摘要：综述低压配电网三相不平衡现状，分析低压台区三相不平衡治理面临的挑战，提出配电网三相不平衡负荷综合监测治理系统的设计目标与研究框架，研制新型三相不平衡补偿装置，降低低压配网各类损耗，提升供电质量，提高台区管理效率和效益。
关键词：配电网；低压台区；三相不平衡；补偿控制
三相电压的平衡度是衡量电网电能质量的一个重要指标[1]。在现代电力系统中，随着配电网低压台区不对称负荷的日益增多,供电系统三相不平衡越来越严重。三相不平衡度如果超过一定范围，将会影响系统的安全运行。针对正常性不平衡运行工况，电力运行管理部门制定了三相电压允许不平衡度的电能质量指标。因此，为了提高低压配电网供电质量，迫切需要以新的理念、新的技术和新的管理手段治理低压台区三相不平衡问题。
1 低压台区三相不平衡现状
在电力系统中,存在着种种不平衡因素,可以归结为事故性和正常性两大类[2]。事故性的不平衡是由于系统故障引起的,这种运行工况在系统中是不允许的,一般要通过保护装置切除故障元件,经处理后再恢复系统运行。正常性不平衡是由于三相元件、线路参数或负荷不对称引起的,如电气化铁道中的牵引负荷，冶炼系统中的电弧炉等。正常性不平衡允许长期存在或相当长的一段时间内存在。系统三相不平衡度如果超过一定范围,将会影响系统的安全运行。因此,针对正常性不平衡运行工况,制定了三相电压允许不平衡度的电能质量指标。
在对实际情况的调研中发现,三相电压不平衡现象广泛存在。某电网公司对省内两个市的调查结果如下:一市有1500台变压器,其中三相不平衡度超出规程的有125台,占总数的22%，另一市有965台变压器,其中三相不平衡度超出规程的有202台,占总数的21%。此外,西北某电网某变电站也出现了三相电压不平衡问题,烧毁了下游变电站的电流互感器和电压互感器等设备,影响了电网的正常运行。
因此,对电力系统三相不平衡的研究是紧迫和必要的。综上所述,深入分析三相不平衡问题,为电力系统研究电能质量问题开辟了新思路,为电力运行维护提出了新起点,为安全优质供电提供了新保障。
2 三相不平衡治理面临的挑战
为了消除配电网三相不平衡现象，实际工程中经常采用的主要措施有[3]:
（1）人工改线方法。此方法只需尽可能地把单相用电负荷均衡地接在A、B、C三相上，不需要额外的资金和设备投入；
（2）分散负荷方法。将不对称负荷分散连接到不同的供电电源点上，这样可以避免负荷集中所造成的不平衡度超出国家规定标准；
（3）添加补偿装置。例如加装分相控制补偿装置SVG/STATCOM[4]，较之前两种方法，此方法效果稳定明显，也是理论和技术上的研究热点。
常规SVG可以补偿基波无功电流，也可同时对谐波电流进行补偿，在中低压动态无功补偿与谐波治理领域得到广泛应用。但是，常规的SVG在配电网三相不平衡负荷补偿中的效果不明显。因此，急需研制新型的三相不平衡治理装置来满足电力管理部门提高低压台区电能质量的需求。
3 配电网三相不平衡负荷补偿控制系统研究目标与研究框架
3.1 研究目标
因此，拟研究开发配电网三相不平衡负荷补偿控制技术，通过一系列新的技术手段，分析三相不平衡电网潮流，解耦不同地点不平衡负荷对配电网造成的综合影响，并通过安装新型三相不平衡补偿控制装置，在实现就地精确补偿的基础上，达到不平衡负荷的区域性补偿，最终提升配电网整体供电质量。
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3.2 研究框架
（1）三相不平衡治理装置控制方法研究
研究新型三相不平衡治理装置控制方法，实现常规SVG功能从无功补偿向三相不平衡治理的转移，为区域配电网三相不平衡监测与治理提供技术基础。
（2）三相不平衡治理装置整机研发
在完成三相不平衡负荷分相补偿控制方法研究的基础上，完成新型三相不平衡治理装置的整机研发，从而可以有效地对三相负载不平衡的系统进行平衡补偿。
（3）区域配电网三相不平衡负荷补偿控制技术研究
在研究分相补偿控制方法以及整机开发的基础上，开发配电网三相不平衡补偿控制主站系统，实现对区域配电网三相不平衡负荷的实时监控，结合补偿控制终端设备的推广应用，实现区域配电网三相负荷的平衡。
3.3 关键点和难点
（1）补偿装置可对不平衡的三相无功功率分别进行补偿，并可通过设备中三相共用的直流储能系统对三线电路中的有功功率进行相间调节，从而对三相不平衡负载进行平衡校正；
（2）补偿装置不仅具有快速补偿系统无功、抑制三相不平衡的作用，还能够根据用户的需要，对负荷进行谐波电流补偿，负序电流补偿，综合补偿等。
（3）基于三相不平衡补偿控制系统，实现了配电网三相不平衡负荷的区域性补偿，保证配电网安全稳定运行。
3.4 研究实践依据
（1）基础电网管理信息资料和低压台区一二次相关设备信息为研究提供了第一手配电网基础数据源，为建立面向管理、生产及其相结合的三相不平衡负荷治理模型提供了保障。
（2）计算机技术的飞速发展为系统提供了必要的硬件支持。本研究核心技术中的应用分析功能需要强大的运算能力支持，如关于配电网三相不平衡数据的高速采集及并行计算功能，需要十分强大的计算能力，应用大规模信息计算等技术保障了该系统的落地运行。
（3）各级供电公司长期以来的电网建设、管理工作中积累的大量数据、资料基础是本研究构建配电网三相不平衡负荷综合治理系统数据库的重要来源，其数据的全面性、真实性也是本研究重要的依托和保障。
（4）电网分析优化、电力电子设备研发方面的丰富经验为项目配电网三相不平衡治理装置的研发提供了技术保障。
4 结语
该研究研制的补偿装置响应速度更快，能够在额定感性无功到额定容性无功的范围内工作，在系统电压变低时，还能够输出与额定工况相近的无功电流。该装置能对三相不平衡负荷、快速变化的无功功率、大小和频率都变化的谐波进行实时跟踪补偿，从而实现改善电能质量、提高供用电设备效率、降低电网损耗的效能。
该三相不平衡补偿控制系统通过监控主站将各个低压台区三相不平衡补偿装置联络起来，分析三相不平衡电网潮流，解耦不同地点不平衡负荷对配电网造成的综合影响，在实现就地精确补偿的基础上，达到了不平衡负荷的区域性补偿，最终提升了配电网整体供电质量。
参考文献
[1] 林学海.电力系统三相不平衡讲座(第一讲)[J].供用电，1998，14（4）：51-54.
[2] 何文旭.配电网三相不平衡对线损的影响[J].重庆电力高等专科学校学报，2006，11（2）：14-18.
[3] 林志雄，陈岩，蔡金定等.低压配电网三相不平衡运行的影响及治理[J].电力科学与技术学报，2009，9(24)：63-68.
[4] 李心广，赖声礼，秦华标等.电网的无功及三相不平衡综合补偿研究[J].电网技术，2001，10(25)：30-33.
论文作者:王辉,刘泊辰,徐天锡,刘刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/16
标签：不平衡论文; 负荷论文; 配电网论文; 电网论文; 低压论文; 装置论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第4期论文;