低压配电网综合节能控制技术研究与应用

苏立，庄红军，吴瑀，陈志恒，朱明严

（贵州电网有限公司毕节供电局，贵州 毕节 551700）

低压配电网综合节能控制技术研究与应用

（贵州电网有限公司毕节供电局，贵州 毕节 551700）

低压配电网综合节能日益受到关注和重视。本文主要对低压配电网综合节能控制装置（系统）的终端层、中间层和主站层进行介绍，并针对系统的核心业务流程进行较为详细的阐述，最终结合试运行效果进行分析，验证了低压配电网综合节能控制装置（系统）的实用性，并对未来方向提出了初步规划。

低压；配电网；综合节能

低压配电网肩负着向用户提供电能的艰巨重任，随着经济的不断发展和农村、城镇电气化的普及，低压配电网优质供电水平日益受到关注和重视。经过历来多次的城网、农网升级和改造，低压配电网的建设和完善程度已经达到较高的水平，供电可靠性不断提高。然而，低压配电网运行的经济性问题相对突出。根据以往生产过程中所获得的数据进行统计分析，有一定比例配电台区线损率达到10%～20%甚至更高。如何降低低压配电网损耗是目前低压配电网优质供电领域中亟待解决的问题之一，其对于整个电网节能降损工作和成效也至关重要。

分析造成低压配电网线损率偏大的原因，主要包括结构复杂、供电半径偏大，配变容量及线路线径不合理、负荷多样变化无规律且波动大，无功补偿不足和负荷不均衡等，问题点较多，给低压配电网降损节能工作带来一定的难度。一般来说，可以采用系统性的思路，从电网实际情况研究出发，从规划、优化、操作、评估、研究各个阶段实现配电网综合节能优化，实现定量的优化规划、闭环控制和仿真决策。其中，闭环控制是现阶段最关键也是行之有效的环节。

1 系统设计

低压配电网综合节能控制（装置）系统是一套软硬件结合的应用平台，主要包括台区综合节能装置、低压线路负荷快速换相开关以及低压配电网综合节能控制系统软件（主站）。示意图如图1。

1.1 终端层

低压线路负荷快速换相开关周期性采集节点数据，上传给台区综合节能装置，同时接收台区综合节能装置下发的控制指令并执行，实现当前节点三相有功不平衡的控制。低压线路负荷快速换相开关集成物联网自组网加密通讯模块，通讯距离2km，并支持级联，稳定支撑低压配电网区域通讯，解决最后一公里的问题。

图1

1.2 中间层

台区综合节能装置主要由智能控制器、无功单元、通信单元等组成，采集台区低压侧数据上传给低压配电网综合节能控制系统软件（主站），接收主站下发的控制指标并进行优化决策与控制，最终实现低压线路三相有功不平衡集中决策、台区低压侧三相无功补偿与平衡决策控制、台区低压侧三相有功不平衡决策控制，以及台区高压侧无功平衡决策控制。台区综合节能装置控制终端集成物联网自组网加密通讯模块，同时支持可扩展通信接口，支持232、485、RJ45、EPON等接口，以适应各自网络环境进行应用。

1.3 主站层

低压配电网综合节能控制系统软件（主站）接收台区智能终端上传的台区数据，实现对低压配电网的实时监视，同时针对台区控制手段与控制能力进行评估，分析决策各台区控制指标并下发。

2 流程设计

台区综合节能装置周期性接收主站下发控制目标，结合低压电网节点（负荷快速换相开关）数据，以台区低压电网为优化区域，采用专家系统，决策控制指令，流程如图2所示。

图2

2.1 低压配电网经济电压调整

根据配电网所带负荷计算经济电压，将配电网的运行电压调整至经济区间。根据有功损耗、电阻、电压三者的关系，当运行电压处于经济范围内时，电网的损耗将是最小。智能终端可兼容多种类型配变有载分接开关，对于不具备控制手段的无载配变，则可以通过统计分析功能提供档位优化建议，停电后调整到最佳档位。

2.2 低压线路三相有功不平衡调整

换相开关在低压配电网三相负荷调平衡时承担着十分重要的角色，所选换相开关的性能、数量以及安装位置非常重要。但是总的来说，只有相对的平衡，没有绝对的平衡，低压电网线路三相有功不平衡调整受换相开关部署的因素影响，只能是粗放性的调整，因为换相开关的数量不可能尽量多，也不可能尽量少，但是相对于原先的数值，调整之后的不平衡率预计可以在原先基础上降低60%左右。

2.3 台区低压侧三相有功不平衡调整

台区低压侧的有功不平衡调整受相间跨接电容转移有功的原理和电容装备的影响，有功电流转移效率约为电容容量的1/3到1/4，一般作为增益调控的手段进行。低压电网三相负荷不平衡（特别是通过相间跨接电容来进行的有功转移调整）调整后，需要一个保护闭锁期 （1～2分钟），在此期间禁止电容器投退，暂停无功潮流调整，尽量保证调整过程中电压的稳定。

2.4 台区低压侧三相无功不平衡调整

当低压电网三相有功不平衡调整闭锁解除后或没有有功不平衡动作时，进行无功潮流调整。先补偿整个台区后根据分相所缺的无功再单独补偿，通过共补电容以及定补电容对配变低压侧无功进行三相整体补偿，在共补电容全部投入后，无功仍缺的情况下再辅以分组补偿对各相无功进行分别补偿，达到配变低压侧三相无功不平衡度的调整。

2.5 配变高压侧无功平衡调整

配变低压侧三相无功不平衡调整完成，进行低压侧无功定补，从低压侧对配变的无功进行补偿，实现台区高压侧无功的就地平衡，使配电网中无功流动最小，实现无功损耗在当前负载下的最低。定补投入后一般不切除，后续无功优化计算时，应减除这部分容量后再进行预算和优化。

3 应用分析

低压配电网综合节能控制（装置）系统设计完成后进行研制与实践，目前已经在试点低压配电网（台区）试运行。具体应用时，台区综合节能装置针对不同控制对象的动作时间和动作次数限制和约束，如低压线路负荷快速换相开关的动作次数和闭锁周期与台区综合节能装置的电容单元需分别设置，有效保障电子元器件（接触器／可控硅／磁保持继电器等）的寿命和可靠性。此外，台区综合节能装置允许在与主站通讯中断时，执行就地优化决策和控制。

根据系统提供的最近6个月的统计报表结果来看，试点低压配电网（台区）月线损率平均降低约2%，三相不平衡率平均值低于12%，同期比较降低约15%，效果非常突出。通过与第三方集抄系统进行对比，数据结果基本一致。

由此可见，低压配电网综合节能控制系统的应用，能够优化电压、无功和三相不平衡，降低线损率，实现显著的经济效益。降损、节能、减排效应联动，社会效益也得到验证。

需要说明的是，目前低压配电网综合节能控制的手段仅包括台区综合节能装置和低压线路负荷快速换相开关。随着低压调压器、SVG／SVC等装置越来越普及，低压配电网运行经济性调控手段越来越多、越来越成熟，效果也将越来越显著，因此，未来仍有更多的深入研究和实践工作需要开展。

[1]翁军美，徐发林，李淑芳，潘智豪等．松阳配电网技术降损方法研究与应用[J]．科技创新导报，2014．

[2] 汪蕾．配变三相不平衡全电容调节补偿的研究[J]．江苏电机工程，2011．

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1671-0711（2017）10（上）-0113-02