配网线路电压质量与供电可靠性提升策略分析

 配网线路电压质量与供电可靠性提升策略分析

许华霞

广东电网有限责任公司湛江廉江供电局   524400  广东省湛江市

摘要：为满足经济与社会发展需要，近年来我国电力领域进步迅速，配网线路电压质量与供电可靠性也受到广泛关注。基于此，简单分析相关因素影响，并深入探讨提高配网线路电压质量的途径和提升配网线路供电可靠性的策略，以供参考。

关键词：配网线路；电压质量；供电可靠性

前言：对于配网线路来说，多方面因素均可能对其造成影响，如运行方式、供电距离、电力负荷、无功补偿等。为尽可能应对相关因素带来的影响，正是本文围绕电压质量与供电可靠性开展具体研究的原因所在。

1. 影响因素分析

1.1运行方式

在配网线路运行中，变化的电网运行方式会带来深远影响，这种影响在电网阻抗方面有着直观体现，进而会影响电网功率分布，最终导致电压不稳定问题出现，如配网线路电压降低或升高[1]。

1.2供电距离

如存在大于合理供电半径的供电距离，配网线路的用电功率会随之降低，进而导致偏大的无功功率电力在线路中产生，由此产生的无功功率损失和电压损失必须引起重视，电压质量也会同时受到严重负面影响。

1.3电力负荷

在夏季特别是夏季夜晚的用电高峰期，电力负荷往往会急剧攀升，这源于大幅增加的电网用电量。变化的电力负荷会直接影响电压，这也是配网线路在电力负荷高峰期对应存在较低电压值的原因，同时该电压值也会在电力负荷较低时提升[2]。

1.4调压措施

受生活及工业生产用电不稳定影响，非对称性负荷和冲击性负荷会在配网线路中出现，对于存在问题的负荷，必须进行针对性调压处理。如调压措施选用不当，电压稳定性也会受到直接影响。

1.5无功补偿

无功功率损耗在配网线路中很容易出现，为控制这种损耗，多使用无功补偿电容器。在结合实际调研中可以发现，“死补”问题很容易在无功补偿电容器应用中出现，如低负荷时间段将无功量输送至电力系统，或用电单位在用电高峰期吸收电网无功量，较大幅度的电压变化会随之出现，电压质量自然会受到影响[3]。

2. 提高配网线路电压质量的途径

2.1基本途径

为提高配网线路电压质量，可从以下几方面基本途径入手。第一，明确电压允许偏移范围值。对于电压损失问题，电压损失的最小点和最大点可基于长期数据积累明确，进而明确电压允许偏移范围值，这一过程需要聚焦中枢点界定。为调整中枢点实际最高电压，需要充分结合允许偏移的中枢点电压范围，进而实现对电压损失的控制。第二，电压监测点优选。为保证电压质量，提供稳定的用户受电端电压，必须重点监控电压质量，这一过程需要选择代表性较高的变电所及发电厂，同时结合电压中枢点，通过这类集中核心区域调控电压质量。在电压监测点选择过程中，可结合《电力系统电压和无功电力管理条例》规定及实际情况，如发电厂和变电所的中压配网电压监测点可选择10（6）kV母线，各类统计仪器的科学应用也极为关键。第三，做好无功补偿和平衡。无功功率对电压质量带来的影响较为深远，因此无功补偿装置在配网线路中的科学设置极为关键，这一过程需要同时关注相关特殊情况，如配网线路的负荷波动和冲击负荷，此可通过静止补偿器应对[4]。

2.2加装串联补偿

为更好应对不同配网线路出现的电压质量问题，还可以考虑加装串联补偿，可结合电压降落公式对末端电压进行计算，具体为：

   （1）

式中的X、U、R、P分别为等效电抗、末端电压、线路等效电阻、线路末端有功，在加装串补设备后，存在变小的等效电抗，对应存在可能降为0的，为保证电压质量，此时可将负荷端电压适当提升。在具体加装串联补偿的过程中，需要进行串联补偿仿真模型的建设，基于具体线路情况进行节点标识，各个线路的值需基于查表模式和线路设计图进行计算，如线路等效电阻、等效电抗等，进而对最近一年半中配电线路的最大无功功率及有效功率进行计算，得出平均值，结合变压器在不同节点位置的参数，对不同阶段的功率均值及最大功率进行计算，这一过程还需要参照最大负载率，最终转换串补参数和并补参数，得到线路参数。

为保证串联补偿效果，必须综合考虑多方面因素影响，保证线路末尾与串补位置间距离合理，如二者存在过近距离，在重载情况下，线路中间部位将出现快速下降的变电站电压，这种情况下增设串补的补偿功能将无法充分发挥，具体的补偿效果也无法达到预期。首端与串补位置的控制也极为关键，二者如太近会对线路末端电压质量造成一定影响。因此，本文建议在主干线进行串补定位，其较大的电流和较长的安装距离更适合补偿。此外，还需要科学选配串补容量和串补设备，串补容量应结合配网系统串补度和电抗值确定，一般可使用两段串补，串补度分别为1、1/2。在配置串补设备方面，可使用分散补偿模式，具体在短距离间隔内配置串补设备，也可以结合实际情况在主干线按照两段设置串补设备[5]。

2.3优化电网结构

为保证配网线路电压质量，还可以从线损率角度入手，设法对电网结构进行优化，具体应关注以下几方面。第一，及时更新导线。为实现电力输送量提升，可基于实际需要更新导线，老旧低压线路属于更新重点，及时更换这类线路可有效控制电压损耗。在具体实践中，电网线路需及时优化，以截面更大的导线取代陈旧线路，进而提升配网线路电压质量。第二，优化处理电源附近线路。结合配网线路实际运行情况进行分析可以发现，电网主干线电源周边很容易出现线损问题，进而影响电压质量，因此相关改造需要重点围绕电源附近线路开展，相关设备、导线性能也需要定期检查，及时更换存在问题的设备、导线，这不仅能够提高电力应用稳定性和安全性，对电压质量提升也能够产生积极影响。第三，保证供电线路半径合理性。较为复杂的配网线路或相对偏差的线路均可能影响电压质量，同时也会催生一定安全隐患，因此需要对供电半径进行科学控制，保证供电安全性和电压质量。

2.4其他途径

为更好提高配网线路电压质量，还需要关注以下几方面途径。第一，关注线损和电压质量关系。结合上文分析可以发现，配网线路损耗可通过提升运行电压值的方式进行控制，配电变压器损耗也会影响线损。为提高电压质量，必须关注线损和电压质量关系，科学选择配网线路运行电压，同时设法实现降损目标。具体实践需要结合实际情况，如可变损耗大于固定损耗，此时存在长期处于过负荷状态的线路及设备，此时可结合电压质量与线损关系适当提升线路电压运行值，这一过程需要适当结合配网线路空载损耗和负荷损耗比例。以10kV配网线路为例，提高1%电压时，对应存在1.02的铜、铁损比率，提高2%、3%、4%、5%时，则对应存在1.04、1.061、1.091、1.10的铜、铁损比率。如可变损耗小于固定损耗，对应存在轻负荷状态的设备和线路，变压器空载损耗往往较大，此时需要适当减小实际的线路运行电压，这一过程也需要适当结合空载损耗和负荷损耗比例。第二，增加工作高压。如负荷功率变化未能配网线路运行中出现，电压值会因提高电压而降低，功率损耗控制也可同时实现，因此配网线路损耗降低及电压质量提升可通过提高电压值实现，线路工作电压也能够随之提高。此外，提高电压值在促进发电机励磁调节线路高压、保证电机负载电压与发电机母线电压正常方面也能够发挥积极作用，最终实现线路高压运行。第三，聚焦三相负荷平衡。为进一步提升配网线路电压质量，三相负荷平衡同样极为关键，具体可从调查实际用电情况入手，在开展仔细分析的过程中，还需要针对性检查和调整所有用户及变压器设备的具体负载情况，保证用电过程中电力均衡，这能够为提升配网线路电压质量奠定基础，配网线损也能够同时降低。

3. 提升配网线路供电可靠性的策略

3.1优化制订规划方案

在提高配网线路电压质量的过程中，配网线路供电可靠性也需要同时得到重视，因此本文建议强化配网线路自动化建设，同时针对性优化制订规划方案，各类新技术应用效果将得到保障。基于改造一次、二次设备现状及配网线路建设实际，可在配网系统规划中引入相关内容，对整体效益进行评估，同时结合分散性和可靠性原则建设配网线路结构规划模型，这一过程建立的目标函数需要聚焦系统年综合最小成本，具体为：

   （2）

上式中的、、、、分别为配电网运行总维护费用、下层模型目标函数、建设网架投资费用等年值、系统年综合最小成本目标函数、年网损费用。在协同规划配网线路的过程中，需要聚焦连通性约束，源节点需要通过负荷节点与其他负荷节点连通，以此预防配电孤岛问题。接线方式约束也极为关键，因此需要聚焦网架结构规划的闭环设计和开环运行，具体约束需要结合单联络网络界限，同时基于最大负载限制各变电站总负荷，规定范围内的负载率和负荷节点电压也不容忽视。此外，还需要开展双电源进线设计，聚焦变电所自投装置、自动系统科学配置，线路网架规划科学性也需要得到重视，进而科学选用一次智能开关、二次馈线终端装置等设备，这类设备的可靠性也不容忽视。为保证配网线路出现故障后能够第一时间进行隔离定位，智能设备分散配网系统也需要科学应用。如存在复杂程度较低的配网线路，可引入数量开关和双电源供电模式，这能够更好保证供电可靠性，主体线管理、实时监控也可以基于GIS和SCADA系统实现，以此开展一体化管理，信息的安全、高效共享也能够同时为配网线路供电可靠性提升提供支持。

3.2科学应用技术

受不同地区的地理位置、负荷量、经济发展水平等因素影响，配网线路及设备存在一定差异，如农村地区多使用架空线，城市地区多使用电缆网。为保证配网线路供电可靠性，必须关注配网技术的科学选用，具体可从以下几方面入手。第一，合理选择供电方式。配网线路的供电方式选择需要综合考虑电源点、线路开关、网架。基于电源数量，可细分为单电源、双电源、多电源供电。基于网架形状，可细分为辐射供电、环网供电、网格供电。基于线路开关功能，可细分为断路器、负荷开关、重合器、环网柜配电线路。第二，选择二次设备和运动系统。对于线路开关和配电变压器，远程监控需要使用运动系统，如配电开关监控终端、配电变压器监测终端，这不仅能够实现对系统低保护，还能够开展环网远程控制。对于联络、分界、用户、出线、分段开关，其中自动化终端无须在出线开关处设置，但基于用户重要负荷程度，需要将自动化开关设置于用户分界开关处。此外，在配置终端方面，还需要考虑配电自动化终端安装投资费用、维护费用及对应的停电损失费用，进而针对性选择控制模式、终端及开关。此外，还需要基于规约、传输协议及地区实际情况选择二次设备。第三，通信设备和方案。对于配网线路来说，通信设备和方案同样极为重要，必须结合实际条件和区域特点，优选设备和方案，如选择混合通信方案，通信干线为光纤，电力载波、扩频等用于其他通信。

3.3更新控制装置

对于配网线路来说，电控设备的重要性极高，如能够保证设备与线路完美结合，即可更好保证配网线路供电可靠性。变压器属于配网线路中的重要设备，具体型号需要基于实际情况选择，这关系着其能否在正常负荷下稳定运行。但值得注意的是，在安装变压器的过程中，电流密度增长率、型号、消耗等因素均会影响变压器应用效果，处理不当往往会导致变压器处于超负荷运行状态，其功能发挥也会受到制约。具体实践需要聚焦电控设备优选，对配网线路供电情况进行监督，通过及时更新控制装置，变压器稳定运行将得到保障，供电可靠性自然能够随之提升。此外，还需要聚焦配网系统更新，提升其自动化分析和处理能力，设备维护制度制定、运行情况定期检验也极为关键。

3.4强化供电管理

除上述策略外，为提高配网线路供电可靠性，还需要做好供电管理工作，具体可从以下几方面入手。第一，健全管理体制。对于配网线路供电管理来说，该工作较为复杂，涉及数据的采集、核实、存储、分析、反馈等内容，因此必须真实完成数据采集，通过可靠性数据对真实情况进行客观全面的分析。在收集、管理基础资料的过程中，必须考虑配网线路改造需要，各部门的配合与沟通也需要设法强化。在具体管理过程中，不仅需要对可靠性数据进行统计和上报，还需要做好停电计划编制，对配网线路供电可靠性进行定期分析，影响供电可靠性的因素也需要得到重视，进而锁定问题根源，为供电管理工作提供有力支持。第二，聚焦应急处置。对于出现故障的配网线路，必须保证抢修的及时性，这关系着供电能否在最短时间恢复。因此，本文建议相关部门基于实际情况编制配网线路故障应急预案，提前对可能出现的突发故障进行预判，进而更好处置各类突发事件，避免配网线路故障对重要部门正常用电造成影响。第三，做好安全用电管理。对于用电安全问题，相关部门必须提高重视并开展定期检查，如发现用电安全相关问题，必须及时下发整改通知书，同时进行跟踪闭环，保证配网线路供电安全受到的影响降到最低。还需要科学管理用户继电保护定值，该定值需要由技术部门负责确定，保证其与上级保护匹配，避免配网线路因用户设备事故出现越级跳闸。很多外部因素都会对配网线路供电可靠性造成影响，如居民扔杂物、偷盗电力设施、汽车撞电杆等，这类不可预见事件也需要设法预防，如通过电视、广播、短视频平台等途径开展宣传，适当增加巡线人手以及增加安装线路监控等。

结论：综上所述，多方面因素均会影响配网线路电压质量与供电可靠性。在此基础上，本文涉及的加装串联补偿、优化电网结构、强化供电管理等内容，则提供了可行性较高的优化途径。为更好保证配网线路安全高效运行，相关软硬件升级、智能化技术引入等方面也需要得到重视和加快应用。

参考文献：

[1]刁飞虹.配网自动化建设对供电可靠性的影响分析[J].技术与市场,2022,29(03):124-125.

[2]李辉,保富,陆光前,闵侯,何磊.配网供电可靠性多维度大数据分析方法研究[J].信息安全研究,2022,8(01):79-84.

[3]阮灿华.关于区域配网规划和改造对提高供电可靠性的研究[J].技术与市场,2021,28(12):106-107.

[4]董富德.10 kV配网线路网架规划分析[J].电工技术,2020(24):141-142.