章的研究经历算例的考验，具有推广价值。
参考文献：
[1] 罗家健.配电网电压偏差综合优化案例分析[J].机电工程技术，2014，31（2）：132-135.
[2] 刘书铭.中高压配电网非线性用户的电能质量特性研究[J].电力系统保护与控制，2014，36（2）：226-228.
[3] 刘蔚.一种改进的辐射状配电网潮流计算方法[J].电力系统保护与控制，2012，18（1）：26-28.
作者简介：刘俊（1971—），男，上海人，大学，高级工程师，从事线损、电压专业；杨帆（1988—），男，上海人，研究生，工程师，从事线损、电压专业。
