配网电力工程的技术问题及优化措施

李安生，邹 赫

中国电力技术装备有限公司，北京 100052

0 引言

电力工程技术是我国电力系统长期、有效发展的重要理论基础，主要由高压输变电技术、变电站建设规划、继电保护、供配电以及减少线路损耗的无功补偿等组成，其涉及的内容较为广泛，在现代信息、电子技术的影响下，电力工程技术面临着较大的考验。例如，在交流输电的配网建设过程中，主要涉及电力、电子、通信等技术类型，利用电力控制技术与电子通信技术对交流输电进行有效控制。在电力系统的安全保障中，继电保护技术会在电力系统出现安全故障后，借助电子信息技术，对故障前后的系统运行情况进行差异查找，从而快速确定故障点，对其进行远程隔离，从而减少故障的连续产生，保障电力系统的安全稳定运行。

1 电力工程技术存在的问题

1.1 电压超负荷供应

我国部分配电网在运行过程中，由于前期设计、地理环境等因素的影响，导致配网搭杆不合理，使输电线路之间的距离过长，线路损耗较为严重，导致出现过电压运行的情况，使电力系统的正常运行受到干扰，影响电力工程的使用寿命。我国现阶段配电网中，由于设备带电刀体的绝缘性能不佳或降低，以及部分设备出现老化现象，引起接地电压过高、孤光接地电压过高、大气电压过高等问题，同时配电网经常处于超负荷供应工作状态，长时间的超负荷运转会导致电力设备的老化情况更加严重，使配电网的维护更新都面临巨大的压力[1]。

1.2 信息、自动化技术应用不全面

我国现阶段配网电力工程信息自动化技术应用存在问题，相关技术工作人员的专业水平、素质都没有达到现代化配网的运行标准，使配网采用的信息自动化技术的作用与优势无法得到有效发挥，无法充分发挥现代化电力工程的智能化、信息化。配网电力工程的数据化信息技术能够通过对配网模拟、监控，以及运行数据的收集，使配网电力工程能够在出现问题后，第一时间比对历史数据，找出差异故障部分，从而有效找出配网故障。主动式的数据库应用可以提升配网电力工程的信息利用率，为配网工程的规划、设计、施工提供良好的数据基础。但是，现阶段我国配网信息自动化技术应用有所欠缺，没有全面掌握信息、自动化的技术优势，没有充分发挥其效用。

1.3 闪络放电问题

我国部分电力工程建设的时间较长，同时我国在进行经济建设的过程中，因为环境污染等问题导致供电设备上附着的粉尘、颗粒等情况较多，使其绝缘性能受到影响，同时配电网长期高电压负荷工作时，在大雨、雷雨等天气下，内外环境中存在的电力影响对电力设备造成一定冲击，使其在绝缘表面外层产生闪络放电现象，极易引起短路、单相接地等问题，影响配电网的安全、稳定运行，也是产生电力工程经济损失的主要因素。

1.4 单相接地故障

单相接地故障会直接影响配网的供电质量和可靠性，严重时则会导致配网线损增加、变电站设备损坏等问题，进一步引起大范围停电事故。此类故障还是引起谐振过电压的最主要因素，对变电设备的绝缘性、使用寿命都会带来不良影响。配网通常会采用高电压来减少线损，提升输电效率，降低带电导体的绝缘性，引起闪络放电、高压击穿等情况，使配网出现短路，进而引起配网安全事故[2]。

2 配网电力工程技术优化措施

2.1 层级配置配网、定期维护

在进行配网电力工程的设计时，需要对其线路输送容量，进行相关的确认计算。在不同环境条件下，配网线路的输送容量有所差别，同时输送容量与输送电压成正比，在提升配电线路电压等级时，需要有效增加配电线路的输送功率，从而降低城市等高负荷的密度中心对配网电力工程建设占地的需求[3]。

线路的输送距离受到电压降的限制，根据《电能质量供电电压偏差》（GB/T 12325—2008 ）规定，10 kV配电线路电压降需要控制在7%以下，35 kV配电线路正负偏差需要控制在10%以下，而线路的最长供电距离与其负载率有密切的关系，若满足相同的电压降落限值，并输送相同功率的负荷时，20 kV的输送距离最高能达到10 kV的4倍左右，以LGJ-240导线为例，其在不同负载下的最大供电距离如表1所示。

配网电力工程在输送电量时，不可避免的因线路、变压器等导电材料自身所存在的阻值而产生线路的变压器的功率损耗，而目前线损率和变压器损耗率是评价电力工程质量、效果的重要指标，与电力工程未来产生的经济效益直接相关，而在中压的配网电力工程中，随着供电区域负荷密度的不断增加，线路损耗的情况也将越发严重，因而需要适当提升中压电压等级，并进行合理优化，选择合理的电压层级配置，减少线路的总体线损率。

为了减少配网电力工程因老化、绝缘性降低等问题导致的线路高负荷运行，需要定期对电力工程设施进行养护、检修，并及时更新、升级老旧设备，以提高配网电力工程的可靠性，同时减少电力工程的线路高负荷运行情况。在实际操作过程中，不应仅靠更换变压器、电塔等，需要根据电力工程的实际运行情况，并利用自动化技术改造来监控电力工程运行情况，从而及时发现问题并处理。

2.2 加强大数据、智能可视化的电力工程控制系统建设

首先，加强数据采集渠道与整理渠道的统一化标准化，建立先进的大数据处理中心，将不同项目之间的数据进行标准化处理，使其拥有良好的数据共享率，实现信息的流畅分享。技术人员需要将配网的电力接线图、总平面参考位置、变压器、母线等配网设备、线路、元件进行数字化、数据化，并利用其建立矢量化的模型数据库，通过软件对电力工程进行模拟分析计算，使其通过智能、可视化的形式，加快工作人员掌握配网电力工程的信息处理，并利用大数据的信息采集、分析、处理方式，加快对电力工程问题的解决、决策过程，同时大数据精准、科学的计算方法，能够使解决方案、决策内容拥有更好的可行性和精准度。

其次，我国配网电力工程展开信息化建设虽然已经有一段时间，但是现阶段不同层级的软件数据组织结构不一致，使其信息传导率不佳，同时在电力工程建设的过程中，大量的数据需要人工录入，导致信息之间无法充分共通、利用，形成信息孤岛。因此，配网电力工程需要建立一套标准的数据共享格式，通过建立数据的标准，使各个项目之间采用的软件能够建立准确的连接关系，从而保证数据读取、存取的高效和快捷。同时，现阶段配网电力工程可视化控制系统没有统一的标准规范，使得不同软件之间的数据利用变得困难，因而需要建立可视化控制系统的标准规范，从而使系统管理人员能够在数据模型的鲜明对照中，进行准确的数据分析、判断，并制订相对应的策略。

最后，电力工程建设现场情况较为多变，同时经常在没有网络、交通不便的荒野山区，信息数据的收集处理有较大的困难，因而需要准备一套离线式的信息数据采集系统，并将其与配网电力工程的可视化控制系统进行集成化，减少数据采集困难带来的系统控制不到位问题。

2.3 加强配网谐波控制

配网电力工程的谐波是产生闪络放电事故的主要原因之一，是造成电力工程谐波的因素，一是单项接地造成的铁磁谐振，二是无功补偿造成的无功参数谐振。单项接地可以通过消弧线圈、电压互感器等方式来消除、控制其引起的谐振。但是，对于无功参数谐振则需要调整电力工程的感抗、容抗等参数，使其达到消除谐振的效果。

现阶段采用较多的无功参数控制技术有手动控制、电压/电流自动控制，无功电压/电流自动控制等技术。但是电力工程在运行的过程中，因为线路负载的变动，电感也是一个动态的无功参数，单凭手动控制无功参数基本不可能实现，同时在无功参数需要实时使用手工调整时，很容易因为操作手法的精准度等原因引起参数谐振，产生电力工程闪络放电事故，所以一般不会采用手动控制技术。电压、电流自动控制技术只能根据感容进行参考性的控制，无法准确针对现场情况实现自动控制调整，也无法配合动态的无功参数进行合理的调整，导致无法避免无功参数谐振的发生。在智能电网中采用较多的无功电流/功率因数自动控制技术也仅采用闭环的自动控制技术，依然无法按照电力工程的动态参数变动进行合理的调整控制，导致产生闪络放电现象。

为了保证电力工程的稳定性和安全性，需要避开等补偿和过补偿，利用开环自动控制的新型技术，按照动态感性负荷的大小，实时合理的调整配容性无功补偿，使电力工程中的容性无功补偿始终低于动态感性参数，并在高功率因数的欠补偿状态中运行。

2.4 科学计算单相接地故障位置

单项接地故障是配网电力工程中较为常见的问题，对电力工程的安全、稳定运行有较大的影响。传统方法通过检测母线上的零序电压来判断是否发生了单相接地故障。在出现问题时，需要人工对各个线路进行分别拉闸的形式来判断出现问题的线路。当断开的线路不再提示接地故障，才可确定出现问题的线路。这种方法会导致正常线路的暂时断开，造成停电，影响电力工程的可靠性和稳定性。同时，在发现问题线路时，需要对问题点进行定位，若使用肉眼观察，不仅效率极低，同时对隐蔽性的击穿问题也无法发现，将花费大量的人力、物力、财力。为此，可以采用零序电流比幅法、零序电流比相法、零序电流群体幅比相法、零序无功功率方向原理等方式来判别产生问题的线路，还可以使用多种方法配合进行问题线路的选择。利用中性点经消弧线圈、双端行波测距、零序电流幅值法、零序分布参数等方式对单相接地故障位置进行定位计算。文章利用MATLAB软件使用PS、CAD软件工具，建立中性点不接地系统35 kV单端辐射状进行模拟仿真，其仿真原理如图1所示。

（1）读取母线、馈线首、末端的零序电压、电流数据，并对其进行傅里叶变换，在获得信号工频的有效值之后，对其进行工频信号进行计算，消除谐波等信号带来的数值误差。（2）利用计算数值比对，根据各个线路的数据差异确定故障线路。（3）利用非故障线路的数据，估算出线路中波阻抗、传播常数等分布参数。（4）将故障线路测得的数据，通过与非故障线路中的数据进行计算比对，计算出故障点位置。

4 结束语

配网电力工程的技术分布较多，文章针对配网电力工程中存在的问题进行分析、研究，并提出解决、优化途径，使电力工程能够在理论研究及实践过程中，实现电力工程高质量的运行，并发挥其社会、经济价值。同时，电力工程依然会面对未来社会、科技等更新换代所带来的挑战，技术人员需要紧随时代、科技的步伐，进行不断探索研究，使电力工程、配网的长远发展得到良好的技术保证。