低壓三相負荷不平衡臺區(qū)相位識別監(jiān)測方案分析

肖家鍇 黃永聰 王 尉 龔廷志

（1、國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥230022 2、國網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥230022 3、國網(wǎng)六安供電公司，安徽 六安237006）

低壓三相負荷不平衡是電網(wǎng)中較為常見的問題，導致電網(wǎng)出現(xiàn)故障，產(chǎn)生安全隱患。臺區(qū)相位識別監(jiān)測方法可以有效的解決此類問題，便于更好的采取防控措施，避免造成電網(wǎng)出現(xiàn)大面積電路故障，影響電能用戶的正常使用。

1 低壓三相負荷不平衡問題產(chǎn)生的原因

1.1 線路分布設(shè)計。不同的地理情況對配電網(wǎng)線路的分布和設(shè)計也存在較大差異，城鎮(zhèn)建筑群密集度高，線路的分布就會相對密集，電能用戶使用量較大，極易產(chǎn)生低壓三相負荷不平衡的問題。鄉(xiāng)村地理開闊，房屋間距較大，線路的設(shè)計可以相對簡單，缺少相應的防控設(shè)備，若忽然電流增大，不平衡的電流問題也會迅速產(chǎn)生[1]。

1.2 電流負荷過載。如果配電網(wǎng)內(nèi)的電流負荷始終處于超負荷工作的狀態(tài)，也會產(chǎn)生低壓三相負荷不平衡的問題，比如建筑內(nèi)多用戶不間斷使用大功率或超大功率的電氣設(shè)備，導致正常負荷的配電網(wǎng)電流急速增加，線路的損耗也迅速加劇，跳閘、線路燒毀等情況隨之而來。

1.3 缺乏防控措施。低壓三相負荷不平衡問題對配電網(wǎng)和電能用戶的影響較大，但許多情況下防控措施并未得到重視，也有存在許多的防控措施不到位的情況，無法徹底達到對產(chǎn)生的不平衡電流采取有效監(jiān)測和及時的控制，增加了不平衡電流所帶來的危險系數(shù)。

2 低壓三相負荷不平衡問題產(chǎn)生的危害

2.1 增加線路損耗。低壓三相負荷不平衡問題出現(xiàn)時，線路內(nèi)的電流呈不均衡的狀態(tài)，出現(xiàn)單個線路無電流或多股電流并存的情況，提升線路的電流承載壓力，過度的損耗也會不斷增加，當線路無法繼續(xù)承受過多的電流，損耗超負荷，線路也會迅速破損，產(chǎn)生線路安全問題，輕則部分線路停止運作，重則會引發(fā)火災。

2.2 增加設(shè)備負載。如果電流變得不穩(wěn)定，許多設(shè)備也會受到影響。比如變電設(shè)備處理的線路電流忽然增大，加速提升變壓器負載方面的壓力，或者線路內(nèi)電流過大，超過了變壓器的最大承載功率，就會導致設(shè)備損壞。

2.3 造成電器損毀。配電網(wǎng)內(nèi)會有許多的電器接入，如果電流過大，電器內(nèi)部攜帶的變電裝置就會失去作用，無法對電流進行有效控制。超負荷的線路被毀壞，電器的溫度迅速上升，變壓器也會迅速跳閘[2]。如果變壓器處在跳閘的狀態(tài)下反復的執(zhí)行閉合操作，也會增大線路的電流，導致電器內(nèi)部因無法承擔而直接被毀壞。

3 低壓三相負荷不平衡臺區(qū)相位識別監(jiān)測方案的分析

3.1 明確方案核心。低壓三相負荷不平衡問題對電網(wǎng)的影響較為嚴重，其頻發(fā)性的特點，導致始終無法得到有效的解決。想要實現(xiàn)對低壓三相負荷不平衡問題的有效控制，必須要明確問題產(chǎn)生的根源，將臺區(qū)作為基本的入手方面。電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對大面積的供電，主要依賴變壓器對供電范圍的控制，也是導致低壓三相負荷不平衡的根源，因此制定臺區(qū)相位識別監(jiān)測方案是十分必要的。只有做到對臺區(qū)內(nèi)的電流進行有效監(jiān)測才能找到出現(xiàn)低壓三相負荷不平衡的源頭。其中臺區(qū)相位識別監(jiān)測方案中，電流信號的采集是核心內(nèi)容，也是實現(xiàn)相位識別監(jiān)測的數(shù)據(jù)參考。能夠很好的實現(xiàn)在電流不平衡時，對電流相位到電能用戶間的電流情況進行有效監(jiān)測。

3.2 完善采集工作。低壓三相負荷不平衡臺區(qū)相位識別監(jiān)測方案需要針對產(chǎn)生不平衡電流的線路分段進行監(jiān)測，才能確定出現(xiàn)問題的部分。由于臺區(qū)覆蓋范圍交廣，監(jiān)測工作必須通過遠程的方式來實現(xiàn)。采集工作是方案中的首要部分，也是監(jiān)測結(jié)果的重要依據(jù)。首先確定信號同步裝置的范圍，保證臺區(qū)內(nèi)電流的順利通過。電流從首個信號同步裝置流入后，裝置內(nèi)的信號定位功能會迅速采集電流信息，確定電流流向，標注采集的時間，便于與另外一個信號同步裝置內(nèi)的電流信息進行對比。被采集的電流通過模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備進行模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給顯示設(shè)備和信號存儲部分進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，另一個信號同步裝置采取同樣的操作獲得對應的數(shù)字信號，兩者進行相互匹配，完成基本的數(shù)據(jù)信號獲取工作，保證了獲取電流信號的同步性。其次不平衡電流的信號采集完畢后，不能立即傳輸，需要進行相應的處理。臺區(qū)的電流屬于強電流，監(jiān)測設(shè)備需要人為操作，所能夠識別的是弱電信號，因此必須要將強電轉(zhuǎn)換成弱電才能夠在設(shè)備中進行有效傳輸，強電壓信號轉(zhuǎn)換設(shè)備能夠很好的完成該項工作，將獲取到的電流信號中的強電流進行有效的分離，并轉(zhuǎn)換為弱電信號，才不會對設(shè)備及人員造成安全隱患。強電流不僅電流量大，而且電流產(chǎn)生的分量也會十分的明顯，不平衡強電流的電流分量也具有極強的不穩(wěn)定性，將強電流信號轉(zhuǎn)換為弱電流信號后，還需要將電流分量也作出調(diào)整，濾波電路會在強電流信號轉(zhuǎn)換完畢后采取等量的電流分量工作。濾波電路中包含了能夠承受定量電流的電阻，在濾波電路能夠達到的電流分量范圍內(nèi)，保證整體電路正常工作，一旦電流過大，產(chǎn)生的電流分量超過了電阻的最大抗阻能力，就會被電流擊穿，導致電路的損壞，影響信號同步裝置的正常使用，因此電流信號采集量還是必須要控制的。最后采集的電流信號的幅值也需要限制，由限幅電路將采集的電流信號的波形進行有效整理，能夠?qū)⑵渲械恼}沖信號完全的消除，僅保留負脈沖信號，這樣能夠更好的實現(xiàn)對電流信號的限制，避免電流過大損毀設(shè)備，也能夠?qū)@取到的負脈沖信號進行歸納整理，便于實現(xiàn)對電路中不平衡電流的負脈沖信號的匹配。采集到的電流信號得到相應的轉(zhuǎn)換后，兩個信號同步裝置間可以進行通信并將監(jiān)測到的信號進行對比，但兩個裝置要同時保持可通信的狀態(tài)。通信的信號內(nèi)容除信號的基本特征外，還應當將采集的時間共同傳遞出去。信號傳輸前信號同步裝置的通信系統(tǒng)由發(fā)送端口發(fā)出通信指令請求，另一端信號同步裝置的接收端口收到指令請求后迅速予以回應，發(fā)出接收指令，完成相互間的通信指令后，才可以將采集到的信號進行傳輸。傳輸過程中信號還會攜帶采集系統(tǒng)自動生成的時間信息，更好的幫助不同的裝置間進行信號內(nèi)容的匹配，實現(xiàn)對通信系統(tǒng)產(chǎn)生有效的回應。如果雙方通信后得到的信號采集時間不同，則無法進行有效匹配，也不能作為臺區(qū)相位監(jiān)測的依據(jù)。

3.3 分析監(jiān)測情況。信號同步裝置分別接收并成功匹配到相同時段的信號后，得到了大量的數(shù)字信號，由于產(chǎn)生不平衡的電流的關(guān)系，信號形成的基波頻率也有較大差異，需要進行取樣工作，利用變頻功率分析儀、高精度功率分析儀等設(shè)備將采樣部分進行分析、計算。如果取樣部分的基波頻率并無明顯變化，可以排除電路中三相負荷不平衡的情況，轉(zhuǎn)為從線路的質(zhì)量、周邊環(huán)境、分布設(shè)計等方面進行再次詳細分析。線路的質(zhì)量如果存在缺陷，會縮短使用壽命，形成不平衡電流。線路周邊的環(huán)境如果處于施工地附近或者受到強烈溫度變化的影響，也會導致出現(xiàn)三相負荷不平衡。或者由于線路分布設(shè)計問題，線路間缺少保護以及來自其他同類電流的干擾，從而形成電路電流不平衡的情況。如果基波的頻率差異性較大，且十分明顯，那么就可以根據(jù)基波的頻率進行相應的運算，將運算的結(jié)果與其他類能夠產(chǎn)生基波頻率的信號進行對比，找出與之相應的信號種類進行分析，采取對應的處理方式[3]。例如如果取樣信號的基波頻率差異較大，經(jīng)過計算得出存在其他電流干擾，導致產(chǎn)生不平衡電流的情況，相應的工作人員可根據(jù)取樣的時段以及線路的分布情況進行有效的分析，找到出現(xiàn)不平衡電流的具體位置，對現(xiàn)場環(huán)境進行勘察，確定周圍是否存在電路混搭和信號塔等強電流的干擾，根據(jù)具體情況進行現(xiàn)場維修，解決低壓三相負荷不平衡的問題。但進行維修工作前，分析人員要根據(jù)采集到的信號確定電路的供電情況，以設(shè)備調(diào)控為主，減少人工作業(yè)所帶來的危險性。

4 結(jié)論

綜上所述，利用臺區(qū)相位識別監(jiān)測方法能夠有效針對低壓三相負荷不平衡問題進行有效防控，是保證配電網(wǎng)正常運作的重要手段。如果出現(xiàn)三相負荷不平衡情況時，應當迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問題的源頭，及時的采取相應的措施，能夠保持配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，也能最大程度的減少不必要損失的出現(xiàn)概率。