配網(wǎng)電能質(zhì)量設(shè)備的通信化改造實(shí)現(xiàn)

林華章+黃青梅+項(xiàng)新民

摘 要：配網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的末端，各地因?yàn)閷?shí)際請不同，其配網(wǎng)發(fā)展情況相當(dāng)不均衡。在文中對我國配網(wǎng)的主要特征以及早期配網(wǎng)電能質(zhì)量改造現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，介紹了待改造設(shè)備的類型，以此為基礎(chǔ)對配網(wǎng)電能質(zhì)量設(shè)備的通信化改造進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)；電能質(zhì)量；改造

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

1 我國配網(wǎng)的主要特征

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程日益加快，配網(wǎng)的電能質(zhì)量問題呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)，迫切需要解決[1]。早在“十二五”期間，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)開始對配網(wǎng)進(jìn)行了新一輪的改造，集中解決農(nóng)村電網(wǎng)薄弱問題，提高農(nóng)村電網(wǎng)供電可靠性、旨在完成配網(wǎng)以低電壓為典型代表的電能質(zhì)量綜合治理[3]。

目前看來，配網(wǎng)處于電力系統(tǒng)的末端，各地配網(wǎng)發(fā)展很不均衡，總結(jié)起來，配網(wǎng)具有如下幾個主要特征[2]：

（1）中高壓線路網(wǎng)架多為單向輻射式結(jié)構(gòu)，僅部分區(qū)域進(jìn)行了環(huán)網(wǎng)改造；（2）配網(wǎng)線路普遍存在線路偏長、導(dǎo)線偏細(xì)、分支過多、負(fù)荷小且分散的問題；（3）配網(wǎng)用電負(fù)荷持續(xù)加大，感性大負(fù)荷持續(xù)增多，部分線路工業(yè)用戶不斷增多。

以上原因?qū)е屡潆娋W(wǎng)供電質(zhì)量差、功率因數(shù)低、線損大。前期由于資金短缺和安裝條件的限制，配網(wǎng)的電能質(zhì)量改造一直未能大規(guī)模鋪開，直接導(dǎo)致配網(wǎng)無功功率流動頻繁，網(wǎng)損居高不下，電能質(zhì)量低下，嚴(yán)重時甚至無法保證正常供電[3]。

2 早期配網(wǎng)電能質(zhì)量改造現(xiàn)狀

統(tǒng)計結(jié)果表明， 電力系統(tǒng)中的13%的電能損失發(fā)生在配電網(wǎng)中，80%的用戶停電是由于配電網(wǎng)故障引起的。對配電網(wǎng)改造和規(guī)劃問題進(jìn)行深入研究，在降低電能損失的同時大幅度提高供電質(zhì)量和可靠性對促進(jìn)發(fā)展、提高電力部門的經(jīng)濟(jì)效益與競爭能力具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

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

（1）項(xiàng)目多以無功功率優(yōu)化為目的，多數(shù)屬于電容式固定容量補(bǔ)償，過補(bǔ)償、無功倒送問題嚴(yán)重，需要人工就地操作、維護(hù)工作量很大；

（2）補(bǔ)償電容、交流接觸開關(guān)質(zhì)量欠佳，過電壓和涌流抑制措施不完善，設(shè)備損壞率居高不下，部分設(shè)備已經(jīng)損壞退出運(yùn)行；

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

（4）現(xiàn)有電能質(zhì)量改造沒有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方通訊功能，不能對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)測，因此對各臺區(qū)自動補(bǔ)償裝置的維護(hù)量非常大，實(shí)際運(yùn)行情況沒有得到及時的管理。

隨著技術(shù)的日趨成熟，電能質(zhì)量改造設(shè)備功能逐漸完善、產(chǎn)品質(zhì)量趨于穩(wěn)定，這樣以來對改造設(shè)備的管理就提出了更高的要求。為減輕現(xiàn)場運(yùn)維人員的勞動強(qiáng)度，提高設(shè)備的智能化水平，適應(yīng)電網(wǎng)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(zhì)量改造設(shè)備的通信化改造方案。

3 待改造設(shè)備的類型

目前主流的電能質(zhì)量改造設(shè)備并聯(lián)接入電網(wǎng)（少數(shù)設(shè)備串聯(lián)入電網(wǎng)，比如高低壓串聯(lián)補(bǔ)償、調(diào)壓變壓器），并采集電網(wǎng)側(cè)或者負(fù)載側(cè)的電壓電流信號[4]，經(jīng)分析運(yùn)算得到改造節(jié)點(diǎn)需要注入的補(bǔ)償需求量。

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

4 設(shè)備通信化改造方案

設(shè)備的通信化改造旨在實(shí)現(xiàn)改造節(jié)點(diǎn)的實(shí)時信息采集、設(shè)備狀態(tài)采集、歷史數(shù)據(jù)回調(diào)，實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程傳輸，必要的時候可以亦可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備的可視化和可控化的前提條件。

改造設(shè)備的通信實(shí)現(xiàn)需要配合設(shè)備本體上的信號采集、信息存儲和控制執(zhí)行單元進(jìn)行工作，對于該部分功能缺失的設(shè)備，需要增設(shè)對應(yīng)的功能單元。設(shè)備通信改造必需的功能單元主要包括：

（1）節(jié)點(diǎn)典型電氣參數(shù)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(jìn)行潮流方向鑒別的設(shè)備來說，設(shè)備的進(jìn)出口均需設(shè)置電氣參數(shù)采集單元；

（2）改造設(shè)備操作單元指令接收功能。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，設(shè)備的操作單元需要接收來自監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令，并且該指令可以控制操作單元的運(yùn)行、退出以及補(bǔ)償進(jìn)度。補(bǔ)償進(jìn)度的變化應(yīng)實(shí)時反應(yīng)在狀態(tài)監(jiān)控信息中。為避免誤操作，遠(yuǎn)程控制類指令可設(shè)置授權(quán)權(quán)限；

（3）改造設(shè)備參數(shù)設(shè)置功能。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，設(shè)備需要接收來自后臺監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)下發(fā)。該功能在有授權(quán)的情況下完成，并且有關(guān)基礎(chǔ)通信連接的功能不能進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，以避免修改后通信鏈接失效；

（4）節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償狀態(tài)監(jiān)控信息上傳。該部分主要將改造設(shè)備的狀態(tài)信息以及補(bǔ)償進(jìn)度上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。該部分功能僅具有瀏覽權(quán)限，可設(shè)置為相對開放的權(quán)限，方便所有工作人員隨時查看設(shè)備狀態(tài)，分析系統(tǒng)故障。

5 通信化改造的好處

設(shè)備的通信化改造實(shí)現(xiàn)了設(shè)備信息共享，為優(yōu)化設(shè)備管理，降低系統(tǒng)運(yùn)維成本提供了便捷條件：

（1）便于線路狀態(tài)及設(shè)備改造效果的統(tǒng)一調(diào)度和管理，方便實(shí)時全面地掌握線路狀態(tài)；（2）便于各個、各類電能質(zhì)量設(shè)備的集中協(xié)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)全局統(tǒng)籌考慮，優(yōu)化線路改造效果；（3）遠(yuǎn)程化的設(shè)備瀏覽、管理模式，切實(shí)降低了線路管理成本和設(shè)備巡視的人力成本；（4）為故障類型查找、故障點(diǎn)定位提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制功能還可以快速隔離設(shè)備故障。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙文忠.農(nóng)村配電網(wǎng)實(shí)用無功補(bǔ)償技術(shù)綜述[J].低壓電器， 2010（03）：34-38.

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