低压电网三相电流不平衡治理的技术发展

王亮

摘  要：本文简单分析了低压电网的三相电流不平衡问题，并以此为切入点强调了三相电流不平衡问题治理的重要意义。在此基础上，结合国网安徽省电力有限公司巢湖市供电公司的实践经验，对电容型三相电流自动调节技术、电力电子型三相负荷自动调节技术等一系列低压电网三相电流不平衡治理的常用技术与措施进行阐述，为同行提供参考。

关键词：低压电网;三相电流不平衡;治理技术

引言

就当前的低压电网工作情况来看，由于其主要为单相电力用户提供电能，因此在负荷电流大小、用电时间等方面均有着较高的差异性，在这样的条件下，存在三相电流不平衡问题的概率更高。对于三相电流不平衡问题而言，其不仅没有明显的规律性、难以实现前期精准预测，且会直接导致对应配电台区的电力服务质量下降，因此需要落实重点治理，相应技术的探究价值也相对较高。

一、低压电网的三相电流不平衡分析

对于三相电流不平衡而言，其主要是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。就当前的情况来看，引发三相电流不平衡的原因主要集中在以下几点：电压不平衡，从而导致三相电流不平衡;三相、单相负载不平衡，从而导致三相电流不平衡;相与相之间短路，相与零线短路，从而导致三相电压、电流不平衡。低压电网三相电流不平衡会引起较为明显的不良后果，如不必要损耗的增加等等，因此需要落实重点治理。

二、低压电网三相电流不平衡治理的常用技术分析

（一）电容型三相电流自动调节技术

将电力电容器加设于相线间，可以达到转移有功功率，并对三相间的有功功率进行平衡的效果;结合在中性线与相线之间加设电容器，能够实现对每一相落实不等量无功补偿，达到平衡三相之间无功功率的效果。通过这样的方式，对低压电网三相电流进行平衡的效果更为理想，切实落实对三相电流不平衡的有效治理，并促使功率因数呈现出明显的增长趋势。

对于这种电容型三相电流自动调节技术而言，将其应用于存在三相电流不平衡、无功不充足的线路治理中具有更高的适用性，可以实现对变压器出口端具有的三相电流不平衡问题的治理与改善。但是，需要注意的是，电容型三相电流自动调节技术无法实现对低压线路中所存在的三相电流不平衡问题的治理。

（二）电力电子型三相负荷自动调节技术

对于电力电子型三相负荷自动调节技术而言，其主要是通过在应配电台区内加设有源滤波器、低压静止无功补偿装置等设备达到治理三相电流不平衡问题的效果，此时，所引入的装置设备均属于基于大功率可关断型电力电子开关技术的电能质量综合治理装置。在实际的运行过程中，这些综合治理装置可以迅速、全面、准确的完成对接入区域谐波电流、无功、负序等数据的检测，并在空间矢量脉宽调制措施的支持下，生成触发脉冲信号，以此对晶闸管的运行实施控制[1];此时，晶闸管输出与相应检测电流方向相反且大小相等的补偿电流。通过这样的方式，可以实现对配电台区三相电流不平衡问题的有效治理，还能够同时完成对谐波、无功、电压波动等问题的处理。

对于这种电力电子型三相负荷自动调节技术而言，将其应用于同时存在三相电流不平衡问题、谐波超限问题、无功不充足问题的线路治理中具有更高的適用性，与前文阐述的治理技术相同，该技术可以实现对变压器出口端具有的三相电流不平衡问题的治理与改善，但是无法对低压线路中所存在的三相电流不平衡问题的治理。

（三）换相开关型三相负荷自动调节技术

在换相开关型三相负荷自动调节技术中，其核心在于加设负责切换电流的换相开关单元，其主要由智能控制终端与多个换相开关构成，其中，智能控制终端主要承担着监控电流、发出换相控制指令的任务。在实际的运行过程中，一旦发现在固定周期范围内，变压器低压端的三相电流不平衡程度超出限值，则可以第一时间对控制范围内所有的相位实时数据、换相开关单元电流数据的提取，结合优化计算结果发出最佳换相控制指令。多个换相开关主要承担着对电流换相指令进行执行的任务。实践中，在接收到智能控制终端所发出的换相控制指令后，换相开关立即结合指令内容落实换相处理，达到及时调整电流相位的效果，以此实现对三相电流不平衡问题的有效治理。

（四）基于NARX神经网络的三相不平衡的智能化治理技术

现阶段，人工智能技术迅速发展且在多个行业领域中得到应用，展开电力事业的角度来看，在低压电网的三相电流不平衡治理工作中，人工智能技术也逐步得到深入应用，推动三相电流不平衡治理、低压电网管理工作逐步向着智能化的方向发展。实践中，通过引入NARX神经网络并实施一定程度的优化改良，即可实现对三相不平衡的智能化调节，并赋予相关技术以预测负荷的能力[2]。此时，需在配电台区内引入具有神经网络的智能调节装置。

对于具有神经网络的智能调节装置而言，其主要运行流程如下所示：装置启动后，对负荷信息落实全面提取，并以此为基础进行对负荷的预测;将当前的负荷情况与预测负荷情况发送至配套控制系统中;在接收到当前的负荷情况与预测负荷情况后，控制系统以此为参考分析、形成最佳换相策略;将相应换相策略发送至换相开关单元，依托换相开关单元的执行指令达到调整电流相位、治理三相电流不平衡问题的效果。

在此过程中，出于对降低主控单元计算压力的考量，需要将自适应神经网络（NARX神经网络）移入换相开关控制器内，由神经网络承担起预测负荷的效果。此时，换相开关可以实现对现实负荷数据的获取，并在电力线载波通信的支持下，将相应数据发送给主控单元，为主控单元迅速、准确形成最佳换相策略提供支持;随后，再次利用电力线载波通信将形成的最佳换相策略发送给所有换相开关，实施换相[3]。

（五）其他

除了使用上述治理技术之外，在当前的低压电网三相电流不平衡治理工作中如下几项措施也较为常用：

第一，当检测到配电平均负载率稳定在25%以下时，或是存在由于电压波动较大而导致的季节性“低电压”问题，则可以应用有载调容、调压配变达到治理三相电流不平衡的效果。第二，在设计新增设台区配变过程中，应当着重落实对供电半径、负载大小、平均分配的考量。第三，如果在检测出口电流时，发现其不平衡程度达到不低于15%的水平，且无法依托管理措施完成相应配电台区的优化调整，则可以在对应配电台区内引入三相不平衡自动调整装置。若是发现存在基于电压闪变、低电压谐波、无功补偿容量不足等原因的“低电压”问题，则可以在对应配电台区内引入低压静止无功发生器，以此体现出对三相电流不平衡的治理。第四，如果导致“低电压”问题发生原因为供电半径相对较大、负荷压力较高时，则可以在对应配电台区内引入低压线路调整装置。第五，如果在分析三相电流不平衡问题时发现，存在某相电压呈现较高水平，且另一相末端电压偏低，同时也无法依托管理措施完成相应配电台区的优化调整，则可以在对应配电台区内引入电网三相不平衡智能调节器，以此体现出对三相电流不平衡的有效治理。

总结：

综上所述，就当前的实践情况来看，电容型三相电流自动调节技术、电力电子型三相负荷自动调节技术、换相开关型三相负荷自动调节技术在实际治理工作中得到重点应用，且结合智能化技术的逐步深入应用，以及多种配套治理策略的落实，提升了低压电网三相电流不平衡问题的治理效率与质量。

参考文献

[1] 王阳田，叶婧，张磊，等.三相负荷不平衡能耗及综合平衡治理关键技术研究[J].湘潭大学学报（自然科学版），2020，42（01）：102-111.

[2] 石定中，杨金东，李文，等.基于改进NARX神经网络的三相不平衡治理技术[J].电器与能效管理技术，2020（08）：88-93.

[3] 蒋一萌，王哲旭，毕重盈，等.结合负荷预测的三相不平衡智能调节技术[J].电工材料，2021（02）：21-23+27.