低压电网三相不平衡优化控制平台设计与实证

唐毓广 苏光辉 庾正斌 李斌光 梁婷婷

（广西电网有限责任公司崇左供电局）

低压电网三相不平衡优化控制平台设计与实证

唐毓广 苏光辉 庾正斌 李斌光 梁婷婷

（广西电网有限责任公司崇左供电局）

本文提出三相不平衡优化控制平台设计方案，并以崇左供电局扶绥县城关供电所城大II线外贸小区为试点开展实证。

低压三相不平衡；负荷平衡；自动换相；工程实证

0 引言

随着电力系统的发展，低压配电网的三相不平衡问题越来越突出，三相不平衡问题亟待得到解决。

根据资料显示，目前国内针对低压三相不平衡治理的研究应用方面主要有以下三种：

（1）人工调整负荷

人工根据抄表数据观察统计，采取停电人工换相的方式。另外一种是人工手动换相开关装置，由人工到现场进行手动操作，工作效率虽有很大的提高，但是因为带电操作，存在一定的安全隐患，如操作速度过快有可能发生拉弧现象。

（2）SVG 静止同步补偿器补偿

SVG 静止同步补偿器可以对三相不平衡进行补偿，这种方法成本高，而且不能做到真正的负荷平衡。

（3）APF 有源滤波器补偿

APF 有源滤波器可以滤除谐波，并对三相不平衡起到一定的补偿作用，但这种方法同样是成本高，而且也不能做到真正的负荷平衡。

总的来说，人工方法使用率最高，但是不足之处同样明显，费时费力，需切断用户供电，而且最关键一点是难以长期适应负荷的变化规律。SVG和APF投入大、效率低、不能从根本上解决三相不平衡问题。

近年来，自动换相开关在低压配电网得到应用，性价比较高。但是其主要问题包括换相断电和稳定性两个方面，因此目前仍然未能达到实用化和推广应用。

1 设计方案

崇左供电局联合国家能源智能电网上海研发中心、上海君世电气科技有限公司，开展技术创新和进步，攻克了换相断电及整体系统稳定性两大难题。

三相不平衡优化控制平台由负荷平衡自动换相装置（简称“换相装置”）、台区智能终端（简称“台区终端”）和主管平台组成。

换相装置采集当前节点数据，通过通信网络将实时数据上传给台区终端。台区终端接收台区所有换相装置上传的数据，以台区综合三相不平衡率进行综合优化决策，或者每一条低压出线三相不平衡率进行优化决策，得出控制策略，再通过通信网络下发给对应的负荷自动换相装置执行操作控制。同时，台区终端通过通信网络将台区所有数据上传到主站平台。

主站平台接收辖区内所有台区终端上传的数据，进行分区、计算、统计和展示，以报表、曲线、棒图、饼图等形式，为管理者提供最方便最快捷的管理平台。

台区终端监测到各支路的不平衡度超过设定值时，启动平衡逻辑算法。每个支路的不平衡度都不一样，每个用户的用电负荷也不尽相同，可以通过智能算法求解出最优的平衡策略。该策略是基于数学递归逻辑算法的原理，结合调平衡需求和各换相器的负载大小，进行逻辑组合的运算，求解出最优策略。

整体平台采用主站集中式管理与台区分区分布式控制相结合的模式，实现低压电网三相不平衡的换相、降损，树立低压电网三相不平衡监视、治理的最佳实现。

2 工程实证

依据上文方案，选取崇左供电局扶绥县城关供电所城大II线外贸小区为试点开展实证（见下图）。主站系统部署在城关供电所内，2M专线接入。

图

外贸小区台区配电箱空位安装1套台区终端，采集台区低压侧总进线和分支线路三相电流。台区终端是整体台区三相不平衡治理系统的“大脑”，是集采样、运算、通信、人机交互、智能组网、平衡逻辑算法于一体的智能装置。

外贸小区各楼道单元安装1套换相装置，共计20套。换相装置由双稳态永磁操作机构作为执行单元，以单片微控制器为核心，具有过载短路保护、定时控制等功能的智能万能式开关，带载能力强、功耗小、动过速度快、损耗小、运行可靠、成本低，最大负载电流为160A，负荷换相时间为20ms。

试点自2016年3月投入正式运行，截止2016年8月共6个月。经数据统计，外贸小区台区三相不平衡率平均值从23.21%下降到仅9.39%。线损、变损增加的平均值从11.52%I2R和11.52%I2r下降到2%I2R和2%I2r（R为线路电阻，r为配变电阻），经济效益十分显著。同时，三相不平衡率降低后，低压配电网电压水平大幅提高，显著调高电能质量，保障用户可靠用电。

3 结束语

三相不平衡优化控制平台在少量投资的基础上，全面监视低压三相负荷不平衡情况，为三相不平衡预警和查明不平衡原因提供依据，为不平衡治理提供依据，优化电网运行，合理操作相关设备，降低三相的不平衡度，为低压配电网的稳定、安全、经济性运行提供保障，减少因三相负荷不平衡造成的经济损失，实现配电网的优质供电，保证投资的正确性，同时保证了保护设备的正常运行，防止触电伤亡事故的发生，具有重要的社会意义。

[1]张志华，等.低压三相负荷不平衡治理控制策略研究[J].电气自动化，2016,38(2).

2016-09-12）