基于农村配电网低电压治理有关思考

国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司 张远龙

通常农村电网投资规模、力度普遍偏小，其电网项目改造也面临较大困难，造成了农村电网建设与发展局面全面落后，基于此针对农村配电网低电压问题的有效治理就成为一大关键课题，必须解决农村配电网整体结构相对薄弱、维护不到位、损耗偏高、农村人口相对分散等问题，避免农村配电网建设中恶性循环现象的形成。

1 C村配电网的基本状况分析

1.1 C村配电网的基本状况

本文以C村配电网作为主要研究对象，深度了解其网架机构、负荷等方面特征内容。C村辖区内供电面积达到280km2，供电人口达到29万，售电量为1.7kWh，当地供电区域较多，农网问题具有明确技术代表性。就C村配电网的网架结构情况看来，它所采用的是10kV网架结构，其中包含了中压架空线路30条，分段开关总数达到90台。该区域电网辐射比例高达80.2%，但不存在多联络比例线路与电缆线路，由于这一原因就导致C村配电网低电压问题出现。

1.2 C村配电网低电压的主要成因

结合相关数据统计结果显示，C村配电网存在低电压问题，而造成这一问题的主要原因就是C村配电网无功不足及三相负荷不平衡，因此有必要分析C村配电网无功、三相不平衡与电压之间关系，这对治理当地配电网低电压问题具有重要价值意义。以三相不平衡与电压关系为例，C村配电网基本遵循以下公式展开配电网电压平衡度控制：配电变压器三相负荷不平衡度=（最大相负荷-最小相负荷）/最大相负荷×100%。

参考国家电网相关要求，对C村不平衡的三相负荷分配应控制在15%以内，而中性点电流则需确保低于变压器额定电流的25%，如此可有效应对负荷并实现有效调整，由此可了解到C村配电网的电压损耗。

结合上述电压损耗算式进行假设，C村配电网台区选择采用三相不平衡台区，在经过三相不平衡处理以后可达到三相平衡，重载相输送有功功率内容，如此可提出三相平衡后的电压损耗变值。如果能够降低三相负荷不平衡度，对于减少C村配电网的重载相电压损耗是非常有利的，在治理C村配电网配变出口与某相电压明显降低等方面效果良好。

2 C村配电网TSVG配电台区低电压治理对策分析

C村配电网存在较为明显低电压问题，从源头上治理主要是进行无功补偿优化，配合变压器分解开关并进行调整，如此可有效改善配电网电压质量，分析了解配电网无功功率是否处于均匀状态。在改善、控制电能质量、优化无功补偿过程中，C村希望有效调整电力线路设备承载容量，提高当地用户设备的整体利用率与电网供电质量，如此可实现配电网系统的无功功率平衡效果，最大限度减少电网谐波问题，减少其电网损耗与设备发热量，如此可确保配电网用电设备正常运行，甚至对延长设备寿命也很有帮助。在C村配电网中主要采用到了TSVG配电台区来治理低电压问题。

2.1 TSVG的基本工作原理

TSVG（Thyristor switch capacitor Static Var Generator）低压静止式动态无功补偿装置能优化制作高容量配电网模块，随后可组成运行快速且具有连续调节能力的无功高功率电力系统，确保C村低电压治理工作效率有效提升。C村主要利用TSVG进行对配电网的柔性连续补偿，保证输出容性与感性电流设置到位，补偿无功效果、优化谐波问题。从整体看，C村希望通过动态无功补偿控制器来优化无功功率，建立明确指令下的快速投切电容器，确保实现粗细调整结合，建立大容量配电网粗调机制，如此也可实现对配电网的小容量细微调节，解决低电压现象问题。

C村是通过TSVG系统投切调整容量级的，如此可造成无功电能累积，确保TSVG线性连续投入，追求可建立粗细调整结合，有效克服级差效应问题，建立TSVG与TSC跟踪负载效果对比机制。在这里C村希望有效消除电网谐波问题，它也是导致配网低电压的主要原因。就此需基于三相电路中的瞬时无功率理论来进行优化，建立配电网外部CT，保证对负荷电流实现有效监测，保证过滤掉配电网中的谐波分量问题，确保控制逆变装置能够在电网中产生相应的负荷电流幅值。

2.2 采用TSVG的关键技术要点

C村配电网为解决低电压问题，采用了TSVG配电台区并建立仿真技术体系，优化配电台区仿真模型。在这过程中主要利用Simulink搭载TSVG农网配电台区模型，将配电网电抗与电阻比值控制在3，同时调整功率因数设置为0.8，同时优化负载三相平衡，确保非线性、不平衡负载参数设置到位。如此才能正常搭载TSVG配电网配电台区模型，为C村解决配电网低电压问题。

具体来讲，可在配电网配变出口位置装配TSVG装置，确保配电变压器二次侧电流与配电出口始终保持相同相位，优化无功补偿目标，在提高出口电压方面也有促进作用，如此可保证变压器二次侧相电压有效值提升（至少提升40V到220V）[1]。在装置中主要采用到了三相四线制结构，有效补偿配电网中的不平衡电流，建立补偿后的系统中线电流，确保三相负载与外部补偿电流相互平衡，对所使用的TSVG前后负载电流进行调整，满足装置系统谐波水平大幅度下降要求，缓解配电网低电压问题。

由上述论述可见，要建立TSVG装置提出无功补偿功能，保证TSVG谐波治理功能实施到位，有效补偿电网中所存在的不平衡电流问题，同时也减少配电中流不平衡所造成的损耗问题。C村也建立了0.4kV低电压等级供配电网机制，确保设备装置中关键技术、主要功能应用到位，要搭建仿真模型深度验证装置无功补偿内容，确保谐波治理与不平衡电流补偿到位。所以说TSVG技术还是能够广泛应用于C村配电网系统中的[2]。

3 C村配电网的三级联调控制低电压治理对策分析

除采用TSVG技术以外，C村配电网为有效治理低电压还采用到了三级联调控制技术，它在C村配电网电压无功控制方面建立了设备独立控制机制，保证控制调控服务，避免浪费配电网调控裕度。例如，C村配电网低压侧电压如处于正常值状态，就主要依靠配变分接头来调整投入无功补偿方式，优化配变出口电压情况，确保10kV馈线调压装置裕度调控到位，同时提出各级调控机制，确保无功补偿方式有效提高配变出口位置电压。这里C村主要针对10kV馈线进行调压处理，确保裕度调控到位，协调动作，保证调节能力有效提高，满足变电站10kV中压线路与配电变压器协调控制到位。在这一技术调整后，C村的配电网电压与无功功率都已获得最优控制，基本实现了对低电压的有效治理[3]。

3.1 C村配电网三级联调控制技术的基本原理

C村配电网采用了三级联调控制技术，该技术所采用的是电压无功三级联调控制技术内容，确保将电压与无功调整过程转化到C村配电网变电站中，建立中压电路与配电变压器联合机制，主要对用户端电压值情况进行有效监测。整个过程中，主要参照电压无功三级联调来控制调控配电网技术操作流程，确保合理有效调控策略，建立电压调控机制，如此使得用户电压达到标准水平即可[4]。

如图1所示，三级联调控制对象机制主要对C村配电网中的10kV线路调压器、主变压器、配电变压器及各级无功补偿装置进行调整，保证所收集的数据信息内容快速有效上传到三级联调控制子系统中，通过控制子系统生成完整控制方案，形成控制子系统，确保配电网中各个分支系统都能建立受控对象优化机制，完成电压无功控制过程。三级联调控制系统建设充分考虑到了配电网的电压等级与调压设备问题，确保基于各级补偿设备优化相互配合关系，建立相邻协调机制，同时确保包括变电站、馈线在内的相互配合有效到位，最大限度发挥不同设备调控裕度，满足配电网中多级之间的相互协助控制[5]。

图1 C村配电网中三级联调控制技术的工作原理示意图

3.2 C村配电网三级联调控制技术的实施方案

3.2.1 信息传输方案

C村配电网首先建立了三级联调控制技术体系，确保信息传输方案应用到位。在该过程中它就建立了电压无功三级网络结构数学模型基础，确保数据监测、存储分析与传输三级联调控制全过程到位，这些都是C村配电网有效缓解低电压问题的关键技术环节。在调节原理分析过程中，需基于调控指令来完善调控过程，确保电网中不同节点间的电压与无功值准确采集到位，建立电压无功功率值，形成C村配电网的完整调控与分析技术中心。就监控部分而言，它希望将电压与功率因数融入到主变压器上，保证配电补偿无功设备数据应用到位，解决开关数据问题，同时采用到GPRS通信实施线路调压器数据采集优化，提高中心技术应用效率。

C村配电网为最大限度降低低压问题威胁并优化网损，因此采用到了主变压器集中管理技术方式，有效满足配电网电压与无功优化调控过程，对网点遥测遥信量进行有效控制，并实现数据采样，分析优化电压与无功内容，如此得到有效结论，通过无功补偿装置进行命令调控，解决配电网故障问题，如通信中断问题、电压无功控制安全可靠性问题等。就这一点，C村配电网还采用到了公用配电变压器，主要对线路无功补偿装置与主变压器通信中断内容进行分析，满足自动控制运行机制。

大体来讲，它首先基于10kV线路无功补偿设备进行运行设备监控。另外对10kV的配变无功补偿设备运行监控主站系统进行分析，有效调整SCADA系统，满足用户电气信息采集系统优化，获得三级配电网络运行结构主要参数。整体而言，C村所建立的电压无功三级联调控制系统中包含了信息传输构架体系，确保三级联调控制系统跨越安全区，并对安全区域与外互联网区域进行综合分析，确保在配电网中信息传输的安全性与可靠性，满足配电网区域内外部网络与无线通信机制联动，它希望将串口通信方式应用于多级管理区域中。

3.2.2 控制过程方案

C村配电网主要基于三级联调控制技术优化控制过程提出控制方案，专门建立了基于电压无功的三级联调控制系统信息传输构架图，其中分为3个区域，分别为I级安全区域、II级安全区域以及III级互联网区域，为确保信息在传输过程中的安全性与可靠性提升，其在通信方式方面专门采用到了无线通信与专用线结合方式，构建串口通信机制，保证三区域通信安全，建立三级联调控制技术控制过方案。

这里主要结合C村的三级联调方案控制过程展开分析，采用T1代表C村配电网中变电站主变，T2表示变电站中10kV背景下的出现调压器所处位置，T3代表配电台区，F代表用户负荷具体位置。基于此可探讨两种情况，深入研究电压无功三级方案的控制过程与控制方法。

如图2。第一种情况，根据系统电压值越限展开分析，了解无功未越限问题，结合不同繁琐级别的相应调控指令来分析配电网的多种控制过程。比如说通过监测设备来采集数据，确保整个配电网中T1/T2/T3与F电压值满足下限要求，同时对无功未越限问题进行分析，建立信息传递技术体系，确保信息上传到变电器调控处理中心，利用控制器分析计算器技术内容最终发出命令。具体来讲，首先建立了线路自动调压装置，主要对T2进行调压分析，满足F位置低电压问题解决条件的提出，即超出线路自动调压器调压裕度对T3位置电压值上限进行分析，确保用户端电压值满足调压要求。而在变压器调控分析中心进行分析过程中建立了配变T3抽头调整机制，如此可确保用户端电压值均为正常值，直到调整过程完全结束。

图2 C村配电网三级联调方案控制系统接线图

如果C村配电网所采集到的数据内容丰富，就可结合配电网中的所有节点位置进行电压值下限调节，满足无功越限要求，优化监测器检验要求，主要利用通信技术对数据信息进行有效传递，保证配电网中所有主变分接头满足电压值调节要求，同时对线路电压上限值进行调整。再者，C村配电网建立了配电电压值上限值体系，确保用户端能够直接参与到F节点电压越限操作中，对调控处理中心数据进行针对性计算，并下达命令对T3分接头电压进行有效调整，确保用户电压满足正常值要求，提高C村配电网低电压治理水平。如果配电位置T3低电压则需要进行无功补偿处理，保证配变位置无功补偿裕度控制到位，同时建立线路T2位置的无功越限机制，保证调控分析中心指令下达到位。在线路T2位置则需要专门加装无功补偿装置，满足配电网无功功率补偿有效优化，同时对电压内容进行调整平衡，保证调整过程精细化，同时满足主变处T1、线路处T2、配变处T3无功功率值越限要求。

在针对C村配电网特点分析过程中，总体上要建立一套无功功率补偿系统，配合供电电压机制优化配电网，有效实现对低电压的科学治理。

4 结语

总结：低电压现象一直都是当前我国农村配电网难以解决的棘手问题，本文中结合C村配电网低电压实际情况与成因进行分析，提出了TSVG低压静止式动态无功补偿装置以及电压无功三级联调技术，希望通过这两点技术在C村配电网中低电压治理工作中的有效应用来提升其配电网整体供配电水平，同时也为我国农村配电网电力技术体系建设与内容丰富提供有价值参考。