配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

路軍，程樂(lè)峰，余濤

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060；2. 華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東 廣州 510640）

配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

路軍1，程樂(lè)峰2，余濤2

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東 肇慶 526060；2. 華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東 廣州 510640）

為了解決線路末端低電壓?jiǎn)栴}，設(shè)計(jì)了一種配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)裝置、開(kāi)關(guān)控制單元和變壓器。通過(guò)對(duì)配變低壓側(cè)線路的電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電壓值超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)根據(jù)預(yù)定的變壓器比例對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)壓。在電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)自動(dòng)投入變壓器進(jìn)行變壓，電壓正常時(shí)則自動(dòng)退出，通過(guò)旁路對(duì)用戶側(cè)進(jìn)行供電，使其電壓質(zhì)量得到有效提升。利用該系統(tǒng)在高要市某配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，試驗(yàn)表明用戶側(cè)低電壓?jiǎn)栴}得到了有效解決，保證了電壓合格率，對(duì)其他支路用戶電壓影響小，保障了配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

配電網(wǎng)；低壓臺(tái)區(qū)；智能；調(diào)壓器；控制系統(tǒng)；配網(wǎng)自動(dòng)化

0 引言

低電壓會(huì)嚴(yán)重影響到用戶用電，影響客戶滿意，對(duì)于低壓臺(tái)區(qū)眾多的地區(qū)，長(zhǎng)期低電壓對(duì)居民生活影響尤其嚴(yán)重[1-5]。以肇慶為例，通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，肇慶地區(qū)共有低電壓臺(tái)區(qū)1592個(gè)，若采取常規(guī)手段改造來(lái)解決低電壓?jiǎn)栴}，則資金缺口巨大，按目前每年的投資，要較長(zhǎng)時(shí)間才能全面解決。低電壓臺(tái)區(qū)具有如下特點(diǎn)：低壓供電線路半徑長(zhǎng)、導(dǎo)線線徑小、低壓時(shí)間短、用電電量小。經(jīng)調(diào)查，肇慶全市共有1219個(gè)低電壓臺(tái)區(qū)供電半徑超過(guò)500米，占低壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的76.57%；部分低壓線路長(zhǎng)達(dá)2～3千米。低電壓臺(tái)區(qū)主干線路線徑低于50mm2，占低壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的84.55%，主干線路線徑低于35mm2占低壓臺(tái)區(qū)總數(shù)的71.42%。在煮飯等用電負(fù)荷高峰期，電壓由正常值降到198V以下，甚至170V左右，持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)3個(gè)小時(shí)。低電壓臺(tái)區(qū)中月用電量在5000度以下占83.2%，相當(dāng)部分自然村用戶數(shù)在30戶左右，村平均月用電量不足1500度。

據(jù)調(diào)查，對(duì)于肇慶，目前解決低電壓?jiǎn)栴}的主要手段為更換低壓導(dǎo)線增大線徑或加裝新變壓器縮短供電半徑，但存在改造資金缺口大、解決時(shí)間長(zhǎng)、投資效益低的問(wèn)題[6-8]。將全局的低壓臺(tái)區(qū)全部改造，改造金額約需8個(gè)億，2012年投入低壓改造資金不足1個(gè)億，資金缺口大。按計(jì)劃解決全部低電壓?jiǎn)栴}約5年，項(xiàng)目從立項(xiàng)到實(shí)施一般超過(guò)一年，不能快速解決低電壓抱怨問(wèn)題。在每年有限的資金中，把大量資金用在改造電量少、低電壓持續(xù)時(shí)間短的臺(tái)區(qū)，投資效益低。因此，需要打破常規(guī)，跳出原有模式，采用投退調(diào)壓器的方式來(lái)應(yīng)對(duì)目前調(diào)壓器的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)調(diào)查，市場(chǎng)上常規(guī)調(diào)壓器采用調(diào)節(jié)抽頭變比調(diào)壓，工作環(huán)境要求高；試驗(yàn)性的調(diào)壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜，效果不明顯?，F(xiàn)有調(diào)壓器不適用于農(nóng)村配網(wǎng)運(yùn)行安裝方便、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、電壓波動(dòng)量大、經(jīng)濟(jì)耐用的特點(diǎn)[9-11]。

基于此，本文研發(fā)一種配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓器，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。該調(diào)壓器設(shè)計(jì)了旁路接觸器，通過(guò)檢測(cè)到配電變壓器的低壓側(cè)線路電壓，并根據(jù)配電變壓器的低壓側(cè)線路電壓控制變壓器的投退（當(dāng)電壓偏低時(shí)，自動(dòng)投入調(diào)壓器進(jìn)行升壓，使供電電壓提高，符合電壓要求；當(dāng)電壓屬于正常范圍時(shí)，通過(guò)旁路供電，供電電壓滿足要求。所以在電壓水平滿足要求時(shí)，調(diào)壓器不投入運(yùn)行，直接消除了這期間調(diào)壓器的運(yùn)行損耗，起到了顯著的節(jié)能效果，而對(duì)系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行分相調(diào)控，同時(shí)也解決了三相不平衡的問(wèn)題；同時(shí)該裝置采用油浸式自耦調(diào)壓器，使調(diào)壓器運(yùn)行時(shí)的冷卻及節(jié)能效果更好。所以本文所開(kāi)發(fā)的低壓智能調(diào)壓器在解決農(nóng)村電網(wǎng)380V線路低壓?jiǎn)栴}是非常有效的，對(duì)改善農(nóng)村電網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)電壓水平有著直接的效益，具有意義重大的工程價(jià)值。

1 臺(tái)區(qū)電壓偏低原因分析

農(nóng)村地區(qū)地域廣闊，用電負(fù)荷分散。臺(tái)區(qū)電壓偏低主要原因是[10-12]：電源布點(diǎn)不足、線路供電半徑過(guò)大以及重過(guò)載。而臺(tái)區(qū)電壓偏低主要有兩種情況：1）臺(tái)區(qū)首端電壓偏低；2）臺(tái)區(qū)首端電壓合格末端電壓偏低。下面就這2種情況簡(jiǎn)要分析如下。

1.1 臺(tái)區(qū)首端電壓偏低

臺(tái)區(qū)首端電壓偏低主要原因在于，配變上級(jí)電源10kV線路電壓偏低，配變檔位選擇不正確等[12，13]。因此，解決臺(tái)區(qū)首端電壓偏低措施：一是通過(guò)完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，縮短10kV線路供電長(zhǎng)度，或者采用10kV升壓器，解決10kV線路末端電壓偏低問(wèn)題；二是根據(jù)負(fù)荷特性，調(diào)控變電站10kV母線電壓，或者調(diào)整配變檔位。

1.2 臺(tái)區(qū)末端用戶電壓偏低

臺(tái)區(qū)末端用戶電壓偏低的主要原因則在于，低壓無(wú)功補(bǔ)償不足、臺(tái)區(qū)配變重過(guò)載、負(fù)荷三相不平衡、低壓線路供電半徑過(guò)大等[14，15]。解決此類低電壓?jiǎn)栴}，一方面加快重過(guò)載配變及負(fù)荷三相不平衡的臺(tái)區(qū)改造；另一方面合理配置低壓無(wú)功補(bǔ)償容量，在無(wú)功基本平衡的情況下，針對(duì)農(nóng)村低電壓?jiǎn)栴}推廣應(yīng)用低壓調(diào)壓器，改善用戶電壓質(zhì)量。對(duì)于不滿足低壓調(diào)壓器應(yīng)用條件時(shí)，可采用拆分臺(tái)區(qū)，減少低壓線路供電半徑，或者增大低壓線路線徑方法。

由于采用低壓調(diào)壓器投資小，項(xiàng)目周期短，所以優(yōu)先考慮采用低壓調(diào)壓器。調(diào)壓器是電力供應(yīng)系統(tǒng)中關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換、電流分配傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，調(diào)壓器的正確運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。

在傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)側(cè)直接提供單相電壓或三相電壓給用戶側(cè)，為了有效使得用戶側(cè)的輸出電壓達(dá)到額定的某一電壓，需要增加調(diào)壓器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的單相電壓或三相電壓進(jìn)行變壓調(diào)控[16-19]。但是，在電網(wǎng)側(cè)提供三相電壓的過(guò)程中，電網(wǎng)側(cè)A相、B相、C相輸出端的電壓會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生不同的波動(dòng)變化，如果此時(shí)利用調(diào)壓器同時(shí)對(duì)電網(wǎng)側(cè)三相電壓進(jìn)行變壓，電網(wǎng)側(cè)處于低壓工作狀態(tài)的相電壓會(huì)在調(diào)壓器作用下進(jìn)一步升壓提供正常電壓給用戶側(cè)，電網(wǎng)側(cè)處于正常工作狀態(tài)的相電壓會(huì)在調(diào)壓器作用下進(jìn)一步升壓提供給用戶側(cè)，造成提供給用戶側(cè)的電壓過(guò)高的問(wèn)題，不利于電網(wǎng)側(cè)三相電壓在輸出過(guò)程中的平衡。

1.3 農(nóng)村低電壓?jiǎn)栴}解決思路

有針對(duì)性的分相調(diào)壓，利用電壓繼電器檢測(cè)線路各相電壓情況，并利用檢測(cè)結(jié)果控制交流接觸器，進(jìn)而控制調(diào)壓器分相投退。利用此方法，本文研發(fā)一種配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)村電網(wǎng)。當(dāng)臺(tái)區(qū)某一相處于峰期時(shí)，某一相電壓偏低，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的功能模塊檢測(cè)電壓到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，自動(dòng)投入某一相調(diào)壓器，使臺(tái)區(qū)某一相電壓提高，并符合電壓要求。當(dāng)臺(tái)區(qū)處于谷期時(shí)，功能模塊檢測(cè)某一相電壓達(dá)到某另一數(shù)值時(shí)，自動(dòng)退出某一相調(diào)壓器，通過(guò)旁路供電，臺(tái)區(qū)電壓滿足要求。有效克服了三相不平衡時(shí)，為了提高低壓相的電壓將正常相的電壓提升為過(guò)高電壓的問(wèn)題，達(dá)到了“專相”提升電壓的效果，使得用戶端三相電壓能夠平衡。當(dāng)某一相調(diào)壓器退出時(shí)，某一相調(diào)壓器處于隔離狀態(tài)，避免了某一相調(diào)壓器退出時(shí)一端帶電引起的空載損耗，在節(jié)能方面有極大的提高。本實(shí)用新型投資小，見(jiàn)效快，有效解決了農(nóng)村低電壓的問(wèn)題，真正達(dá)到了“小投資解決大問(wèn)題”的效果[6，20，21]。

2 理論模型計(jì)算

2.1 低壓臺(tái)區(qū)簡(jiǎn)化模型

農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)電壓偏低有兩種情況：一種是臺(tái)區(qū)首端電壓偏低導(dǎo)致臺(tái)區(qū)整體電壓偏低，另一種是臺(tái)區(qū)首端電壓合格末端電壓偏低。針對(duì)這兩類低電壓臺(tái)區(qū)，分析評(píng)估在不同條件下低壓調(diào)壓器接入后對(duì)用戶電壓的改善效果，論證應(yīng)用調(diào)壓器的可行性及適用條件。調(diào)壓效果分析采用的低壓臺(tái)區(qū)簡(jiǎn)化模型如圖1所示。

圖1 低壓臺(tái)區(qū)等效模型Fig.1 Equivalent model of low-voltage area

臺(tái)區(qū)配變?nèi)萘?0kVA，線徑35mm2，負(fù)荷沿線路均勻分布，三相負(fù)荷平衡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%臺(tái)區(qū)低壓線路半徑不超過(guò)2km，因此，在低壓臺(tái)區(qū)等效模型中，線路長(zhǎng)度取2km。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定220V電壓等級(jí)電壓合格范圍為198～235V，故設(shè)定調(diào)壓器動(dòng)作值為198V。為保證調(diào)壓后電壓不超過(guò)235V上限，則調(diào)壓器變比不應(yīng)超過(guò)235/198=1.18。

調(diào)壓器變比最高為1：1.18，用戶電壓過(guò)低的情況下使用調(diào)壓器升壓，仍無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。故安裝點(diǎn)電壓應(yīng)不低于198/1.18=168V。

2.2 臺(tái)區(qū)首端電壓偏低情況

影響臺(tái)區(qū)首端電壓偏低的主要因素是上級(jí)電源10kV線路電壓偏低。因此，針對(duì)臺(tái)區(qū)首端電壓偏低導(dǎo)致臺(tái)區(qū)整體電壓偏低情況，測(cè)試調(diào)壓器調(diào)壓效果時(shí)可暫不考慮臺(tái)區(qū)功率因素、負(fù)載率等其他因素對(duì)用戶電壓的影響，對(duì)在臺(tái)區(qū)首端位置安裝調(diào)壓器進(jìn)行效果評(píng)估。

測(cè)試條件：臺(tái)區(qū)首端電壓196V，功率因素0.8，配變負(fù)載率60%，總負(fù)荷30kVA，調(diào)壓前臺(tái)區(qū)各節(jié)點(diǎn)電壓偏低。在距離臺(tái)區(qū)首端0.4km處加裝調(diào)壓器，最大調(diào)壓范圍+15%，如下圖2所示。

圖2 低壓臺(tái)區(qū)等效模型及調(diào)壓器安裝位置Fig.2 Equivalent model of low-voltage areaand the voltage regulator installing position

調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)電壓、視在功率、線損對(duì)比如下表1所示。

表1 調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.1 Measuring data comparison of each node before and after the voltage regulation

由上表可見(jiàn)，在臺(tái)區(qū)首端加裝調(diào)壓器，調(diào)壓后各節(jié)點(diǎn)電壓提高約15%，配變負(fù)載率提高約10%，節(jié)點(diǎn)3～5電壓低于電燈正常工作所需的180V，調(diào)壓效果不理想。因此，在臺(tái)區(qū)首端電壓偏低情況下，加裝調(diào)壓器不能有效改善全部用戶電壓質(zhì)量。

2.3 臺(tái)區(qū)首端電壓合格末端用戶電壓偏低情況

臺(tái)區(qū)首端電壓合格，影響臺(tái)區(qū)末端用戶電壓偏低的主要因素有線路供電長(zhǎng)度、功率因數(shù)、配變負(fù)載率等。在此，著重考慮在長(zhǎng)線路情況下，臺(tái)區(qū)功率因數(shù)、配變負(fù)載率對(duì)調(diào)壓效果的影響。

（1）測(cè)算功率因數(shù)對(duì)調(diào)壓效果的影響

測(cè)試條件：臺(tái)區(qū)首端電壓230V，配變負(fù)載率60%，總負(fù)荷30kVA，調(diào)壓前節(jié)點(diǎn)4、節(jié)點(diǎn)5電壓偏低。在距離線路首端1.2km處加裝調(diào)壓器，最大調(diào)壓范圍＋15%，如下圖3所示。

圖3 在距離線路首端1.2km處加裝調(diào)壓器Fig.3 install the voltage regulator at the distance of 1.2km from the beginning of the line

在配變功率因數(shù)0.8情況下，調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)電壓、視在功率、線損對(duì)比見(jiàn)表2。

在配變功率因數(shù)0.7情況下，調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)電壓、視在功率、線損對(duì)比見(jiàn)表3。

由表2、表3可見(jiàn)，功率因數(shù)為0.7時(shí)，調(diào)壓器投入后，節(jié)點(diǎn)3電壓由180.6V下降到175.3 V，低于電燈正常工作所需的180V，調(diào)壓效果不理想。在功率因數(shù)為0.8，臺(tái)區(qū)無(wú)功相對(duì)平衡情況下，調(diào)壓器投入后，提升臺(tái)區(qū)末端電壓，調(diào)壓效果較好。

表2 配變功率因素為0.8情況下的調(diào)壓前后 各節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.2 Measuring data comparison of each node before and after the voltage regulation in case that the power factor of transformer is set 0.8

表3 配變功率因素為0.7情況下的調(diào)壓前后 各節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.3 Measuring data comparison of each node before and after the voltage regulation in case that the power factor of transformer is set 0.7

（2）測(cè)算配變負(fù)載率對(duì)調(diào)壓效果的影響

測(cè)算條件：臺(tái)區(qū)首端電壓230V，功率因素0.8，總負(fù)荷30kVA，調(diào)壓前節(jié)點(diǎn)4、節(jié)點(diǎn)5電壓偏低。在距離線路首端1.2km處加裝調(diào)壓器，最大調(diào)壓范圍+15%。

在配變負(fù)載率80%情況下，調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)電壓、視在功率、線損對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 配變負(fù)載率為80%情況下的調(diào)壓前后 各節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.4 Measuring data comparison of each node before and after the voltage regulation in case that the load rate of transformer is 80%

在配變負(fù)載率70%情況下，調(diào)壓前后各節(jié)點(diǎn)電壓、視在功率、線損對(duì)比如見(jiàn)表5。

表5 配變負(fù)載率為70%情況下的調(diào)壓前后 各節(jié)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.5 Measuring data comparison of each node before and after the voltage regulation in case that the load rate of transformer is 70%

由表4、表5可見(jiàn)，在配變負(fù)載率80%情況下，節(jié)點(diǎn)3電壓調(diào)壓后只有177.7V，已低于電燈正常工作所需的180V。因此，在配變負(fù)載率為70%的情況下，調(diào)壓器投入后，能夠明顯改善臺(tái)區(qū)末端電壓質(zhì)量。

2.4 低壓調(diào)壓器使用條件

根據(jù)低壓調(diào)壓器工作原理，應(yīng)用低壓臺(tái)區(qū)等效模型進(jìn)行理論分析計(jì)算，測(cè)算得到低壓調(diào)壓器使用條件如下：

1）用戶端電壓不得低于168V；

2）臺(tái)區(qū)首端電壓合格；

3）配變功率因數(shù)不宜低于0.8；

4）配變平均負(fù)載率不宜高于70%。

所以當(dāng)?shù)蛪号_(tái)區(qū)滿足以上條件的情況下，出現(xiàn)低壓?jiǎn)栴}可以采用低壓調(diào)壓控制系統(tǒng)，即調(diào)壓器來(lái)進(jìn)行有效改善。

3 低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 三相調(diào)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于前面對(duì)配電臺(tái)區(qū)低壓原因的分析，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種三相調(diào)壓控制系統(tǒng)，應(yīng)用穩(wěn)定，可靠性高，有效克服了三相電壓輸出的不平衡。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所設(shè)計(jì)的三相調(diào)壓控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括：調(diào)壓器、控制器單元、第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器、第五接觸器和第六接觸器。其中，

調(diào)壓器的輸入端分別連接第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器，而第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器分別連接電網(wǎng)側(cè)輸電線的A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線；調(diào)壓器的輸出端與用戶側(cè)輸電線連接；控制器單元的檢測(cè)端與A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線連接，分別用于檢測(cè)A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線電壓；控制器單元的控制端分別連接第一至第六接觸器，用于控制它們的通斷；電網(wǎng)側(cè)輸電線分別通過(guò)第四接觸器、第五接觸器和第六接觸器與用戶側(cè)輸電線連接，用于提供電壓給用戶側(cè)輸電線。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 三相調(diào)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)Fig.4 design architecture of three-phase voltage regulation control system

三相調(diào)壓控制系統(tǒng)通過(guò)分別對(duì)A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線電壓進(jìn)行檢測(cè)，配合控制器單元對(duì)各接觸器的通斷進(jìn)行控制，使得在A相輸電線、B相輸電線或C相輸電線電壓處于低壓狀態(tài)時(shí)，通過(guò)控制相應(yīng)的接觸器的通斷狀態(tài)，配合調(diào)壓器單獨(dú)對(duì)A相輸電線、B相輸電線或C相輸電線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，而防止因其中一相輸電線電壓降低而同時(shí)對(duì)三相輸電線進(jìn)行調(diào)壓，應(yīng)用穩(wěn)定，可靠性高，有效克服了電網(wǎng)側(cè)三相輸電線電壓輸出的不平衡；同時(shí)，通過(guò)第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器的通斷來(lái)分別讓A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線單獨(dú)與調(diào)壓器進(jìn)行連接，使得調(diào)壓器不需要使用時(shí)，能有效避免調(diào)壓器輸入端與電網(wǎng)側(cè)輸電線連接造成的損耗，更利于節(jié)能。

其中控制器單元分別對(duì)A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線電壓進(jìn)行檢測(cè)分析，當(dāng)A相輸電線、B相輸電線或C相輸電線電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器單元控制第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器、第五接觸器和第六接觸器的通斷，使得電網(wǎng)側(cè)輸電線電壓經(jīng)調(diào)壓器升壓后提供給用戶側(cè)輸電線。

具體地，控制器單元的結(jié)構(gòu)原理圖如下圖5所示，控制器單元包括處理器和電壓檢測(cè)電路，處理器為單片機(jī)、ARM芯片、PFGA芯片或DSP芯片，電壓檢測(cè)電路的輸入端對(duì)應(yīng)控制器單元的檢測(cè)端，處理器的輸出端對(duì)應(yīng)控制器單元的控制端，電壓檢測(cè)電路的輸入端連接A相輸電線、B相輸電線和C相輸電線，用于分別檢測(cè)A相輸電線、B相輸電線和C相輸電線電壓；處理器的輸入端連接電壓檢測(cè)電路的輸出端，處理器分別對(duì)A相輸電線、B相輸電線、C相輸電線電壓進(jìn)行檢測(cè)分析，處理器的輸出端連接第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器、第五接觸器和第六接觸器，用于控制第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、第四接觸器、第五接觸器和第六接觸器的通斷。即A相電壓檢測(cè)電路用以檢測(cè)A相輸電線電壓并發(fā)送信號(hào)給處理器，B相電壓檢測(cè)電路用以檢測(cè)B相輸電線電壓并發(fā)送信號(hào)給處理器，C相電壓檢測(cè)電路用以檢測(cè)C相輸電線電壓并發(fā)送信號(hào)給處理器。

圖5 控制器單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.5 design architecture of the controller unit

3.2 雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)電力供應(yīng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)側(cè)直接提供單相電壓或三相電壓給用戶側(cè)，為了有效使得用戶側(cè)的輸出電壓達(dá)到額定的某一電壓，需要增加調(diào)壓器對(duì)電網(wǎng)側(cè)的單相電壓或三相電壓進(jìn)行變壓調(diào)控。

在電網(wǎng)側(cè)提供的三相電壓的某一相或兩相電壓處于低壓狀態(tài)時(shí)，調(diào)壓器會(huì)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的三相電壓同時(shí)進(jìn)行升壓提供給用戶側(cè)，如此，會(huì)造成電網(wǎng)側(cè)處于正常工作狀態(tài)的相電壓會(huì)在調(diào)壓器作用下進(jìn)一步升壓提供給用戶側(cè)，造成提供給用戶側(cè)的電壓過(guò)高的問(wèn)題，不利于電網(wǎng)側(cè)三相電壓在輸出過(guò)程中的平衡。

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)，應(yīng)用穩(wěn)定，可靠性高，有效控制調(diào)壓器與電網(wǎng)側(cè)輸電線間的通斷，克服了三相電壓輸出的不平衡。

設(shè)計(jì)的雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括：調(diào)壓器、控制器單元、第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元。其中，調(diào)壓器的輸入端連接第一開(kāi)關(guān)單元，第一開(kāi)關(guān)單元連接電網(wǎng)側(cè)輸電線調(diào)壓器為油浸式感應(yīng)電壓器，公共繞組和二次繞組之間充滿變壓器油，調(diào)壓器在運(yùn)行中，靠近公共繞組和二次繞組的變壓器油受熱后溫度升高，體積膨脹，比重減小而上升，經(jīng)冷卻裝置冷卻后再進(jìn)入調(diào)壓器油箱的底部，從而形成油的循環(huán)，在循環(huán)過(guò)程中，將熱量散發(fā)給冷卻裝置，從而使公共繞組和二次繞組得到冷卻，負(fù)荷能力變強(qiáng)。

調(diào)壓器為雙繞組感應(yīng)調(diào)壓器，并設(shè)置有公共繞組和二次繞組，其公共繞組置于定子上，用于調(diào)壓器的原邊；調(diào)壓器的二次繞組置于轉(zhuǎn)子上，用于調(diào)壓器的副邊；公共繞組一端連接第一開(kāi)關(guān)單元，公共繞組另一端與二次繞組一端連接，二次繞組另一端連接用戶側(cè)輸電線。

圖6 雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)Fig.6 the architecture design diagram of double winding voltage control system

控制器單元的檢測(cè)端與電網(wǎng)側(cè)輸電線連接，用于檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)輸電線電壓；控制器單元的控制端分別連接第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元，用于控制第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元的通斷；電網(wǎng)側(cè)輸電線通過(guò)第二開(kāi)關(guān)單元與用戶側(cè)輸電線連接，用于提供電壓給用戶側(cè)輸電線。

該雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)可解決調(diào)壓器散熱問(wèn)題，該系統(tǒng)調(diào)壓器的輸入端連接第一開(kāi)關(guān)單元，第一開(kāi)關(guān)單元連接電網(wǎng)側(cè)輸電線；調(diào)壓器為雙繞組感應(yīng)調(diào)壓器，調(diào)壓器設(shè)置有公共繞組和二次繞組，調(diào)壓器的公共繞組一端連接第一開(kāi)關(guān)單元，公共繞組另一端與二次繞組一端連接，二次繞組另一端連接用戶側(cè)輸電線；控制器單元與電網(wǎng)側(cè)輸電線連接；控制器單元分別連接第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元。該雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖6所示。

3.3 自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在電網(wǎng)側(cè)提供的三相電壓的某一相或兩相電壓處于低壓狀態(tài)時(shí)，調(diào)壓器會(huì)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的三相電壓同時(shí)進(jìn)行升壓提供給用戶側(cè)，如此，會(huì)造成電網(wǎng)側(cè)處于正常工作狀態(tài)的相電壓會(huì)在調(diào)壓器作用下進(jìn)一步升壓提供給用戶側(cè)，造成提供給用戶側(cè)的電壓過(guò)高的問(wèn)題，不利于電網(wǎng)側(cè)三相電壓在輸出過(guò)程中的平衡。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，還需設(shè)計(jì)一種自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)，應(yīng)用穩(wěn)定，可靠性高，有效控制調(diào)壓器與電網(wǎng)側(cè)輸電線間的通斷，克服了三相電壓輸出的不平衡。

該自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)，包括調(diào)壓器、控制器單元、第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元。其中，調(diào)壓器的輸入端連接第一開(kāi)關(guān)單元，第一開(kāi)關(guān)單元連接電網(wǎng)側(cè)輸電線。自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與雙繞組調(diào)壓控制系統(tǒng)類似，其中調(diào)壓器電路結(jié)構(gòu)原理圖如圖7所示。

圖7 調(diào)壓器電路結(jié)構(gòu)原理圖Fig.7 circuit structure schematic diagram of double winding voltage control system

所設(shè)計(jì)的自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)，具有如下幾點(diǎn)特征。

1）該系統(tǒng)中一次繞組為從單繞組中抽出部分線匝構(gòu)造，用于調(diào)壓器的原邊；二次繞組為包括一次繞組的抽出部分線匝在內(nèi)的單繞組構(gòu)造，用于調(diào)壓器的副邊。

2）調(diào)壓器為油浸式自耦變壓器，一次繞組和二次繞組之間充滿變壓器油。

3）系統(tǒng)中控制器單元包括處理器和電壓檢測(cè)電路，電壓檢測(cè)電路的輸入端對(duì)應(yīng)控制器單元的檢測(cè)端，處理器的輸出端對(duì)應(yīng)控制器單元的控制端。并且，電壓檢測(cè)電路的輸入端連接電網(wǎng)側(cè)輸電線，用于檢測(cè)電網(wǎng)側(cè)輸電線電壓；處理器的輸入端連接電壓檢測(cè)電路的輸出端，輸出端連接第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元，用于控制第一開(kāi)關(guān)單元和第二開(kāi)關(guān)單元的通斷。

4）系統(tǒng)中處理器為單片機(jī)、ARM芯片、PFGA芯片或DSP芯片。

自耦調(diào)壓控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電網(wǎng)側(cè)輸電線電壓進(jìn)行檢測(cè)，配合控制器單元對(duì)第一接觸器和第二接觸器的通斷進(jìn)行控制，使得在電網(wǎng)側(cè)輸電線電壓處于低壓狀態(tài)時(shí)，通過(guò)調(diào)壓器讓用戶側(cè)輸電線電壓得到有效提高；并配合采用油浸式自耦變壓器設(shè)計(jì)，利用變壓器油的絕緣性、導(dǎo)熱性特點(diǎn)將單繞組進(jìn)行冷卻，有效解決了調(diào)壓器散熱問(wèn)題，同時(shí)，單繞組的溫升低，承載負(fù)荷能力變強(qiáng)，使得在同樣的額定容量下，自耦變壓器的尺寸較小，重量輕，占地面積小，維護(hù)方便，便于運(yùn)輸和安裝。

4 低壓智能調(diào)壓器的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

在配電網(wǎng)中，目前較為普遍的一種現(xiàn)象是：一個(gè)臺(tái)區(qū)往往要分出幾條支線，每個(gè)支線供一個(gè)較遠(yuǎn)小村落用電，每個(gè)支線上用戶都在30戶以下，用戶比較分散，用電負(fù)荷在10kw左右，負(fù)荷波動(dòng)相別不定，有時(shí)A相增高，有時(shí)B相增高。用戶電壓大部分時(shí)間能夠保持在合格范圍內(nèi)，但是在集中用電期間，容易在短期內(nèi)出現(xiàn)負(fù)荷高峰期，此時(shí)，末端電壓就會(huì)被拉低，一般低于198V，嚴(yán)重時(shí)甚至低至170V左右，而且會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

針對(duì)于上述問(wèn)題，現(xiàn)有解決低電壓?jiǎn)栴}的常規(guī)方法為線路改造或新建臺(tái)區(qū)。如果采用采取低壓導(dǎo)線換大線經(jīng)，只能治標(biāo)不治本，不能從根本上解決問(wèn)題，而且工程費(fèi)用較高；如果采用新建臺(tái)區(qū)拆分負(fù)荷，需另外架設(shè)高壓線路，增加配電變壓器，這種方案實(shí)施周期長(zhǎng)，短時(shí)難以見(jiàn)效，而且工程費(fèi)用較高，難以普遍推廣應(yīng)用。

因此，有必要針對(duì)上述由于用電峰期或谷期時(shí)，電壓波動(dòng)大，導(dǎo)致電壓質(zhì)量差、合格率低的問(wèn)題，在第3章調(diào)壓控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種低壓智能調(diào)壓器。

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的調(diào)壓器主要結(jié)構(gòu)包括五個(gè)部分，即電壓檢測(cè)裝置、第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)、第三控制開(kāi)關(guān)和變壓器。其中，電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)配電變壓器的低壓側(cè)線路的電壓值，當(dāng)電壓值超出預(yù)設(shè)的電壓值范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)控制第一、第二控制開(kāi)關(guān)閉合，以及輸出控制信號(hào)控制第三控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；且當(dāng)電壓值進(jìn)入預(yù)設(shè)的電壓值范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)控制第一、第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，以及輸出控制信號(hào)控制第三控制開(kāi)關(guān)閉合；變壓器根據(jù)設(shè)定的變壓比例對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)壓。調(diào)壓器在電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)自動(dòng)投入變壓器進(jìn)行變壓，電壓正常時(shí)能夠自動(dòng)退出變壓器，通過(guò)旁路對(duì)用戶側(cè)進(jìn)行供電，使用戶側(cè)電壓質(zhì)量得到有效提升，保證了電壓合格率，保障了配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。其原理結(jié)構(gòu)如下圖8所示。

圖8 智能調(diào)壓器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)Fig.8 the architecture design diagram of smart voltage regulator

4.2 各組件連接關(guān)系

基于圖8所示的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包含5個(gè)組件，即電壓檢測(cè)裝置、第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)、第三控制開(kāi)關(guān)和變壓器，這5個(gè)部分的連接關(guān)系為：

電壓檢測(cè)裝置的輸入端與配電變壓器的低壓側(cè)線路連接，并分別與第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)以及第三控制開(kāi)關(guān)的控制端連接；第一控制開(kāi)關(guān)、變壓器、第二控制開(kāi)關(guān)依次連接；其中，第一控制開(kāi)關(guān)與配電變壓器的低壓側(cè)線路連接，第二控制開(kāi)關(guān)與用戶側(cè)線路連接；第三控制開(kāi)關(guān)連接在配電變壓器的低壓側(cè)線路與用戶側(cè)線路連接之間。

該調(diào)壓器各組件的連接關(guān)系具有如下特點(diǎn)：

1）電壓檢測(cè)裝置與變壓器連接，電壓檢測(cè)裝置還用于根據(jù)電壓值計(jì)算變比參數(shù)，并根據(jù)變比參數(shù)控制變壓器的變壓比例。

2）該配電網(wǎng)調(diào)壓裝置，電壓檢測(cè)裝置包括電壓檢測(cè)電路和處理器；電壓檢測(cè)電路的輸入端與配電變壓器的低壓側(cè)線路連接，輸出端與處理器連接；處理器與第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)、第三控制開(kāi)關(guān)連接，還與變壓器連接。

3）該配電網(wǎng)調(diào)壓裝置，根據(jù)電壓值計(jì)算變比參數(shù)包括：k=U0/ Ux。其中，k為變比參數(shù)，U0為額定電壓，Ux為檢測(cè)配電變壓器的低壓側(cè)線路的電壓值。

4）電壓檢測(cè)裝置用于分別檢測(cè)配電變壓器的低壓側(cè)線路A相、B相、C相的電壓值，當(dāng)電壓值超出預(yù)設(shè)的壓值范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)控制第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)閉合對(duì)應(yīng)的單相線路，以及輸出控制信號(hào)控制第三控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)對(duì)應(yīng)的單相線路；且當(dāng)電壓值進(jìn)入預(yù)設(shè)的壓值范圍時(shí)，輸出控制信號(hào)控制第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)對(duì)應(yīng)的單相線路，以及輸出控制信號(hào)控制第三控制開(kāi)關(guān)閉合對(duì)應(yīng)的單相線路；三相變壓器根據(jù)設(shè)定的變壓比例分別對(duì)對(duì)應(yīng)的單相線路輸入的電壓進(jìn)行調(diào)壓。

5）電壓檢測(cè)裝置與三相變壓器連接，電壓檢測(cè)裝置還用于根據(jù)電壓值計(jì)算A相、B相、C相的變比參數(shù)，并根據(jù)變比參數(shù)控制三相變壓器對(duì)應(yīng)的單相線路的變壓比例。

6）電壓值計(jì)算A相、B相、C相的變比參數(shù)包括：kA=U0/ UA，kB=U0/ UB，kC=U0/ UC。其中，kA為配電變壓器的低壓側(cè)線路A相D 變比參數(shù)，kB為配電變壓器的低壓側(cè)線路B相的變比參數(shù)，kC為配電變壓器的低壓側(cè)線路C相的變比參數(shù)，U0為額定電壓。

如圖9所示為三相線路的配電網(wǎng)調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9 三相線路的配電網(wǎng)調(diào)壓裝置結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9 Three-phase line distribution network voltage regulator device structure diagram

三相變壓器根據(jù)設(shè)定的變壓比例（1：k）分別對(duì)對(duì)應(yīng)的單相線路輸入的電壓進(jìn)行調(diào)壓；一般情況下，k值為1.1至1.2之間，具體可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行設(shè)定。

如圖9所示，電壓檢測(cè)裝置與三相變壓器連接，電壓檢測(cè)裝置還用于根據(jù)電壓值計(jì)算A相、B相、C相的變比參數(shù)，并根據(jù)變比參數(shù)控制三相變壓器對(duì)應(yīng)的單相線路的變壓比例。裝置可根據(jù)電壓變化來(lái)分別智能調(diào)節(jié)變壓器A相、B相、C相的變壓比例，從而可以使得用戶側(cè)得到穩(wěn)定的電壓值，提高了供電質(zhì)量，保證了電壓合格率，保障了配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 試驗(yàn)研究

5.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

本文所開(kāi)發(fā)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)在高要市蛟塘鎮(zhèn)良村（小塘村）進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該村配電網(wǎng)于2004年進(jìn)行了全面技術(shù)改造。隨著居民生活水平的不斷提高，居民的用電量也不斷提高，為滿足居民用電需求良村臺(tái)區(qū)配變?nèi)萘恳呀?jīng)進(jìn)行了兩次增容：2007年由原來(lái)的100kVA增容至160kVA，2011年增容至315kVA。

但隨著用電量的不斷提高，低壓線路已經(jīng)不滿足居民用電需要，如該臺(tái)區(qū)供電的自然村小塘村從良村臺(tái)區(qū)配變到小塘村低壓出線約1.2kM，且線徑偏?。ㄖ骶€70mm2，村內(nèi)巷線35mm2）。在夏季、冬季的居民用電高峰季節(jié)，由于電壓偏低問(wèn)題引起了用戶投訴。

為能在有限投資的前提下，解決居民電壓偏低問(wèn)題，決定采用在低壓線路安裝低壓智能調(diào)壓器的手段來(lái)緩解低電壓的現(xiàn)狀。目前，已經(jīng)在小塘村低壓側(cè)線路入村附近安裝了變比為1：1.1的調(diào)壓器，該調(diào)壓器容量為20kVA，采用自耦式接線，并采用繼電器實(shí)現(xiàn)分相投切。在調(diào)壓器前后各安裝一套計(jì)量終端，利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)調(diào)壓器的進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，該調(diào)壓控制系統(tǒng)安裝位置如圖10所示。

圖10 現(xiàn)場(chǎng)安裝位置Fig.10 the site installation location

調(diào)壓前和調(diào)壓后計(jì)量終端電壓分別如圖11和圖12所示。

圖11 調(diào)壓前計(jì)量終端電壓Fig.11 the metering terminal voltage before voltage regulation

圖12 調(diào)壓后計(jì)量終端電壓Fig.12 the metering terminal voltage after voltage regulation

5.2 試驗(yàn)分析

（1）電壓分析：

從計(jì)量系統(tǒng)調(diào)出的數(shù)據(jù)觀察分析，在負(fù)荷低峰時(shí)段入村各相電壓正常。

（a）11月11日18時(shí)用電負(fù)荷突增，A相電壓降至200V，調(diào)壓器A相動(dòng)作，將A相電壓升至223V，其他兩相不動(dòng)作；約半個(gè)小時(shí)后負(fù)荷下降，調(diào)壓器返回；在調(diào)壓器動(dòng)作前、動(dòng)作后，入村三相電壓正常。

（b）11月12日18時(shí)用電負(fù)荷突增，A相電壓降至204V，調(diào)壓器A相動(dòng)作，將A相電壓升至228V，其他兩相不動(dòng)作；約半個(gè)小時(shí)后負(fù)荷下降，調(diào)壓器返回；在調(diào)壓器動(dòng)作前、動(dòng)作后，入村三相電壓正常。

從上述結(jié)果可得知，該調(diào)壓器的投入對(duì)電壓起到明顯改善作用，具體調(diào)壓效果如圖13所示。

圖13 調(diào)壓器前后計(jì)量終端電壓對(duì)比Fig.13 voltage comparisons of metering terminal before and after voltage regulation

（2）損耗分析：

（a）空載損耗：通過(guò)對(duì)比調(diào)壓器前、調(diào)壓器后計(jì)量終端的“瞬時(shí)總有功”記錄數(shù)值，該調(diào)壓器空載損耗約110W（空載損耗主要為勵(lì)磁損耗，勵(lì)磁損耗隨電壓的變化而變化，取去除明顯出錯(cuò)的數(shù)據(jù)后取平均值的方法得出空載損耗近似值）；

（b）負(fù)載損耗：由于秋季居民用電量不大，觀測(cè)到調(diào)壓器投入的時(shí)間較段短，且調(diào)壓器未曾達(dá)到額定容量運(yùn)行（20kVA），按統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)初步估計(jì)負(fù)載略大于損耗250W；

（c）總損耗分析：11月11日0時(shí)至11月13日0時(shí)（48小時(shí)），調(diào)壓器前計(jì)量終端行度為8.18，調(diào)壓器后計(jì)量終端行度為7.8，兩值相減并剩以倍率（15倍），得出該調(diào)壓器在48小時(shí)內(nèi)耗費(fèi)了5.7kWH的電量，占輸入小塘村該時(shí)段總電量的4.6%。

（3）對(duì)整個(gè)臺(tái)區(qū)電壓及無(wú)功影響分析：

a）電壓影響：從計(jì)量系統(tǒng)調(diào)出良村臺(tái)區(qū)計(jì)量終端數(shù)據(jù)，觀察負(fù)荷高峰時(shí)段，小塘村用電量?jī)H占整個(gè)臺(tái)區(qū)約10%，且調(diào)壓器動(dòng)作前后良村臺(tái)區(qū)首端電壓幾乎沒(méi)有變化。

良村臺(tái)區(qū)配變?nèi)萘繛?15kVA，使用的調(diào)壓器額定容量為20kVA，調(diào)壓器的使用對(duì)于這種配變?nèi)萘枯^大臺(tái)區(qū)影響不大。對(duì)于配變?nèi)萘枯^小（如50kVA）的臺(tái)區(qū)，調(diào)壓器動(dòng)作前后對(duì)電壓的影響仍需進(jìn)一步考證。

b）無(wú)功影響：該調(diào)壓器采用自耦式接線，屬于感性元件，在投入系統(tǒng)時(shí)需要消耗無(wú)功功率。

通過(guò)對(duì)比調(diào)壓器前、調(diào)壓器后計(jì)量終端的“瞬時(shí)總無(wú)功”記錄數(shù)值，采用取平均數(shù)的方法，得出該調(diào)壓器消耗無(wú)功約1kVar，占良村臺(tái)區(qū)消耗總無(wú)功約5%。

6 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一種配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)，總的來(lái)說(shuō)，具有如下特點(diǎn)：直接將低電壓升壓到合格電壓范圍內(nèi)，并且裝設(shè)有過(guò)電壓保護(hù)器、低壓開(kāi)關(guān)過(guò)流跳閘等保護(hù)；可根據(jù)用戶情況設(shè)計(jì)調(diào)壓器容量，同時(shí)可做成單相調(diào)壓器，適合所有用戶的電壓調(diào)整需求；調(diào)壓器智能控制調(diào)壓，可保證三相輸出電壓值在正常范圍內(nèi)；調(diào)壓器的損耗受負(fù)荷影響很小，在有功、無(wú)功變化大的情況，同樣可以將電壓提升，且調(diào)壓器負(fù)載損耗低；調(diào)壓器可根據(jù)用戶需要，解決用戶電壓?jiǎn)栴}。同時(shí)可利用在接有小水電的發(fā)、供混合線路的臺(tái)區(qū)電壓低和電壓高的場(chǎng)合。因此，可適用于所有臺(tái)區(qū)存在電壓?jiǎn)栴}的情況。從技術(shù)上解決了農(nóng)村電網(wǎng)380V輸電線路低電壓?jiǎn)栴}，對(duì)改善農(nóng)村電網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)電壓水平有著直接的效益，提高客戶滿意度的效果十分顯著，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

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Key Technologies Study of Smart Low-voltage Regulation Control System in Distribution Area

LU Jun1, CHENG Le-feng2, YU Tao2
(1. Zhaoqing Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd, Zhaoqing, 526060, China; 2. Electric Power College, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China)

In order to solve low-voltage problems in line terminal, a low-voltage regulation control system in distribution area was developed, and its key technologies were studied. The system includes voltage detection device, switch control unit and transformer. The line voltage on transformer low-voltage side is measured. When voltage exceeds preset range, the controlling signals are output to regulate the input voltage according to preset ratio of transformer. The transformer can be automatically put into operation when a voltage fluctuation occurs; otherwise, the transformer is out of operation automatically when voltage is normal. Then the power is supplied for users via the bypass circuit, moreover, the power quality is improved effectively. A field test is made in a certain distribution area of Gaoyao city. Test results show that user side problems of low voltage have been totally solved, and the voltage qualified rate is ensured. The systems has a litter impact on voltage of electricity users who in other branches, as well as ensures a safe and stable operation for distribution network.

Distribution network; Low-voltage area; Smart; Voltage regulator; Control system; Distribution automation

路軍，程樂(lè)峰，余濤. 配電臺(tái)區(qū)低壓智能調(diào)壓控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 新型工業(yè)化，2016，6（11）：35-47.

10.19335/j.cnki.2095-6649.2016.11.004

: LU Jun, CHENG Le-feng, YU Tao. Key Technologies Study of Smart Low-voltage Regulation Control System in Distribution Area[J]. The Journal of New Industrialization, 2016, 6(11) : 35-47.

廣東電網(wǎng)公司職工技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（GDDW14201403030700054）及中國(guó)南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助。

路軍（1962-），男，碩士，通信作者，肇慶供電局技術(shù)專責(zé)，主要從事向：配網(wǎng)自動(dòng)化和電力生產(chǎn)設(shè)備管理等；程樂(lè)峰（1990-），男，博士研究生，主要研究方向?yàn)榕渚W(wǎng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)智能優(yōu)化及控制等；余濤（1974-），男，教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)閺?fù)雜電力系統(tǒng)的非線性控制理論和仿真、智能控制算法等