低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)分析

馬保 王曉鵬

摘要：在配電系統(tǒng)的運(yùn)行中，影響電能質(zhì)量的因素較多，考慮到電網(wǎng)企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量精細(xì)化管理的要求，以及一些特殊電力用戶對(duì)電能質(zhì)量提出的較高的要求，可以開(kāi)發(fā)出低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，保證配電系統(tǒng)具備合格的電能質(zhì)量。本文系統(tǒng)分析了低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，并介紹了電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)在實(shí)際配電網(wǎng)中的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)? 電能質(zhì)量? 綜合治理? 裝置開(kāi)發(fā)

Guo Network Dengfeng Power Supply Company

MA Bao? WANG Xiaopeng

（Henan Dengfeng Power Supply Company， Dengfeng， Henan Province， 452470 China）

Abstract： In the operation of power distribution system， there are many factors affecting power quality， considering the requirements of Power Quality Management for Grid Enterprises， a comprehensive power quality management system for low-voltage distribution network can be developed to ensure the quality of power distribution system. In this paper， the Development Technology of integrated power quality management system for low voltage distribution network is analyzed， and the application of integrated power quality management system in actual distribution network is introduced.

Key Words： Low-voltage distribution network; Power quality; Comprehensive treatment; Device development

低壓配電網(wǎng)一般采用三相四線的接線方式，由于線路壓降，配電線路的末端電壓容易偏低。同時(shí)由于配電網(wǎng)中單相負(fù)載存在著較大的隨機(jī)性及不確定性，容易使得配電變壓器中出現(xiàn)三相不平衡的情況，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱嚴(yán)重。此外，在配電網(wǎng)中還包括了大量的非線性負(fù)荷，會(huì)使得配電網(wǎng)中含有較高比例的諧波。這些都會(huì)降低電能質(zhì)量的合格水平，需要加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的治理[1]。本文首先分析了低壓配電網(wǎng)中特殊負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量的影響，其次闡述了具體的低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并介紹了系統(tǒng)中各個(gè)功能模塊的運(yùn)行原理，對(duì)于提升電力企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的綜合治理水平具有一定的價(jià)值。

1 低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量

配電網(wǎng)中的負(fù)荷類型較多，既包括了居民負(fù)荷，又包括了大量的工業(yè)負(fù)荷，在發(fā)達(dá)地區(qū)，工業(yè)負(fù)荷占有較高的比重。工業(yè)負(fù)荷及民用負(fù)荷中的特殊負(fù)荷會(huì)給配電網(wǎng)的電能質(zhì)量帶來(lái)了較大的干擾，表1中展示了主要的特殊負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量所帶來(lái)的影響。

一般冶金及化工行業(yè)會(huì)帶來(lái)較大的諧波及電壓閃變問(wèn)題，涉及電機(jī)的負(fù)荷主要是會(huì)給配電網(wǎng)注入一定量的諧波。此外，在實(shí)際的配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理中，還應(yīng)關(guān)注三相不平衡度、電壓合格水平等問(wèn)題[2]。為了優(yōu)化低壓配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量，可以采用電能質(zhì)量綜合優(yōu)化治理與遠(yuǎn)程監(jiān)視裝置，實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境和條件下對(duì)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量的優(yōu)化和調(diào)節(jié)，一次性解決調(diào)壓、補(bǔ)償、不平衡及諧波協(xié)調(diào)控制難題。

2 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

2.1 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在開(kāi)發(fā)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)時(shí)，可遵循集成化與模塊化兼容的開(kāi)發(fā)模式，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能分別由不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在每個(gè)功能模塊中都集成了多個(gè)組件，并且通過(guò)系統(tǒng)集成，可以同時(shí)發(fā)揮電能質(zhì)量治理的作用。

在低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成中，主要包括了電能質(zhì)量綜合優(yōu)化及治理裝置、無(wú)線通信傳輸裝置、遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器等。由于電能質(zhì)量綜合優(yōu)化及治理裝置具備的功能較為豐富，在其中也包括了多個(gè)不同的功能模塊，主要有三相電流檢測(cè)模塊、諧波電流檢測(cè)模塊、無(wú)功功率檢測(cè)模塊、電壓檢測(cè)模塊等[3]。通過(guò)這些模擬量檢測(cè)模塊，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的檢測(cè)。在監(jiān)控服務(wù)器中，包括電壓調(diào)節(jié)模塊、三相調(diào)節(jié)模塊、諧波濾除模塊以及無(wú)功補(bǔ)償模塊等，圖1為低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖。

從圖1的電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，安裝在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的電能質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)之間通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)相互連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交互，服務(wù)器可以向現(xiàn)場(chǎng)的裝置下發(fā)控制指令。在電能質(zhì)量綜合治理裝置中可以內(nèi)置無(wú)線通信網(wǎng)卡，可以租用通信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線傳輸通道，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的服務(wù)器中。在服務(wù)器的網(wǎng)卡中設(shè)置好運(yùn)營(yíng)商指定的網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)地址，保證網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的暢通。

2.2 電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)中各模塊的運(yùn)行原理

在現(xiàn)場(chǎng)的電能質(zhì)量綜合治理裝置中，內(nèi)嵌了橋式逆變器電路，遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器可以通過(guò)控制逆變器電路在交流側(cè)的輸出電流幅值及相位，達(dá)到對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量?jī)?yōu)化的目的。對(duì)于電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)中的三相檢測(cè)模塊，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到配電網(wǎng)中出現(xiàn)了三相不平衡的情況時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的控制指令進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償功能模塊，可以根據(jù)無(wú)功功率的檢測(cè)結(jié)果，遠(yuǎn)程控制電能質(zhì)量治理裝置發(fā)出和配電網(wǎng)中相反的無(wú)功電流，從而起到抵消一部分無(wú)功電流的作用。對(duì)于諧波濾除模塊，也是通過(guò)電能質(zhì)量治理裝置發(fā)出和電網(wǎng)中大小一致、方向相反的電流，從而對(duì)諧波電流進(jìn)行一部分抵消。對(duì)于電壓調(diào)節(jié)模塊，主要是控制裝置所發(fā)出的容性無(wú)功或者感性無(wú)功，來(lái)起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的作用[4]。這樣就可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)安裝一個(gè)電氣裝置，綜合調(diào)節(jié)整個(gè)配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的目的。對(duì)于無(wú)線通信模塊，由于配電線路的地理位置分布較為分散，如果采用無(wú)線通信專網(wǎng)的方式，則建設(shè)成本過(guò)高，一般都是采用無(wú)線通信網(wǎng)卡和遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3 低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢(shì)

通過(guò)開(kāi)發(fā)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及當(dāng)裝置出現(xiàn)異常運(yùn)行情況時(shí)，可以及時(shí)發(fā)出告警信息，從而提醒電能質(zhì)量綜合治理裝置的運(yùn)維人員及時(shí)采取措施加以整治。同時(shí)，通過(guò)該遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行裝置之后的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信，以及對(duì)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行查詢及展示，這樣就方便對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量?jī)?yōu)化補(bǔ)償效果的管理，切實(shí)提高低壓電網(wǎng)電能質(zhì)量治理效果和技術(shù)水平。

在傳統(tǒng)的電能質(zhì)量治理技術(shù)中，普遍存在著電能質(zhì)量調(diào)節(jié)難以精準(zhǔn)化，存在著欠補(bǔ)償或者過(guò)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，IGBT等電力電子開(kāi)關(guān)器件的生產(chǎn)制造技術(shù)也日益成熟，在優(yōu)化及調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，通過(guò)脈沖信號(hào)來(lái)控制電力電子電路中開(kāi)關(guān)器件的通斷，形成所需要的補(bǔ)償電流，用來(lái)對(duì)諧波電流、無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償。這一電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)電能質(zhì)量治理技術(shù)中所存在的不足之處，在實(shí)際的應(yīng)用中也取得了較好的應(yīng)用效果，對(duì)于優(yōu)化電力企業(yè)的電能質(zhì)量發(fā)揮了重要作用，今后低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)將會(huì)在實(shí)際的配電網(wǎng)中得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用[5-6]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的提升，加強(qiáng)低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合治理，將是今后電力企業(yè)配電網(wǎng)管理中的重要工作。通過(guò)采用本文所分析的低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理系統(tǒng)，可以大幅提升配電網(wǎng)中電能質(zhì)量合格水平，在實(shí)際中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

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