低壓電網(wǎng)三相電流不平衡治理的技術(shù)發(fā)展

王亮

摘 ?要：本文簡(jiǎn)單分析了低壓電網(wǎng)的三相電流不平衡問題，并以此為切入點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了三相電流不平衡問題治理的重要意義。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司巢湖市供電公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電容型三相電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、電力電子型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)等一系列低壓電網(wǎng)三相電流不平衡治理的常用技術(shù)與措施進(jìn)行闡述，為同行提供參考。

關(guān)鍵詞：低壓電網(wǎng);三相電流不平衡;治理技術(shù)

引言

就當(dāng)前的低壓電網(wǎng)工作情況來看，由于其主要為單相電力用戶提供電能，因此在負(fù)荷電流大小、用電時(shí)間等方面均有著較高的差異性，在這樣的條件下，存在三相電流不平衡問題的概率更高。對(duì)于三相電流不平衡問題而言，其不僅沒有明顯的規(guī)律性、難以實(shí)現(xiàn)前期精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，且會(huì)直接導(dǎo)致對(duì)應(yīng)配電臺(tái)區(qū)的電力服務(wù)質(zhì)量下降，因此需要落實(shí)重點(diǎn)治理，相應(yīng)技術(shù)的探究?jī)r(jià)值也相對(duì)較高。

一、低壓電網(wǎng)的三相電流不平衡分析

對(duì)于三相電流不平衡而言，其主要是指在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。就當(dāng)前的情況來看，引發(fā)三相電流不平衡的原因主要集中在以下幾點(diǎn)：電壓不平衡，從而導(dǎo)致三相電流不平衡;三相、單相負(fù)載不平衡，從而導(dǎo)致三相電流不平衡;相與相之間短路，相與零線短路，從而導(dǎo)致三相電壓、電流不平衡。低壓電網(wǎng)三相電流不平衡會(huì)引起較為明顯的不良后果，如不必要損耗的增加等等，因此需要落實(shí)重點(diǎn)治理。

二、低壓電網(wǎng)三相電流不平衡治理的常用技術(shù)分析

（一）電容型三相電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)

將電力電容器加設(shè)于相線間，可以達(dá)到轉(zhuǎn)移有功功率，并對(duì)三相間的有功功率進(jìn)行平衡的效果;結(jié)合在中性線與相線之間加設(shè)電容器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每一相落實(shí)不等量無功補(bǔ)償，達(dá)到平衡三相之間無功功率的效果。通過這樣的方式，對(duì)低壓電網(wǎng)三相電流進(jìn)行平衡的效果更為理想，切實(shí)落實(shí)對(duì)三相電流不平衡的有效治理，并促使功率因數(shù)呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

對(duì)于這種電容型三相電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)而言，將其應(yīng)用于存在三相電流不平衡、無功不充足的線路治理中具有更高的適用性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器出口端具有的三相電流不平衡問題的治理與改善。但是，需要注意的是，電容型三相電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓線路中所存在的三相電流不平衡問題的治理。

（二）電力電子型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)

對(duì)于電力電子型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)而言，其主要是通過在應(yīng)配電臺(tái)區(qū)內(nèi)加設(shè)有源濾波器、低壓靜止無功補(bǔ)償裝置等設(shè)備達(dá)到治理三相電流不平衡問題的效果，此時(shí)，所引入的裝置設(shè)備均屬于基于大功率可關(guān)斷型電力電子開關(guān)技術(shù)的電能質(zhì)量綜合治理裝置。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，這些綜合治理裝置可以迅速、全面、準(zhǔn)確的完成對(duì)接入?yún)^(qū)域諧波電流、無功、負(fù)序等數(shù)據(jù)的檢測(cè)，并在空間矢量脈寬調(diào)制措施的支持下，生成觸發(fā)脈沖信號(hào)，以此對(duì)晶閘管的運(yùn)行實(shí)施控制[1];此時(shí)，晶閘管輸出與相應(yīng)檢測(cè)電流方向相反且大小相等的補(bǔ)償電流。通過這樣的方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)三相電流不平衡問題的有效治理，還能夠同時(shí)完成對(duì)諧波、無功、電壓波動(dòng)等問題的處理。

對(duì)于這種電力電子型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)而言，將其應(yīng)用于同時(shí)存在三相電流不平衡問題、諧波超限問題、無功不充足問題的線路治理中具有更高的適用性，與前文闡述的治理技術(shù)相同，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器出口端具有的三相電流不平衡問題的治理與改善，但是無法對(duì)低壓線路中所存在的三相電流不平衡問題的治理。

（三）換相開關(guān)型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)

在換相開關(guān)型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)中，其核心在于加設(shè)負(fù)責(zé)切換電流的換相開關(guān)單元，其主要由智能控制終端與多個(gè)換相開關(guān)構(gòu)成，其中，智能控制終端主要承擔(dān)著監(jiān)控電流、發(fā)出換相控制指令的任務(wù)。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，一旦發(fā)現(xiàn)在固定周期范圍內(nèi)，變壓器低壓端的三相電流不平衡程度超出限值，則可以第一時(shí)間對(duì)控制范圍內(nèi)所有的相位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、換相開關(guān)單元電流數(shù)據(jù)的提取，結(jié)合優(yōu)化計(jì)算結(jié)果發(fā)出最佳換相控制指令。多個(gè)換相開關(guān)主要承擔(dān)著對(duì)電流換相指令進(jìn)行執(zhí)行的任務(wù)。實(shí)踐中，在接收到智能控制終端所發(fā)出的換相控制指令后，換相開關(guān)立即結(jié)合指令內(nèi)容落實(shí)換相處理，達(dá)到及時(shí)調(diào)整電流相位的效果，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流不平衡問題的有效治理。

（四）基于NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三相不平衡的智能化治理技術(shù)

現(xiàn)階段，人工智能技術(shù)迅速發(fā)展且在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用，展開電力事業(yè)的角度來看，在低壓電網(wǎng)的三相電流不平衡治理工作中，人工智能技術(shù)也逐步得到深入應(yīng)用，推動(dòng)三相電流不平衡治理、低壓電網(wǎng)管理工作逐步向著智能化的方向發(fā)展。實(shí)踐中，通過引入NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并實(shí)施一定程度的優(yōu)化改良，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相不平衡的智能化調(diào)節(jié)，并賦予相關(guān)技術(shù)以預(yù)測(cè)負(fù)荷的能力[2]。此時(shí)，需在配電臺(tái)區(qū)內(nèi)引入具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)節(jié)裝置。

對(duì)于具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)節(jié)裝置而言，其主要運(yùn)行流程如下所示：裝置啟動(dòng)后，對(duì)負(fù)荷信息落實(shí)全面提取，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)負(fù)荷的預(yù)測(cè);將當(dāng)前的負(fù)荷情況與預(yù)測(cè)負(fù)荷情況發(fā)送至配套控制系統(tǒng)中;在接收到當(dāng)前的負(fù)荷情況與預(yù)測(cè)負(fù)荷情況后，控制系統(tǒng)以此為參考分析、形成最佳換相策略;將相應(yīng)換相策略發(fā)送至換相開關(guān)單元，依托換相開關(guān)單元的執(zhí)行指令達(dá)到調(diào)整電流相位、治理三相電流不平衡問題的效果。

在此過程中，出于對(duì)降低主控單元計(jì)算壓力的考量，需要將自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）移入換相開關(guān)控制器內(nèi)，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)起預(yù)測(cè)負(fù)荷的效果。此時(shí)，換相開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)的獲取，并在電力線載波通信的支持下，將相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給主控單元，為主控單元迅速、準(zhǔn)確形成最佳換相策略提供支持;隨后，再次利用電力線載波通信將形成的最佳換相策略發(fā)送給所有換相開關(guān)，實(shí)施換相[3]。

（五）其他

除了使用上述治理技術(shù)之外，在當(dāng)前的低壓電網(wǎng)三相電流不平衡治理工作中如下幾項(xiàng)措施也較為常用：

第一，當(dāng)檢測(cè)到配電平均負(fù)載率穩(wěn)定在25%以下時(shí)，或是存在由于電壓波動(dòng)較大而導(dǎo)致的季節(jié)性“低電壓”問題，則可以應(yīng)用有載調(diào)容、調(diào)壓配變達(dá)到治理三相電流不平衡的效果。第二，在設(shè)計(jì)新增設(shè)臺(tái)區(qū)配變過程中，應(yīng)當(dāng)著重落實(shí)對(duì)供電半徑、負(fù)載大小、平均分配的考量。第三，如果在檢測(cè)出口電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)其不平衡程度達(dá)到不低于15%的水平，且無法依托管理措施完成相應(yīng)配電臺(tái)區(qū)的優(yōu)化調(diào)整，則可以在對(duì)應(yīng)配電臺(tái)區(qū)內(nèi)引入三相不平衡自動(dòng)調(diào)整裝置。若是發(fā)現(xiàn)存在基于電壓閃變、低電壓諧波、無功補(bǔ)償容量不足等原因的“低電壓”問題，則可以在對(duì)應(yīng)配電臺(tái)區(qū)內(nèi)引入低壓靜止無功發(fā)生器，以此體現(xiàn)出對(duì)三相電流不平衡的治理。第四，如果導(dǎo)致“低電壓”問題發(fā)生原因?yàn)楣╇姲霃较鄬?duì)較大、負(fù)荷壓力較高時(shí)，則可以在對(duì)應(yīng)配電臺(tái)區(qū)內(nèi)引入低壓線路調(diào)整裝置。第五，如果在分析三相電流不平衡問題時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在某相電壓呈現(xiàn)較高水平，且另一相末端電壓偏低，同時(shí)也無法依托管理措施完成相應(yīng)配電臺(tái)區(qū)的優(yōu)化調(diào)整，則可以在對(duì)應(yīng)配電臺(tái)區(qū)內(nèi)引入電網(wǎng)三相不平衡智能調(diào)節(jié)器，以此體現(xiàn)出對(duì)三相電流不平衡的有效治理。

總結(jié)：

綜上所述，就當(dāng)前的實(shí)踐情況來看，電容型三相電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、電力電子型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、換相開關(guān)型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)在實(shí)際治理工作中得到重點(diǎn)應(yīng)用，且結(jié)合智能化技術(shù)的逐步深入應(yīng)用，以及多種配套治理策略的落實(shí)，提升了低壓電網(wǎng)三相電流不平衡問題的治理效率與質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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