高效配电系统运行与维护技术研究

2023-12-01国网河北省电力有限公司元氏县供电分公司王靖楠

电力设备管理 2023年19期

关键词：电价时段配电

国网河北省电力有限公司元氏县供电分公司王靖楠刘胜

1 引言

工业化和城市化的快速推进，电力系统的可靠供电成为现代社会发展的基础保证。而高效配电系统的运行与维护技术则是实现可靠供电的关键要素之一。随着电力负荷的不断增加和能源消耗的加剧，提高配电系统的运行效率和稳定性成为电力行业亟待解决的问题。

2 配电系统存在的问题分析

2.1 电力负荷不均衡导致能源浪费

电力负荷不均衡问题是指配电系统中一些区域或设备承担过大的负荷，而其他区域或设备处于低负荷状态的情况[1]。这种不平衡导致了电力资源的浪费，因为某些区域或设备耗用了更多的电力，但却没有得到有效利用。为解决这个问题，可以采取负荷均衡的措施。例如，通过合理配置电力负荷，可以根据各个区域和设备的实际需求进行负荷分配，使电力负荷更加均衡，充分发挥每个设备的潜力，减少能源的浪费和不必要的损失。

2.2 设备损坏和故障风险较高

在配电系统中，设备损坏和故障的风险较高，这可能是设备长时间运行、老化以及不当使用等原因导致的。设备损坏和故障的发生会引起停电和生产中断，给工作和生活带来不便，并且增加了维修和更换设备的成本。为了降低设备损坏和故障风险，需要定期进行设备检修和维护。定期地检查、清洁和维护可以及时发现设备的问题，并采取相应的措施修复或更换受损设备，保持设备的正常运行状态，减少设备故障对系统运行的影响。

2.3 运行效率低下影响供电能力稳定性

运行效率低下是指配电系统在供电过程中存在能源浪费和效率降低的情况。这样的运行状态不仅导致能源的浪费，还会增加成本，同时也增加了供电中断和负荷过载的风险。为提高运行效率，可以采取多种措施。例如，合理配置电力负荷，根据实际需求进行负荷分配，避免过载或低负荷状态的发生，提高能源利用效率。

3 解决问题的对策

3.1 合理配置电力负荷

解决电力负荷不均衡问题的关键在于合理配置电力负荷，根据各个区域和设备的实际需求进行负荷分配[2]。首先，利用负荷预测技术，通过对历史用电数据和天气等因素的综合分析，对未来一段时间内的电力负荷进行精确预测。负荷预测的准确性对于实现负荷均衡至关重要。基于预测结果，制定相应的电力调度策略。区域电源供给调度情况见表1。

表1 区域电源供给调度情况

根据预测结果，制定了每日的电力调度策略。根据不同日期，区域电源供给情况会有所变化。当某个区域的电源供应紧张时，可以采取加大峰时电价的措施来鼓励用户减少用电负荷，从而平衡供需关系，避免电力不足的情况发生。

其次，差异化电价政策是平衡电力负荷的重要手段之一。通过设置高峰期和低谷期的电价差异，鼓励用户在低负荷时段集中使用电力。当电力需求较低时，可以采取灵活的电价调控措施，如低谷电价，引导用户在这一时段增加用电量，提高负荷稳定。例如，早晨到中午时段和下午到晚上时段设定普通电价，让用户在这些时间段内可正常使用电力，不设定额外的鼓励或惩罚措施。在上午和傍晚时段，设置高峰电价，即提高电价15%～20%，以鼓励用户节约用电或将用电负荷转移到低负荷时段。这样可以有效减轻高峰时段的负荷压力，保证电力供应的稳定性。差异化电价调控措施见表2。

表2 差异化电价调控措施

如表2所示，早晨到中午时段和下午到晚上时段设定普通电价，让用户在这些时间段内可正常使用电力，不设定额外的鼓励或惩罚措施。在上午和傍晚时段，设置高峰电价，即提高电价15%～20%，以鼓励用户节约用电或将用电负荷转移到低负荷时段。这样可以有效减轻高峰时段的负荷压力，保证电力供应的稳定性。配电维护通过差异化电价政策的制定，可以合理引导用户在低负荷时段集中使用电力，实现负荷平衡和电力资源的充分利用。具体的电价调控措施可以根据实际情况和政府部门的要求进行调整和优化。另外，积极推进智能电网建设也是解决电力负荷不均衡问题的重要途径。智能电网通过运用先进的信息通信技术和自动化控制技术，实时监测电力系统运行状况，并可根据需求自动调整供电策略。有效地掌握各个区域和设备的负荷状况，及时调整供电策略，式（1）可用于计算各个区域的负荷均衡程度：

式（1）中，最大负荷表示某个时间段内各个区域的最大负荷值。最小负荷表示某个时间段内各个区域的最小负荷值。平均负荷表示某个时间段内各个区域的平均负荷值。利用上述公式，可以计算出负荷均衡程度，用以评估各个区域的负荷分布情况。负荷均衡程度越接近1，表示各个区域负荷分布相对均衡；而负荷均衡程度越低，表示存在较大的负荷不均衡现象。同时，智能电网还具备快速响应能力，可在电力紧张或突发情况下进行灵活调度，确保供电的稳定性和可靠性。用户调整用电行为数据见表3。

表3 用户调整用电行为数据

通过收集这些用户反馈的数据，并结合智能电网平台上的其他相关数据，电力公司可以进一步优化电力供应方案，包括调整电力分配策略、峰谷电价政策等，以提升电力负荷均衡度，确保供电稳定性和可靠性。

3.2 定期设备检修与维护

为了降低设备损坏和故障的风险，配电系统需要采取一系列预防性维护措施。首先，制定严格的设备检修和维护计划是关键的一步[3]。配电系统通过定期的设备检查、清洁和维护，可以确保设备处于良好的工作状态。这包括定期巡检设备运行状况，检查电缆、插头及其他连接件的接触情况，清除污垢和灰尘，替换老化和磨损的零部件等。配电系统设备巡检和维护数据见表4。

表4 配电系统设备巡检和维护数据

定期维护能够提前发现潜在的问题并及时进行修复，从而避免可能的设备故障。其次，加强设备监测和故障预警也非常重要。配电网络架构通过采用智能监控系统，在配电系统的关键设备上安装传感器，如温度传感器、电流传感器、频率传感器和电压传感器等。这些传感器通过无线或有线方式将设备的运行参数数据实时传输到智能监控系统。智能监控系统利用数据分析和算法技术对接收的数据进行处理和分析。配电系统的功率因数式：

功率因数=有功功率/视在功率（2）

式（2）中，有功功率表示设备实际消耗的功率，以瓦特（W）为单位。视在功率表示设备电流和电压相乘得到的总功率，以伏特安（VA）为单位。

功率因数的值通常在0～1，描述了电力设备消耗电能的效率。若功率因数接近1，表示电力设备有效利用电能；若功率因数较低，表示设备在消耗电能时存在较大的功率损耗。采用式（2）来计算功率因数，智能监控系统能够及时发现功率因数异常或变化，提醒维护人员进行相应的调整和优化，以提高配电系统的能效和稳定性。

3.3 采用先进的监控和保护技术

为提高配电系统的运行效率，可以采取多种措施。首先，优化电网结构是关键的一步。通过合理布置变电站、开关站和线路，可以减少电力传输损耗[4]。在设计和规划阶段，电网布局方案通过减少线路长度和增加变电站的容量，可以有效降低输电过程中的电能损耗，提高电网的传输效率。其次，引入智能监控和自动化控制技术也是提高配电系统效率的关键措施之一。智能监控系统能够对电网各个节点的电流、电压、频率等参数进行实时监测，及时发现问题并作出相应的调整。配电系统智能监控和自动化控制数据见表5。

表5 配电系统智能监控和自动化控制数据

根据监测到的数据，智能监控系统发现节点运行参数异常或超出规定范围的情况。例如，节点A的电流超过了标准值，智能监控系统生成了相应的操作指令，调整电流至90A。节点B的电流、电压和频率都在正常范围内，无须调整。智能监控系统还可以远程下发操作指令到相应的节点，实现自动化控制。例如，对于节点C，智能监控系统检测到频率偏低，生成了相应的操作指令，调整频率至50Hz。根据上述内容可得出，数据表格记录和操作指令的追踪，可以实时了解配电系统各个节点的运行情况和调整情况，以实现对配电系统的实时监测和调整。自动化控制技术可以实现对配电设备的远程控制和智能化管理，提高系统响应速度和效率。采用智能监控和自动化控制技术可以及时处理设备故障、优化负荷分配、提高电网稳定性，从而提高配电系统的运行效率。