“低电压”问题成因分析及措施制定系统的设计

王小虎，戴乔旭

（广东电网公司湛江供电局，广东 湛江 524000）

随着人民群众生活水平不断提升，各类生活生产用电设备进入日常生活。尤其在天气炎热季节，空调制冷设备的普遍使用，居民用电负荷呈现骤增的态势。负荷增重、线路残旧、配电设备及线路重过载等问题，综合导致部分地区出现季节性“低电压”问题。

近几年，县区供电局面临着大量的台区用户电压偏低问题，供电企业为有效解决“低电压”问题，提升用户用电质量，不断运用各种项目或运维手段予以解决。但由于“低电压”台区数量偏多，分析人员数量有限及人员未能全程跟踪问题的解决进度，导致“低电压”问题分析不够精准、解决措施未能真正奏效，造成投资浪费等问题[1-2]。

从配电层级结构方面划分，台区“低电压”的原因主要可以归结为10 kV 中压线路电压低、低压台区内部问题、台区配变问题。当前，供电人员主要通过人工查询各类监测系统，获取相应数据后，分别逐一进行分析“低电压”问题的成因，针对问题成因制定措施[3-4]。

因“低电压”台区数量较多，造成问题的成因比较复杂，工作人员须要查询的监测系统较多，所以造成“低电压”台区分析不够精准、分析效率较低，得不到有效地措施解决问题[5-6]。针对这些问题，本文提出“低电压”问题成因的分析方法，并针对具体问题的成因制定具体的解决措施，并为各类监测系统提取关键数据提供有效地方法与指引，从而为分析台区“低电压”原因及制定有效措施，提供有效地算法。

1 “低电压”问题成因分析系统结构设计

台区“低电压”问题的成因涉及各个方面，本文根据“低电压”问题成因分析所需要的参数，提出成因自助分析所涉及的主要监测系统。包括电网企业能量管理系统、配电自动化系统、计量自动化系统、配电网规划系统等，通过在各个系统获取所需要的数据，进入分析系统进行“低电压”问题成因分析及制定措施，并根据供电人员的需求输出分析报告及建议措施。

其中能量管理系统用于为“低电压”台区问题分析提供“低电压”台区所在10 kV中压线路的变电站10 kV母线电压、提供“低电压”台区所在10 kV中压线路的有功功率、无功功率等[7]。

配电自动化系统用于为“低电压”台区问题分析提供“低电压”台区所在10 kV 中压线路及其联络线路的联络开关分合闸状态，用于分析特定时间段联络开关的状态，进而对线路是否存在转供电的情况进行判断与分析，以及提供中压线路的分段开关电压信息等[8-9]。

计量自动化系统用于为“低电压”台区问题分析提供“低电压”台区的台区首端电压在“低电压”发生当天的三相电压数值；提供“低电压”台区的台区配变在“低电压”发生当天的配变负载率数值；提供“低电压”台区的“低电压”用户智能电能表检测到的电压及其相关信息[5-6]。

配电网规划系统用于为“低电压”台区问题分析提供“低电压”台区所在10 kV 中压线路导线参数、线路长度等信息；提供“低电压”台区的用户供电半径等信息；提供“低电压”台区或“低电压”台区所在10 kV中压线路的项目等信息。

以上各类监测系统与台区“低电压”问题成因自助分析系统之间的联系如图1 所示。各类监测系统与台区“低电压”问题成因自助分析平台构建起数据采集、逻辑判断、成因分析输出的整体设计框架[10-11]。

图1 台区“低电压”问题成因自助分析系统结构设计

2 自助分析系统逻辑判断设计

因台区“低电压”问题涉及因素较多，包括中压线路问题、低压台区内部问题，以及配变问题。为详细按照逻辑关系分析各类问题，按照分析思维流程的方式，分别对中压线路问题、台区内部问题及配变问题展开分析。

步骤1，分析系统通过计量自动化监测系统监测到台区“低电压”问题，其判断依据是监测到该台区有4户及以上的用户电压低于180 V，且持续时间累计超过10 h，此时自动确认为“低电压”台区问题。

2.1 中压线路问题“低电压”因素

确认实属“低电压”台区后，即开始进入成因自助分析步骤。

步骤2，分析系统通过在计量自动化系统中调用确认为“低电压”问题台区的首端电压情况，并进行分析其首端电压是否偏低，低于215 V为是，执行步骤3；高于或等于215 V为否，执行步骤10、11。

步骤3，分析系统通过分析首端电压为是偏低后，开始调用配网规划系统中该问题台区相邻台区的信息，并继续在计量自动化系统中调用相邻台区的首端电压情况，进行判断，是否首端电压偏低。若相邻台区的首端电压偏低，则进入4、5、6、7步骤；相邻台区首端电压不偏低则进入8、9步骤。

步骤4，分析系统通过调用企业能量管理系统中“低电压”问题台区所在线路的当天负载电流情况，并结合配电网规划系统中线路限流值数据，判断该线路是否存在重过载，若为重过载，则认为“低电压”问题的成因为线路负载偏高导致；若线路不重过载，则为其他原因。

步骤5，分析系统通过调用企业能量管理系统中“低电压”问题台区所在线路的当天有功功率、无功功率情况，并按照功率因数公式进行计算，判断该线路是否存在无功功率过大，功率因数小于0.92，则认为“低电压”问题的成因为无功功率偏高；若功率因数大于或等于0.92，则为其他问题。

步骤6，分析系统通过调用企业能量管理系统中“低电压”问题台区所在线路的当天有功功率、无功功率情况，及配网规划系统中的线路参数，并按照压降公式进行计算，判断该线路是否存在供电半径偏长；若压降超过500V，则为供电半径偏长，否则为其他问题。

步骤7，分析系统通过调用配电自动化系统中“低电压”问题台区所在线路的当天环网线路联络开关情况，若联络开关为合闸位置（开关电流非0），则为转供电所引起；否则为其他问题。

2.2 配变问题“低电压”因素

步骤8，分析系统通过调用计量自动化系统中的“低电压”问题台区的首端三相电压；判断三相电压每个时刻的电压差，若连续20个或以上的测量点电压差均超过5 V，则为三相不平衡引起；否则为其他问题。

步骤9，分析系统通过调用计量自动化系统中的“低电压”问题台区的配变负载率及台区首端电压；判断负载率是否超过80%，及台区首端电压一天内最高值及最低值，若超过则为负载率偏高所引起，若首端最高值低于230 V，最小值低于215 V，为档位偏低问题，否则为其他问题。

2.3 台区内部问题

排除中压线路问题及配变问题后，则初步认为属台区内部问题所引起的“低电压”，则执行步骤10及步骤11。

步骤10，分析系统通过调用配网规划系统低压台区中的“低电压”台区供电半径，并进行判断，若超过550 m 则为供电半径偏长所引起；否则为其他问题。

步骤11，分析系统通过调用计量自动化系统中的“低电压”用户相序，并进行统计分析，分别计算“低电压”用户中A相、B相、C相用户的个数，若某一相占比超过50%，则认为单相线带过多负荷所引起；否则为其他问题。

3 “低电压”问题解决措施制定

根据对“低电压”问题的成因逻辑判断及分析，系统即可最终的判断问题成因制定措施。

在中压线路问题方面，中压线路负载率偏高采用新出线路分割负荷，降低线路负载率，减少线路压降；无功功率需求偏大或功率因数偏低的情况，建议在中压线路消耗无功功率偏多的负荷位置安装并联无功补偿装置，实现无功功率就地补偿，避免无功功率在线路长距离流动；中压线路供电半径偏长的情况，建议采用中压调压器或可控串补装置，实现线路末端电压得以提升；转供电运行方式所导致的“低电压”问题采用合理优化线路运行方式，避免长期转供电运行，对于存在其他问题的线路，须结合年度规划工作，规划配电网网架完善类项目，提升线路有效转供电能力。

低压台区内部问题方面，对于台区供电半径偏长则应遵循“多布点、小容量”新建台区等方式缩短供电半径；单相线带过多负荷的情况，应采用单相线改成三相四线进行供电；台区三相不平衡问题须对三相负荷电流进行分析，三相电流随时间规律性变化的情况，应采用运维手段调整三相负荷电流，使其达到平衡的效果[12-13]。

配变问题方面，配变重过载或故障问题，应采用新建或换大配变；档位偏低问题采用停电调整变压器档位措施等。其他问题则需要相关人员进行现场核实。

同时，随着国家“碳中和、碳达峰”新能源战略的实施，整县光伏试点工作不断在农村地区实施[14]，供电单位须结合低压台区的“低电压”、重过载问题有引导性的布点屋顶光伏发电设施及配套安装分布式储能装置，综合提升农村配电网电压质量。

4 测试验证与结果分析

“低电压”成因分析及措施制定系统运行后，以列表的形式统计出各相关单位的“低电压”问题台区分析结果。具体台区的问题成因可采用表格导出的方式用以获取，如表1 所示，以某台区#2 公变为例，可以导出该台区中压线路因素、配变因素、台区内部因素等3 方面的具体表征，系统根据表征内容，给出问题的成因分析，并制定相应措施，用于指导工作人员进行解决处理。

表1 系统运行分析结果导出表

经系统分析某台区#2公变为中压线路无功功率传输偏大因素导致台区“低电压”问题，建议在线路合适位置加装并联电容器进行无功补偿，减少线路因大量传输无功功率所导致的线路电压降问题。

系统上线运行效果良好，能有效分析出中压线路因素、配变因素、台区内部因素的具体问题，得出台区“低电压”问题的精准成因，从而有效指导工作人员做出合理的解决措施。

5 结束语

通过设计台区“低电压”自助分析平台，利用现有企业级各类监测系统获取相关信息及参数，根据“低电压”问题成因中的中压线路、配变问题、台区内部问题等3个层面多个因素构建起“低电压”问题成因的逻辑判断流程。依照逻辑判断流程，对台区“低电压”自助分析平台设计提供了有效地算法支撑，并针对各类问题成因，制定了行之有效地解决措施。系统上线运行效果良好，能精准分析判断台区“低电压”问题成因及制定有效解决措施。为工作人员精准快速分析“低电压”问题，制定有效解决措施，提高电压质量等提供了高效支撑性辅助工具。