馬保 王曉鵬

摘要：在配電系統(tǒng)的運行中，影響電能質(zhì)量的因素較多，考慮到電網(wǎng)企業(yè)對電能質(zhì)量精細化管理的要求，以及一些特殊電力用戶對電能質(zhì)量提出的較高的要求，可以開發(fā)出低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，保證配電系統(tǒng)具備合格的電能質(zhì)量。本文系統(tǒng)分析了低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，并介紹了電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)在實際配電網(wǎng)中的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)? 電能質(zhì)量? 綜合治理? 裝置開發(fā)

Guo Network Dengfeng Power Supply Company

MA Bao? WANG Xiaopeng

（Henan Dengfeng Power Supply Company， Dengfeng， Henan Province， 452470 China）

Abstract： In the operation of power distribution system， there are many factors affecting power quality， considering the requirements of Power Quality Management for Grid Enterprises， a comprehensive power quality management system for low-voltage distribution network can be developed to ensure the quality of power distribution system. In this paper， the Development Technology of integrated power quality management system for low voltage distribution network is analyzed， and the application of integrated power quality management system in actual distribution network is introduced.

Key Words： Low-voltage distribution network; Power quality; Comprehensive treatment; Device development

低壓配電網(wǎng)一般采用三相四線的接線方式，由于線路壓降，配電線路的末端電壓容易偏低。同時由于配電網(wǎng)中單相負載存在著較大的隨機性及不確定性，容易使得配電變壓器中出現(xiàn)三相不平衡的情況，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱嚴重。此外，在配電網(wǎng)中還包括了大量的非線性負荷，會使得配電網(wǎng)中含有較高比例的諧波。這些都會降低電能質(zhì)量的合格水平，需要加強對電能質(zhì)量的治理[1]。本文首先分析了低壓配電網(wǎng)中特殊負荷對電能質(zhì)量的影響，其次闡述了具體的低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并介紹了系統(tǒng)中各個功能模塊的運行原理，對于提升電力企業(yè)對電能質(zhì)量的綜合治理水平具有一定的價值。

1 低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量

配電網(wǎng)中的負荷類型較多，既包括了居民負荷，又包括了大量的工業(yè)負荷，在發(fā)達地區(qū)，工業(yè)負荷占有較高的比重。工業(yè)負荷及民用負荷中的特殊負荷會給配電網(wǎng)的電能質(zhì)量帶來了較大的干擾，表1中展示了主要的特殊負荷對電能質(zhì)量所帶來的影響。

一般冶金及化工行業(yè)會帶來較大的諧波及電壓閃變問題，涉及電機的負荷主要是會給配電網(wǎng)注入一定量的諧波。此外，在實際的配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理中，還應(yīng)關(guān)注三相不平衡度、電壓合格水平等問題[2]。為了優(yōu)化低壓配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，可以采用電能質(zhì)量綜合優(yōu)化治理與遠程監(jiān)視裝置，實現(xiàn)在不同環(huán)境和條件下對低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，一次性解決調(diào)壓、補償、不平衡及諧波協(xié)調(diào)控制難題。

2 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在開發(fā)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)時，可遵循集成化與模塊化兼容的開發(fā)模式，系統(tǒng)的各項功能分別由不同的功能模塊實現(xiàn)，同時在每個功能模塊中都集成了多個組件，并且通過系統(tǒng)集成，可以同時發(fā)揮電能質(zhì)量治理的作用。

在低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成中，主要包括了電能質(zhì)量綜合優(yōu)化及治理裝置、無線通信傳輸裝置、遠程監(jiān)控服務(wù)器等。由于電能質(zhì)量綜合優(yōu)化及治理裝置具備的功能較為豐富，在其中也包括了多個不同的功能模塊，主要有三相電流檢測模塊、諧波電流檢測模塊、無功功率檢測模塊、電壓檢測模塊等[3]。通過這些模擬量檢測模塊，可以有效實現(xiàn)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的檢測。在監(jiān)控服務(wù)器中，包括電壓調(diào)節(jié)模塊、三相調(diào)節(jié)模塊、諧波濾除模塊以及無功補償模塊等，圖1為低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。

從圖1的電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，安裝在現(xiàn)場實際的電能質(zhì)量優(yōu)化裝置和遠程監(jiān)控系統(tǒng)之間通過無線通信技術(shù)相互連接并進行數(shù)據(jù)信息的交互，服務(wù)器可以向現(xiàn)場的裝置下發(fā)控制指令。在電能質(zhì)量綜合治理裝置中可以內(nèi)置無線通信網(wǎng)卡，可以租用通信運營商的無線傳輸通道，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的服務(wù)器中。在服務(wù)器的網(wǎng)卡中設(shè)置好運營商指定的網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)地址，保證網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的暢通。

2.2 電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)中各模塊的運行原理

在現(xiàn)場的電能質(zhì)量綜合治理裝置中，內(nèi)嵌了橋式逆變器電路，遠程監(jiān)控服務(wù)器可以通過控制逆變器電路在交流側(cè)的輸出電流幅值及相位，達到對配電網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化的目的。對于電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)中的三相檢測模塊，當系統(tǒng)檢測到配電網(wǎng)中出現(xiàn)了三相不平衡的情況時，可以及時發(fā)出相應(yīng)的控制指令進行調(diào)整。

對于無功補償功能模塊，可以根據(jù)無功功率的檢測結(jié)果，遠程控制電能質(zhì)量治理裝置發(fā)出和配電網(wǎng)中相反的無功電流，從而起到抵消一部分無功電流的作用。對于諧波濾除模塊，也是通過電能質(zhì)量治理裝置發(fā)出和電網(wǎng)中大小一致、方向相反的電流，從而對諧波電流進行一部分抵消。對于電壓調(diào)節(jié)模塊，主要是控制裝置所發(fā)出的容性無功或者感性無功，來起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的作用[4]。這樣就可以實現(xiàn)通過安裝一個電氣裝置，綜合調(diào)節(jié)整個配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的目的。對于無線通信模塊，由于配電線路的地理位置分布較為分散，如果采用無線通信專網(wǎng)的方式，則建設(shè)成本過高，一般都是采用無線通信網(wǎng)卡和遠程服務(wù)器進行數(shù)據(jù)通信。

3 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢

通過開發(fā)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理裝置的遠程監(jiān)視系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場裝置的運行狀態(tài)進行遠程監(jiān)控，以及當裝置出現(xiàn)異常運行情況時，可以及時發(fā)出告警信息，從而提醒電能質(zhì)量綜合治理裝置的運維人員及時采取措施加以整治。同時，通過該遠程監(jiān)視系統(tǒng)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)和現(xiàn)場運行裝置之后的數(shù)據(jù)遠程通信，以及對裝置的運行狀態(tài)進行查詢及展示，這樣就方便對配電網(wǎng)電能質(zhì)量優(yōu)化補償效果的管理，切實提高低壓電網(wǎng)電能質(zhì)量治理效果和技術(shù)水平。

在傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理技術(shù)中，普遍存在著電能質(zhì)量調(diào)節(jié)難以精準化，存在著欠補償或者過補償?shù)膯栴}。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，IGBT等電力電子開關(guān)器件的生產(chǎn)制造技術(shù)也日益成熟，在優(yōu)化及調(diào)整電網(wǎng)運行狀態(tài)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，通過脈沖信號來控制電力電子電路中開關(guān)器件的通斷，形成所需要的補償電流，用來對諧波電流、無功電流進行補償。這一電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)，可以彌補傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理技術(shù)中所存在的不足之處，在實際的應(yīng)用中也取得了較好的應(yīng)用效果，對于優(yōu)化電力企業(yè)的電能質(zhì)量發(fā)揮了重要作用，今后低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)將會在實際的配電網(wǎng)中得到進一步的推廣應(yīng)用[5-6]。

4 結(jié)語

隨著電力用戶對電能質(zhì)量要求的提升，加強低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合治理，將是今后電力企業(yè)配電網(wǎng)管理中的重要工作。通過采用本文所分析的低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，可以大幅提升配電網(wǎng)中電能質(zhì)量合格水平，在實際中具有較大的應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 葉鐵豐，陳偉，潘錫杰，等.低壓配電網(wǎng)的有源三相不平衡補償裝置應(yīng)用分析[J].電子世界，2020（4）：155-156.

[2] 戴麗君，成明華.基于SVG無功補償?shù)碾娔苜|(zhì)量綜合治理技術(shù)研究[J].儀器儀表用戶，2019，26（10）：1-4.

[3] 尹剛志.農(nóng)網(wǎng)臺區(qū)電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)研究[J].電工技術(shù)，2018（21）：118-121.

[4]何森.局級配變臺區(qū)運行狀態(tài)評估與預(yù)警系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].南寧：廣西大學(xué)，2019.

[5]田立霞.高鐵新能源微電網(wǎng)規(guī)劃定容及調(diào)度優(yōu)化研究[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2021.

[6]吳昊天.基于永磁風(fēng)機并網(wǎng)技術(shù)的微電網(wǎng)優(yōu)化運行研究[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2021.

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