作者：苏立　庄红军　吴瑀　陈志恒　朱明严

来源：《中国新技术新产品》2017年第23期

        摘 要：配电台区在低压配电网中承担着重要的角色，也是供电企业评估降损节能效果的关注对象和考核节点。本文主要介绍一套配电台区节能优化系统，尝试分析现有台区设备的实际运行数据，提出对在运行配电台区的可优化环节，并对未来配网改造提供了数据参考和建议。

        关键词：配电台区；节能优化；评估决策

        中图分类号：TM769 文献标识码：A

        0.引言

        低压配电台区的规划建设一直以来是电网改造中非常重要的一环。在经济飞速发展城镇化建设逐步推进的同时，城网、农网也经历过多次升级和改造，目前低压配电网供电可靠性已达到较高的水平。然而，低压配电网改造及运行时的经济性问题，也一直是业内多年关注并对其深入研究分析的课题。

        目前对现有配电台区的降损工作，常见的有安装无功补偿装置降低无功损耗、季节性调整负荷所在台区/相位平衡负荷降低变压器损耗、优化台区供电半径降低线路损耗、更换容量与负荷不相符的变压器等办法。这些降损办法多数是依靠运行人员的经验及读取计量系统关口值做的判断，相互并没有配合性，并没有分析如何在投入成本和实际成效之间取相对最优方案来达到真正的节能。因此，对现有配电台区的降损节能，应当采用系统性思路，分析现有设备和台区实际运行数据，给出相对更合理更经济的降损优化方案。

        1.研究方案

        配电台区节能系统主要包含数据采集、分析决策、成效验证几部分。

        数据采集：系统通过加装硬件和与现有平台做接口的方式，采集现有配电台区的实时运行数据，主要包括关口高低压侧三相电压电流、关口三相有功无功、变压器运行档位、重要节点运行温度等实时数据，线路线径、供电半径、供电方式、变压器容量、无功设备分组及容量、负荷换相设备信息等台账数据。所有数据经过专家系统过滤分析，剔除无效数据和明显的假数据，真实还原配电台区的实际运行状况。

        分析决策：系统分析实际运行中的三相有功（无功）负荷不平衡度、台区关口无功缺额、变压器出力情况及损耗、大负荷用户及所在相位、线缆接头温度等实际运行数据，计算并做出判断：变压器实际容量是否与铭牌不符；无功设备是否满足需求及补偿方案是否合理；用户负荷相位分配是否合理及负荷换相装置是否能实现调平衡；服役线路是否存在长期过载运行等安全隐患等。根据系统做出的判断，综合配电台区的阶段运行情况，系统给出控制设备动作、更换设备或进行台区改造的优化策略及建议。对接入系统的无功补偿设备和负荷换相设备，根据优化信息，系统发出适当的操作指令，控制现有设备实现闭环自动控制，有效合理利用现有设备，在节能的同时尽量降低投入成本。

        成效验证：系统对配电台区的运行情况建立历史数据库，将关键数据进行记录储存，系统会周期性自动巡检对比历史数据，如果出现预设的异常信息将及时提出告警。在新投入设备时，可以通过系统记录的设备实际运行时间、负载变化、设备动作次数、仿真线损与实际线损的差别等数据来验证投入设备的实际应用效果。

        系统提供强大的报表分析功能，统计无功设备、换相设备实际投运时间和动作次数，对于不能操作的无效设备，与实际需求不同的设备，系统会给出维修、更换或改造的建议。

        2.控制策略

        配电台区节能系统周期性采集台区设备实时运行数据，结合既有设备台账，采用改进的潮流计算技术、解耦叠加优化技术和线损在线仿真分析技术实时还原现场设备运行情况进数据处理分析，使用自定义规则的专家系统，给出优化决策与建议。专家系统规则大致如下：

        （1）周期性巡检配电台区电压电流实时数据，优先保证台区输出三相电压在合格范围内。如不合格，先检查台区内是否有接入的调节电压设备，包括有载分接头、调压器、无功补偿设备如有则下发控制指令，当监测到设备执行命令，则保护闭锁10分钟，保护结束后再进行潮流计算。当电压不合格与无功缺/过补偿同时出现时，则优先控制无功补偿设备进行投切，当无功设备不可控或已全部动作后，再调节其他设备。当电压不合格，台区内无可控设备或设备全部拒动时，则发出告警信息，提示值班/运维人员人工调节变压器档位分接头、手动操作电容器投切等方式进行电压调节。

        （2）在保证电压合格的前提下，系统实时监测三相负荷平衡情况，当有台区出现三相负荷不平衡，即不平衡度大于15%时，系统查找该台区内是否有可转移负荷的设备，包括负荷换相开关和相补电容，如有可控设备则下发控制指令，设备受控正常动作则触发十分钟的闭锁保护，台区下无可控设备或设备拒动时，系统会查询历史数据，对比分析该三相不平衡情况是否周期出现且持续一段时间，如果是则评估调节大负荷用户所在相位的可行性，并将分析结果推送给值班/运维人员，如果是暂态且不规律的负荷不平衡则不告警，而是在运行日志中提出检查用户负荷情况提醒。

        （3）运行过程中系统周期性分析运行数据，并与设备台账做比对出现异常则给出告警或建议。当出现变压器出力情况异常时，进入变压器容量损耗计算程序，将变压器区域时间内的损耗和性能参数与铭牌进行比对，如果出现与铭牌严重不符则提醒运维人员检查变压器实际容量；当台区线路电流超过线路线径额定电流120%或任意相电缆接头温度过高时，进入负荷异常处理程序，分析过载/过温线路历史过载/过温出现次数和持续时间，给出更换线路或调整用户供电方式的建议；当出现负荷换相开关的电压与台区支路电压差异较大时，则进入线路末端电压异常分析程序，分析异常是否时在用电高峰期时周期性出现，提醒运维人员更改用户供电方式，并记入供电半径优化建议策略事例为后续城网改造提供参考依据。

        3.应用小结

        配电台区节能优化系统已经完成开发并试运行3个月，系统接入了两个台区的变压器运行信息采集，包含台区电压电流表、无功补偿柜的控制器和换相开关控制器，翻阅资料并录入了台区的变压器台账、电容器台账、线路线径及线制台账、一次接线图。以上资料在试运行中作为系统判断的依据，系统正常操作了电容器的分组投切和换相开关调整负荷，运行日志中系统给出了现有换相装置仍不能完全解决三相不平衡检查并人工调整的建议。

        因试点台区设备台账准确度及部分设备厂家联系不上等原因，因此试点台区进行了部分现场改造，针对现有系统配网接线图不够完善的情况进行勘查以补足，尽量克服了以往不能完全分析和控制现有设备的不足。随着今后工作的继续推进，历史数据的日趋完善，接入与可控的调节设备越来越多，系统将更真实的分析台区运行情况，有更多的手段，效果也将越来越明显。

        参考文献

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