（衢州赋腾信息科技有限公司 324002）
摘要：随着我国国民经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，特别是广大农村地区的人民日子越过越好，新型家电及农机具的使用越来越广泛，农村用电需求量也快速地进行增长，单相设备的大量投入使用，使得配电台区负荷激增，主配电变压器容量不够;配电台区供电半径过长，线径过细，有功功率损耗过大；线路无功欠补严重， 造成末端电压损失偏大；三相负荷严重不平衡，造成电压损失严重。同时，线路低电压的产生是随着时间、地域、季节的不同而改变，呈现多样性和复杂性，这是多年来摆在供电企业面前的技术难题。
关键词：低电压；治理；解决方案
随着国家智能电网改造的不断推进，电力用户及企业自身对电网供电质量要求的不断调高，衢州光明投资集团公司研发中心联合衢州学院科技创新团队和生产厂家进行了生产试验，在低电压专项治理及智能电气设计制造等方面给取得了一定的成果。
一、低电压成因分析
配变低电压成因依次有：
三相不平衡，占比33%；主要解决手段是调节三相负载，可在1-2个工作日内完成调节，但部分台区负载三相波动过大，难以一次性调节到位，此时应通过增容、布点彻底解决。
特殊运方，占比19%。此类低电压较难彻底解决，主要手段是中压负荷倒换，如远期内没有变电站新增布点项目的，建议通过移动变电站的方式彻底解决。
线路截面小，占比15%；此类低电压应通过线路改造或大修工程彻底解决，但由于工程实施周期较长，难以在短期解决。
中压故障，占比10%；此类低电压待中压故障恢复即可。
配变超过载，占比7%；此类低电压应通过配变紧急增容工程解决，后续应根据负荷分布情况和低压供电半径，适当安排配变布点工程。
中压供电半径过长，占比6%；此类低电压在短期内彻底解决难度最大，应通过变电站布点、中压无功补偿装置加装等手段彻底解决。
低压故障、档位偏低、接线及终端故障、违约用电等，共占比10%左右，可通过日常运维在短期内解决。
从以上分析来看，可通过三相负荷调整等运维手段在短期内解决的低电压占比53%；通过中低压工程在中长期实现内解决的小截面、超过载等低电压，占比22%，需通过变电站布点等，彻底解决时限较长、难度大的低电压，占比25%。
二、以常山公司用户低电压概况为例
2015年1月-2015年12月，依据常山公司低压用户监测清单，其中考核用户低电压指该用户一周发生3次及以上低电压；预警用户低电压指该用户一周发生1-2次低电压；具体情况为：见表1
1、用户低电压原因汇总见表2
（1）单相负荷过重
台区某相负荷过大，在公变总体负荷较重的情况下，该相电压被拉低，末端用户低压随之偏低。较为典型的有台区下用户炒茶、开启取暖设备、机埠运行等大负荷用电时，该用户线路后端用户低电压。
（2）供电半径过长
部分台区下用户分散，离公变较远，距离在500m以上，超过农网线路供电半径的一般要求。导致线路压降严重，用户端电压偏低。
（3）表计接线接触不良
少部分用户由于运行时间长、安装工艺等问题，户联线与表计接头松动、接触不良，导致采集器召测的电压偏低。
（4）线径过细
少部分用户表前线线径过细，而供电半径又较长，导致电压偏低。
2、低压变压器现场应用情况
低压变压器重点解决前两类低电压状况：单相负荷过重、供电半径过长
1、单相负荷过重
菖蒲塘2#变2201线15#出线，杨根声用户，家用电器累计10kW ，用电高峰空调、冰柜等设备不能正常使用。
2、供电半径过长
山边1#变1101线02-26#，章益方用户，供电距离较长，用电高峰空调、风扇不能正常工作。
3、供电半径过长
三溪6#变 23#杆 叶权萍用户供电距离较长，用电高峰风扇不能正常工作
供电距离较长，用电高峰风扇、洗衣机不能正常工作。
三、解决方案
通过对大量低压用户的走访了解用户用电习惯及现场用电情况，结合配网一线班组多年积累的低电压治理的经验基础上，我们总结了有以下区域急需解决的低电压问题：
供电网络供电能力弱，供电半径过长，供电区域内有小水电接入区域。
配变布点少，低压供电半径长，户均容量小区域。
低压线路线径细，输送容量小区域。
配电改造有困难需要应急进行中短期低压治理的区域。
上述区域往往是供电企业的供电死角，要进行大规模电网改造条件还不具备，有的还有许多实际困难。为了解决最后一公里的输电难题给用户提供更好的优质服务，研发中心及创新团队开发研制了低电压治理专用变压器。
低电压治理专用变压器的工作原理：该变压器内部主要由环形变压器RT、控制单元、继电器转换单元等组成，通过控制器对电网电压进行实时检测，当电网电压波动时，驱动转换单元对变压器的抽头进行切换，通过升压或直通来实现输出电压的稳定提升，当电网电压低于205伏时，系统进行升压，当电网电压高于208伏时,进入直通，而当用户超载使用造成变压器过温，控制单元将自动转换到直通状态，负载减小后，将自动恢复到正常状态，确保产品的可靠使用。采用DSP（TI公司生产的TMS320F2812芯片）作为核心控制器，进行电压电流采样、数据运算以及输出控制等。电压电流通过电压电流霍尔传感器采样电压电流经过调理电路之后送入到DSP的ADC端口。DSP通过光耦隔离，并用集成驱动器来驱动主电路中的驱动转换单元，与采样电路配合，可对输出进行调压。
变压器采用32位高性能ARM内核微控制器作为主控芯片，具有低功耗、超强抗干扰能力等特点。本控制器采用电压互感器，结合ARM芯片内部自带12位AD转换器，使得测量交流输入和输出电压值精度达到±1V。当控制器检测到输入电压过低时，自动在交流过零点位置闭合相应的继电器，从而得到较稳定的输出。本控制器设计的485总线，应用ModBus协议，可以将控制器采集到的输入电压、输出电压、低压出现的次数以及时间等信息上传到上位机，可以实时监控和历史查询变压器运行的情况。
DSP控制模块采用的控制平台是基于TMS320F2812控制器，它是一种独特的微处理器，它集微控制器和高性能DSP的特点于一身，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法；TMS320F2812控制器数字信号处理器提高了运算的精度（32位）和系统的处理能力(达到150MIPS)；它还集成了事件管理器模块（具有EVA和EVB两个事件管理器模块，且有各自独立的可编程死区控制单元），串行通信SCI模块，模数转换ADC模块以及看门狗等模块，由于这些模块的存在，使我们能方便地产生系统中所需的功能，将检测到的电压、电流等变量转换成DSP控制器的数字控制信号，用先进控制算法，使实际电压和电流信号逐渐跟踪上预期值，从而实现对变压器得控制； TMS320F2812控制器作为嵌入式控制器，是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。相比普通单片机而言，以DSP作为主控芯片，能够充分利用其强大的运算能力，可以减少谐波和提高响应速度，适合于对输出特性要求较高的场合。
四、总结
为了保证变压器接入电网运行不会降低电网的供电可靠性，采取以下几种保障措施：
不断电设计：控制单元或直流单元失效后，系统默认为直通状态。自动转为直通时，入户电压与电网相同。不断电切换采用继电器切换，切换速度小于100毫秒不影响用户电器的使用。
大容量转接装置：转换单元触点容量为额定工作容量的5倍以上，转接次数万次以上，余量系数大，可靠性高。
互锁结构：转换单元为机械结构，在接线方式上采用了互锁，失效后不会造成故障蔓延。
短路保护：当用户端出现短路，内部断路器动作，自身进行保护，短路故障排除后即可手动恢复送电。
浪涌吸收：进线侧装有低残压避雷装置，有效吸收浪涌。
论文作者:施中郎,徐拥华
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/2
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