基于大数据的三相不平衡识别与分析

基于大数据的三相不平衡识别与分析

贾凯莉

（国网聊城供电公司山东聊城252000）

摘要：本文介绍了山东配网大数据平台发展及应用现状，通过对配电变压器、低压用户实际电流、电压等电气量的实时采集与计算，为配变三相不平衡治理提供了“大数据”支持。基于配网大数据平台，通过配网自动化、用电信息采集等在线检测系统实时数据的应用，结合聊城市低压配网运行现状，提出配变台区三相负载自动平衡系统研制思路。

关键字：大数据；三相不平衡；识别与分析

引言

低压配电台区处于供电网络的末端，在以往运维管理中存在配电变压器运行数据采集困难，人工采集工作量大的问题，因此运行人员不能获取连续数据对三相不平衡问题进行识别和原因分析，导致三相不平衡问题较为突出。随着自动化技术及通信技术的发展，国网山东省电力公司自2011年开始实施配网自动化建设，至2013年实现了配电自动化全覆盖，并建成投运了配网智能运行监控平台，为配电三相不平衡治理提供了大数据基础，做到了及时发现、及时分析、及时治理、措施得当。

1、配网智能运行监控平台简介

配电网设备切换频繁，给配网的运维管理工作带来较大挑战。但各类统计工作一直沿用人工报表统计方式，技术管理手段低下，无法满足日益壮大的配电系统发展需求。同时，由于长期以来电力系统所需的各类管理信息及决策基础数据人工上报，受人为因素影响大，配电网管理粗放，网架结构、设备运行、优质服务等方面缺少统一高效的管理与掌控[1,2]。

在互联网+大数据时代的背景下，配网智能运行监控平台将EMS调度自动化系统、DAS配电自动化系统、GIS地理信息系统、PMS生产管理系统、营销、配网生产抢修指挥平台、用电信息采集等系统信息进行融合，将原来孤立的分散的信息有机融合到一个平台上，实现信息共享，有效解决了配电网以往管理粗放的问题，实现了对配电网管理的“透明化、实时化、全景化”。

平台以配电自动化系统、配电生产抢修指挥平台为基础，通过信息总线、ESB企业服务总线，构建智能配电网运行监控平台。基于大数据处理的智能配电网运行监控平台由省域智能配电网运行监控平台、贯通各业务系统的企业总线、市域的智能配电网技术支撑平台及县域的配电自动化系统构成。

2、聊城市三相不平衡分析

配网智能运行监控平台对配网运行数据实现了每小时数据的采集，并可以进行分析统计，自动甄别负载率高、三相不平衡、低电压台区，为现场工作开展提供第一手资料和基础数据。

配网智能运行监控平台将用电信息采集终端、DTU、TTU配电变压器监测终端等终端采集到的台区数据上传至服务器，通过自动终端采集信息可以将三相不平衡进行识别和分析。

截止2017年底，聊城市运行配电变压器1.8万台，配电变压器低压侧出口电压、电流数据实现100%在线监测。以2017年7月为例，聊城市配电变压器当月三相不平衡度超过25%的台区超过0.4万台，由此引起低电压用户1.2万户。

2.1基于大数据平台的三相不平衡治理原则

配电变压器轻空载的台区，由于单相负荷较轻，在某些单相负荷频繁投切时，将引起三相负荷频繁波动，反映出的三相不平衡变化也较为剧烈。这种情况是由于小区入住率较低等原因造成，工程实际中一般不进行调整，待负荷稳定后再进行分析并整改[3]。

配电变压器经济运行的台区，如果在一个时间段内始终某一相负荷较高或较低，导致三相不平衡度超过25%。可以通过运行监控数据测算调整哪一相、哪一条支路，通过人工均匀负荷将三相不平衡度降低到一定程度。

配电变压器经济运行的台区，如果在一个时间段内三相不平衡度超过25%，但三相负荷频繁波动，不能通过人工均匀负荷进行调整，需要采用三相负载自动化平衡措施。

根据以上分析，可制定出大数据平台下配电台区三相不平衡治理基本原则及流程，见图1。

为验证基于配网运行监控平台三相不平衡判断及处理措施流程，本文在前文识别手段基础上选取了部分台区进行对策实施。

图1三相不平衡判断及处理措施流程

2.2人工均匀负荷

对三相不平衡率超过30%的低压台区，结合配网运行监控平台数据监测和现场复核情况，采用人工停电调整的方式，将长期负荷高的相端负荷转移至低负载相，将三相不平衡率降低至20%以内。此方法适用于较为成熟的居住区，多为单相负载，用户类型以居民负载为主，配有少量商业负载。由于居民负荷较为稳定，用户负荷波动小，但是负荷明显分配不均匀，出现某一相长期负荷高的情况。如聊城市毛纺厂家属小区，投运于2003年，变压器容量为400kVA，共有低压用户96户，居民多为工厂退休职工，小区负载情况稳定，经过连续2周的排查，发现此小区配变A相负载最重，最大负荷为47%，C相负载最轻，最大为26%，B相最大负载为45%。

经现场核实，该处A相负载重的原因为商业负荷大多集中在A相，于是工作人员将负荷较重的部分商业负荷调整至C相，调整完成后，该台区三相不平衡率平均降至15%以下。以2017年1月份为例，每日配变三相负荷电流及不平衡度如表3-1所示。

表1聊城毛纺厂小区3月份三相不平衡度统计表

3小结

本文介绍了配网智能运行监控平台建设背景及建设目的，通过大数据平台建设，实现了配电网数据融合汇总、统计分析，为配电网精益化运维提供了有效的数据支撑。

通过大数据平台应用，可辅助工作人员快速识别三相不平衡台区，并结合台区负荷曲线图分析不平衡产生的原因，初步制定三相不平衡治理方案，形成大数据平台背景下三相不平衡治理原则和治理流程。并举例说明了人工均匀负荷、集装表箱三相四线制改造效果。说明了部分台区不能人工调整存在的困难，引入三相负载自动平衡理论。

参考文献

[1]林志雄，陈岩，蔡金锭，等.低压配电网三相不平衡运行影响及治理措施[J]，电力科学与技术学报，2009，24(3):63-66.

[2]王果，配电台区三相不平衡的危害与对策[J]，电工技术，2014，(12):64-65.

[3]金德生，金盛.供电企业电能损耗与无功管理手册[M]，中国电力出版社，2005，(4):99-101.