摘要：目前电网企业经过多年信息化建设，已经积累了大量配网变压器的计量数据。本文通过分析配网变压器电压三相不平衡的电气特征，提出了基于历史数据的配网变压器电压三相不平衡算法。通过使用某一供电所的运行数据进行验证，该方法准确有效。
关键词：计量数据；历史数据；配网变压器；电压三相不平衡
一 引言
三相不平衡在配变日常运行中经常发生，主要原因是负载的三相不平衡。随着分布式电源的大量建设，系统中电力电子元件的增多，配网系统中的非线性负荷明显增多，导致三相不平衡状况日益加剧[1]。三相不平衡将导致旋转电机发热和振动，变压器漏磁增加和局部过热，电网线损增大及保护装置误动等[2]。
配变三相不平衡主要体现在电压和电流不平衡。本文主要讨论电压不平衡的影响。配变电压不平衡容易造成电压中性点电位发生偏移，造成中性点处有较小的电流流过，增加配变运行的损耗。同时由于中性点处的磁路通过铁心闭环，使得配变运行发热更大，噪声更大，影响设备寿命，严重时甚至导致设备故障。
二 配变电压三相不平衡的电气特征
在国标GB/T 15543-2009《电能质量三相电压》中，对电压不平衡的算法进行了规定，这些规定与IEC的相关标准是一致的。使用这些方法对电压不平衡度进行计算，需要测定各相电压的矢量幅值和相位角，但是实际的计量系统数据一般只有三个电压值的有效值，所以用这些方法难以计算。
如果三相系统中没有零序分量，国标给出了一种适用于该情况的三相不平衡度的算法，只需利用三相电压有效值即可，计算公式如下：
（2-1）
式（2-1）中，L的计算公式如下：
（2-2）
式（2-2）中UA、UB和UC为A相、B相和C相的电压有效值。
三 基于历史数据的配变电压三相不平衡判断方法
在上一节中对电压不平衡度的电气特征进行了讨论，其中衡量电压不平衡度的方法有很多。但是实际使用中，只有三相电压的有效值数据作为基础，并以此进行电压不平衡度的计算。由于配网变压器在实际运行中一般不存在接地的情况，所以几乎不存在零序分量。因此，我们选用式（2-1）作为电压三相不平衡判定的基础。由于负荷的波动性很大，所以电压不平衡度也会有波动，单纯使用某一时刻的数据计算电压三相不平衡度，并以此作为变压器异常的判断条件，是难以满足运行需求的，所以提出以下方法判断电压不平衡，假设统计时间长度为T（单位为小时），数据采集间隔为15分钟。
1）根据式（2-1）计算出每15分钟的变压器相间电压不平衡度
。
2）判断每15分钟的变压器相间电压不平衡度
是否大于2，是则认为该15分钟配变电压三相不平衡，否则认为其电压三相平衡。
3）计算出T时间内的配变电压三相不平衡时间占比，用下式进行计算：
（3-1）
此时式中n为配变电压三相不平衡的次数，0.25小时代表15分钟。
4）当k大于5%时，认为该配变电压三相不平衡。
电压不平衡度
大于2定义为电压不平衡。根据国标[3]中规定，配变允许
在较短的时间内大于4。当时k>5%时认定配变电压三相不平衡。因为24小时内5%的时长是1.2小时，已经属于较长的时间，太久会对配变运行产生不利影响。
四 某一供电所的应用案例
根据某个供电所某月的494台配变运行量测数据进行分析计算，可以得到配变电压不平衡时长占比的分布情况：
图3-8某供电所某月某配变电压不平衡情况
横轴为电压不平衡时长占比，纵轴为配变台数。从图中可见，电压不平衡时长占比高于5%的配变有124台，占配变总数的25.10%，剩余配变当月电压不平衡时长占比小于5%。可见使用该判定方法可以有效地将电压不平衡的配变筛选出来，并根据严重程度进行排序。其中，某配变电压不平衡时长占比为5%，其电压不平衡分布和曲线如下：
（a）电压不平衡时长占比分布 （b）三相电压曲线
图3-9 某供电所某月某配变电压不平衡情况
从图中可见，此时配变的三相电压已经有较明显的不平衡，B、C相电压（橙色、绿色）已经比另外两相要明显偏高。所以该判定方法准确有效。
五 结论
本文提出的基于配变历史数据的配变电压三相不平衡判断方法，通过使用国标中电压不平衡度的计算公式，求得每个数据采集时刻的电压不平衡度，再根据电压不平衡度超限的时长占比来最终衡量配变的电压不平衡情况。经过某一供电所的实际案例检验，该方法能准确有效识别出电压三相不平衡的配变，及时指导业务人员进行相应的配变异常排查。
参考文献：
[1]房雪涛.配电网三相不平衡负载的无功补偿技术研究[D].南京：东南大学，2015.
[2]郝群惠，宋子强，孙守海.不平衡负荷对馈线和变压器三相电压的影响[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2005，10（3）：14-17.
[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.电能质量三相电压不平衡GB/T 15543-2008[Z]，2008.
作者简介：
张文骏，2013年7月毕业于武汉大学能源动力系统及其自动化专业，现于广东电网有限责任公司佛山供电局电力调度控制中心调度自动化班工作，主要负责调度自动化系统、二次安防相关设备的运维与研究，电网数据的分析。
论文作者:张文骏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/3
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