低压配电网电能质量综合治理系统的开发技术分析

马保 王晓鹏

摘要：在配电系统的运行中，影响电能质量的因素较多，考虑到电网企业对电能质量精细化管理的要求，以及一些特殊电力用户对电能质量提出的较高的要求，可以开发出低压配电网电能质量综合治理系统，保证配电系统具备合格的电能质量。本文系统分析了低压配电网电能质量综合治理系统的开发技术，并介绍了电能质量综合治理系统在实际配电网中的相关应用情况。

关键词：低压配电网  电能质量  综合治理  装置开发

Guo Network Dengfeng Power Supply Company

MA Bao  WANG Xiaopeng

（Henan Dengfeng Power Supply Company， Dengfeng， Henan Province， 452470 China）

Abstract： In the operation of power distribution system， there are many factors affecting power quality， considering the requirements of Power Quality Management for Grid Enterprises， a comprehensive power quality management system for low-voltage distribution network can be developed to ensure the quality of power distribution system. In this paper， the Development Technology of integrated power quality management system for low voltage distribution network is analyzed， and the application of integrated power quality management system in actual distribution network is introduced.

Key Words： Low-voltage distribution network; Power quality; Comprehensive treatment; Device development

低壓配电网一般采用三相四线的接线方式，由于线路压降，配电线路的末端电压容易偏低。同时由于配电网中单相负载存在着较大的随机性及不确定性，容易使得配电变压器中出现三相不平衡的情况，导致变压器发热严重。此外，在配电网中还包括了大量的非线性负荷，会使得配电网中含有较高比例的谐波。这些都会降低电能质量的合格水平，需要加强对电能质量的治理[1]。本文首先分析了低压配电网中特殊负荷对电能质量的影响，其次阐述了具体的低压配电网电能质量综合治理系统的结构，并介绍了系统中各个功能模块的运行原理，对于提升电力企业对电能质量的综合治理水平具有一定的价值。

1 低压配电网的电能质量

配电网中的负荷类型较多，既包括了居民负荷，又包括了大量的工业负荷，在发达地区，工业负荷占有较高的比重。工业负荷及民用负荷中的特殊负荷会给配电网的电能质量带来了较大的干扰，表1中展示了主要的特殊负荷对电能质量所带来的影响。

一般冶金及化工行业会带来较大的谐波及电压闪变问题，涉及电机的负荷主要是会给配电网注入一定量的谐波。此外，在实际的配电网电能质量治理中，还应关注三相不平衡度、电压合格水平等问题[2]。为了优化低压配电网中的电能质量，可以采用电能质量综合优化治理与远程监视装置，实现在不同环境和条件下对低压配电网电能质量的优化和调节，一次性解决调压、补偿、不平衡及谐波协调控制难题。

2 低压配电网电能质量综合治理系统的开发

2.1 低压配电网电能质量综合治理系统的结构

在开发低压配电网电能质量综合治理系统时，可遵循集成化与模块化兼容的开发模式，系统的各项功能分别由不同的功能模块实现，同时在每个功能模块中都集成了多个组件，并且通过系统集成，可以同时发挥电能质量治理的作用。

在低压配电网电能质量综合治理系统的结构组成中，主要包括了电能质量综合优化及治理装置、无线通信传输装置、远程监控服务器等。由于电能质量综合优化及治理装置具备的功能较为丰富，在其中也包括了多个不同的功能模块，主要有三相电流检测模块、谐波电流检测模块、无功功率检测模块、电压检测模块等[3]。通过这些模拟量检测模块，可以有效实现对配电网电能质量的检测。在监控服务器中，包括电压调节模块、三相调节模块、谐波滤除模块以及无功补偿模块等，图1为低压配电网电能质量综合治理系统的基本结构图。

从图1的电能质量综合治理系统结构图中可以看出，安装在现场实际的电能质量优化装置和远程监控系统之间通过无线通信技术相互连接并进行数据信息的交互，服务器可以向现场的装置下发控制指令。在电能质量综合治理装置中可以内置无线通信网卡，可以租用通信运营商的无线传输通道，将采集到的数据发送到远程监控系统中的服务器中。在服务器的网卡中设置好运营商指定的网关及网络地址，保证网络通信系统的畅通。

2.2 电能质量综合治理系统中各模块的运行原理

在现场的电能质量综合治理装置中，内嵌了桥式逆变器电路，远程监控服务器可以通过控制逆变器电路在交流侧的输出电流幅值及相位，达到对配电网电能质量优化的目的。对于电能质量综合治理系统中的三相检测模块，当系统检测到配电网中出现了三相不平衡的情况时，可以及时发出相应的控制指令进行调整。

对于无功补偿功能模块，可以根据无功功率的检测结果，远程控制电能质量治理装置发出和配电网中相反的无功电流，从而起到抵消一部分无功电流的作用。对于谐波滤除模块，也是通过电能质量治理装置发出和电网中大小一致、方向相反的电流，从而对谐波电流进行一部分抵消。对于电压调节模块，主要是控制装置所发出的容性无功或者感性无功，来起到调节系统电压的作用[4]。这样就可以实现通过安装一个电气装置，综合调节整个配电系统电能质量的目的。对于无线通信模块，由于配电线路的地理位置分布较为分散，如果采用无线通信专网的方式，则建设成本过高，一般都是采用无线通信网卡和远程服务器进行数据通信。

3 低压配电网电能质量综合治理系统的应用趋势

通过开发低压配电网电能质量综合治理装置的远程监视系统，可以对现场装置的运行状态进行远程监控，以及当装置出现异常运行情况时，可以及时发出告警信息，从而提醒电能质量综合治理装置的运维人员及时采取措施加以整治。同时，通过该远程监视系统，可以实现系统和现场运行装置之后的数据远程通信，以及对装置的运行状态进行查询及展示，这样就方便对配电网电能质量优化补偿效果的管理，切实提高低压电网电能质量治理效果和技术水平。

在传统的电能质量治理技术中，普遍存在着电能质量调节难以精准化，存在着欠补偿或者过补偿的问题。随着电力电子技术的发展，IGBT等电力电子开关器件的生产制造技术也日益成熟，在优化及调整电网运行状态方面发挥着越来越重要的作用。低压配电网电能质量综合治理系统，通过脉冲信号来控制电力电子电路中开关器件的通断，形成所需要的补偿电流，用来对谐波电流、无功电流进行补偿。这一电能质量综合治理技术，可以弥补传统电能质量治理技术中所存在的不足之处，在实际的应用中也取得了较好的应用效果，对于优化电力企业的电能质量发挥了重要作用，今后低压配电网电能质量综合治理系统将会在实际的配电网中得到进一步的推广应用[5-6]。

4 结语

随着电力用户对电能质量要求的提升，加强低压配电网电能质量的综合治理，將是今后电力企业配电网管理中的重要工作。通过采用本文所分析的低压配电网电能质量综合治理系统，可以大幅提升配电网中电能质量合格水平，在实际中具有较大的应用价值。

参考文献

[1] 叶铁丰，陈伟，潘锡杰，等.低压配电网的有源三相不平衡补偿装置应用分析[J].电子世界，2020（4）：155-156.

[2] 戴丽君，成明华.基于SVG无功补偿的电能质量综合治理技术研究[J].仪器仪表用户，2019，26（10）：1-4.

[3] 尹刚志.农网台区电能质量综合治理技术研究[J].电工技术，2018（21）：118-121.

[4]何森.局级配变台区运行状态评估与预警系统的研究与开发[D].南宁：广西大学，2019.

[5]田立霞.高铁新能源微电网规划定容及调度优化研究[D].北京：华北电力大学（北京），2021.

[6]吴昊天.基于永磁风机并网技术的微电网优化运行研究[D].北京：华北电力大学（北京），2021.

sdjzdx202203231621