配網電能質量設備的通信化改造實現

林華章+黃青梅+項新民

摘 要：配網作為電力系統的末端，各地因為實際請不同，其配網發展情況相當不均衡。在文中對我國配網的主要特征以及早期配網電能質量改造現狀進行了分析，介紹了待改造設備的類型，以此為基礎對配網電能質量設備的通信化改造進行了探討。

關鍵詞：配網；電能質量；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.218

1 我國配網的主要特征

隨著國民經濟的快速發展、城鎮化進程日益加快，配網的電能質量問題呈現出新的特點，迫切需要解決[1]。早在“十二五”期間，國家電網公司已經開始對配網進行了新一輪的改造，集中解決農村電網薄弱問題，提高農村電網供電可靠性、旨在完成配網以低電壓為典型代表的電能質量綜合治理[3]。

目前看來，配網處于電力系統的末端，各地配網發展很不均衡，總結起來，配網具有如下幾個主要特征[2]：

（1）中高壓線路網架多為單向輻射式結構，僅部分區域進行了環網改造；（2）配網線路普遍存在線路偏長、導線偏細、分支過多、負荷小且分散的問題；（3）配網用電負荷持續加大，感性大負荷持續增多，部分線路工業用戶不斷增多。

以上原因導致配電網供電質量差、功率因數低、線損大。前期由于資金短缺和安裝條件的限制，配網的電能質量改造一直未能大規模鋪開，直接導致配網無功功率流動頻繁，網損居高不下，電能質量低下，嚴重時甚至無法保證正常供電[3]。

2 早期配網電能質量改造現狀

統計結果表明， 電力系統中的13%的電能損失發生在配電網中，80%的用戶停電是由于配電網故障引起的。對配電網改造和規劃問題進行深入研究，在降低電能損失的同時大幅度提高供電質量和可靠性對促進發展、提高電力部門的經濟效益與競爭能力具有重大的現實意義[1]。

前期，各個省市在配網電能質量治理方面做出了有益的嘗試，這些項目改造普遍存在以下特點[2-3]：

（1）項目多以無功功率優化為目的，多數屬于電容式固定容量補償，過補償、無功倒送問題嚴重，需要人工就地操作、維護工作量很大；

（2）補償電容、交流接觸開關質量欠佳，過電壓和涌流抑制措施不完善，設備損壞率居高不下，部分設備已經損壞退出運行；

（3）工作人員對設備缺乏了解，不能對設備進行有效的維護與故障處理，使得已完成項目設備投入率不高；

（4）現有電能質量改造沒有實現遠方通訊功能，不能對設備的運行狀態進行遠方監測，因此對各臺區自動補償裝置的維護量非常大，實際運行情況沒有得到及時的管理。

隨著技術的日趨成熟，電能質量改造設備功能逐漸完善、產品質量趨于穩定，這樣以來對改造設備的管理就提出了更高的要求。為減輕現場運維人員的勞動強度，提高設備的智能化水平，適應電網的智能化管理要求，本文提出一種低成本的、簡便可行的適用于電能質量改造設備的通信化改造方案。

3 待改造設備的類型

目前主流的電能質量改造設備并聯接入電網（少數設備串聯入電網，比如高低壓串聯補償、調壓變壓器），并采集電網側或者負載側的電壓電流信號[4]，經分析運算得到改造節點需要注入的補償需求量。

具體來說，有待進行通信化改造的設備包含但是不限于線路無功補償裝置、線路串聯補償裝置、線路并聯補償裝置、三相平衡裝置、線路調壓器、高低壓靜止無功發生器、有源濾波器等改造設備。本文提到的通信化改造可以方便的囊括傳統的改造設備和新式的改造設備，既能覆蓋存量設備又能覆蓋增量設備。

4 設備通信化改造方案

設備的通信化改造旨在實現改造節點的實時信息采集、設備狀態采集、歷史數據回調，實現信息遠程傳輸，必要的時候可以亦可以實現設備的遠程控制，是實現電網設備的可視化和可控化的前提條件。

改造設備的通信實現需要配合設備本體上的信號采集、信息存儲和控制執行單元進行工作，對于該部分功能缺失的設備，需要增設對應的功能單元。設備通信改造必需的功能單元主要包括：

（1）節點典型電氣參數采集單元。主要包括電壓、電流等各類電氣參量的信息采集及存儲，對于需要進行潮流方向鑒別的設備來說，設備的進出口均需設置電氣參數采集單元；

（2）改造設備操作單元指令接收功能。為了實現遠程控制，設備的操作單元需要接收來自監控系統的控制指令，并且該指令可以控制操作單元的運行、退出以及補償進度。補償進度的變化應實時反應在狀態監控信息中。為避免誤操作，遠程控制類指令可設置授權權限；

（3）改造設備參數設置功能。為了實現遠程參數設置，設備需要接收來自后臺監控系統的參數下發。該功能在有授權的情況下完成，并且有關基礎通信連接的功能不能進行遠程修改，以避免修改后通信鏈接失效；

（4）節點補償狀態監控信息上傳。該部分主要將改造設備的狀態信息以及補償進度上傳至監控系統。該部分功能僅具有瀏覽權限，可設置為相對開放的權限，方便所有工作人員隨時查看設備狀態，分析系統故障。

5 通信化改造的好處

設備的通信化改造實現了設備信息共享，為優化設備管理，降低系統運維成本提供了便捷條件：

（1）便于線路狀態及設備改造效果的統一調度和管理，方便實時全面地掌握線路狀態；（2）便于各個、各類電能質量設備的集中協調，可以實現全局統籌考慮，優化線路改造效果；（3）遠程化的設備瀏覽、管理模式，切實降低了線路管理成本和設備巡視的人力成本；（4）為故障類型查找、故障點定位提供了基礎數據，遠程控制功能還可以快速隔離設備故障。

參考文獻：

[1]徐晶.配電網改造與近期規劃[D].天津大學，2007（07）.

[2]賴毅.農網配電線路無功自動監控與補償系統研究[D].電子科技大學，2012（05）.

[3]趙文忠.農村配電網實用無功補償技術綜述[J].低壓電器， 2010（03）：34-38.

[4]劉建國.農網中壓配電線路無功補償配置的研究[D].華北電力大學，2010（04）.endprint