低压三相负荷不平衡台区相位识别监测方案分析

肖家锴 黄永聪 王 尉 龚廷志

（1、国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥230022 2、国网合肥供电公司，安徽 合肥230022 3、国网六安供电公司，安徽 六安237006）

低压三相负荷不平衡是电网中较为常见的问题，导致电网出现故障，产生安全隐患。台区相位识别监测方法可以有效的解决此类问题，便于更好的采取防控措施，避免造成电网出现大面积电路故障，影响电能用户的正常使用。

1 低压三相负荷不平衡问题产生的原因

1.1 线路分布设计。不同的地理情况对配电网线路的分布和设计也存在较大差异，城镇建筑群密集度高，线路的分布就会相对密集，电能用户使用量较大，极易产生低压三相负荷不平衡的问题。乡村地理开阔，房屋间距较大，线路的设计可以相对简单，缺少相应的防控设备，若忽然电流增大，不平衡的电流问题也会迅速产生[1]。

1.2 电流负荷过载。如果配电网内的电流负荷始终处于超负荷工作的状态，也会产生低压三相负荷不平衡的问题，比如建筑内多用户不间断使用大功率或超大功率的电气设备，导致正常负荷的配电网电流急速增加，线路的损耗也迅速加剧，跳闸、线路烧毁等情况随之而来。

1.3 缺乏防控措施。低压三相负荷不平衡问题对配电网和电能用户的影响较大，但许多情况下防控措施并未得到重视，也有存在许多的防控措施不到位的情况，无法彻底达到对产生的不平衡电流采取有效监测和及时的控制，增加了不平衡电流所带来的危险系数。

2 低压三相负荷不平衡问题产生的危害

2.1 增加线路损耗。低压三相负荷不平衡问题出现时，线路内的电流呈不均衡的状态，出现单个线路无电流或多股电流并存的情况，提升线路的电流承载压力，过度的损耗也会不断增加，当线路无法继续承受过多的电流，损耗超负荷，线路也会迅速破损，产生线路安全问题，轻则部分线路停止运作，重则会引发火灾。

2.2 增加设备负载。如果电流变得不稳定，许多设备也会受到影响。比如变电设备处理的线路电流忽然增大，加速提升变压器负载方面的压力，或者线路内电流过大，超过了变压器的最大承载功率，就会导致设备损坏。

2.3 造成电器损毁。配电网内会有许多的电器接入，如果电流过大，电器内部携带的变电装置就会失去作用，无法对电流进行有效控制。超负荷的线路被毁坏，电器的温度迅速上升，变压器也会迅速跳闸[2]。如果变压器处在跳闸的状态下反复的执行闭合操作，也会增大线路的电流，导致电器内部因无法承担而直接被毁坏。

3 低压三相负荷不平衡台区相位识别监测方案的分析

3.1 明确方案核心。低压三相负荷不平衡问题对电网的影响较为严重，其频发性的特点，导致始终无法得到有效的解决。想要实现对低压三相负荷不平衡问题的有效控制，必须要明确问题产生的根源，将台区作为基本的入手方面。电网能够实现对大面积的供电，主要依赖变压器对供电范围的控制，也是导致低压三相负荷不平衡的根源，因此制定台区相位识别监测方案是十分必要的。只有做到对台区内的电流进行有效监测才能找到出现低压三相负荷不平衡的源头。其中台区相位识别监测方案中，电流信号的采集是核心内容，也是实现相位识别监测的数据参考。能够很好的实现在电流不平衡时，对电流相位到电能用户间的电流情况进行有效监测。

3.2 完善采集工作。低压三相负荷不平衡台区相位识别监测方案需要针对产生不平衡电流的线路分段进行监测，才能确定出现问题的部分。由于台区覆盖范围交广，监测工作必须通过远程的方式来实现。采集工作是方案中的首要部分，也是监测结果的重要依据。首先确定信号同步装置的范围，保证台区内电流的顺利通过。电流从首个信号同步装置流入后，装置内的信号定位功能会迅速采集电流信息，确定电流流向，标注采集的时间，便于与另外一个信号同步装置内的电流信息进行对比。被采集的电流通过模数转换设备进行模拟信号与数字信号的转换后，发送给显示设备和信号存储部分进行存储转发，另一个信号同步装置采取同样的操作获得对应的数字信号，两者进行相互匹配，完成基本的数据信号获取工作，保证了获取电流信号的同步性。其次不平衡电流的信号采集完毕后，不能立即传输，需要进行相应的处理。台区的电流属于强电流，监测设备需要人为操作，所能够识别的是弱电信号，因此必须要将强电转换成弱电才能够在设备中进行有效传输，强电压信号转换设备能够很好的完成该项工作，将获取到的电流信号中的强电流进行有效的分离，并转换为弱电信号，才不会对设备及人员造成安全隐患。强电流不仅电流量大，而且电流产生的分量也会十分的明显，不平衡强电流的电流分量也具有极强的不稳定性，将强电流信号转换为弱电流信号后，还需要将电流分量也作出调整，滤波电路会在强电流信号转换完毕后采取等量的电流分量工作。滤波电路中包含了能够承受定量电流的电阻，在滤波电路能够达到的电流分量范围内，保证整体电路正常工作，一旦电流过大，产生的电流分量超过了电阻的最大抗阻能力，就会被电流击穿，导致电路的损坏，影响信号同步装置的正常使用，因此电流信号采集量还是必须要控制的。最后采集的电流信号的幅值也需要限制，由限幅电路将采集的电流信号的波形进行有效整理，能够将其中的正脉冲信号完全的消除，仅保留负脉冲信号，这样能够更好的实现对电流信号的限制，避免电流过大损毁设备，也能够将获取到的负脉冲信号进行归纳整理，便于实现对电路中不平衡电流的负脉冲信号的匹配。采集到的电流信号得到相应的转换后，两个信号同步装置间可以进行通信并将监测到的信号进行对比，但两个装置要同时保持可通信的状态。通信的信号内容除信号的基本特征外，还应当将采集的时间共同传递出去。信号传输前信号同步装置的通信系统由发送端口发出通信指令请求，另一端信号同步装置的接收端口收到指令请求后迅速予以回应，发出接收指令，完成相互间的通信指令后，才可以将采集到的信号进行传输。传输过程中信号还会携带采集系统自动生成的时间信息，更好的帮助不同的装置间进行信号内容的匹配，实现对通信系统产生有效的回应。如果双方通信后得到的信号采集时间不同，则无法进行有效匹配，也不能作为台区相位监测的依据。

3.3 分析监测情况。信号同步装置分别接收并成功匹配到相同时段的信号后，得到了大量的数字信号，由于产生不平衡的电流的关系，信号形成的基波频率也有较大差异，需要进行取样工作，利用变频功率分析仪、高精度功率分析仪等设备将采样部分进行分析、计算。如果取样部分的基波频率并无明显变化，可以排除电路中三相负荷不平衡的情况，转为从线路的质量、周边环境、分布设计等方面进行再次详细分析。线路的质量如果存在缺陷，会缩短使用寿命，形成不平衡电流。线路周边的环境如果处于施工地附近或者受到强烈温度变化的影响，也会导致出现三相负荷不平衡。或者由于线路分布设计问题，线路间缺少保护以及来自其他同类电流的干扰，从而形成电路电流不平衡的情况。如果基波的频率差异性较大，且十分明显，那么就可以根据基波的频率进行相应的运算，将运算的结果与其他类能够产生基波频率的信号进行对比，找出与之相应的信号种类进行分析，采取对应的处理方式[3]。例如如果取样信号的基波频率差异较大，经过计算得出存在其他电流干扰，导致产生不平衡电流的情况，相应的工作人员可根据取样的时段以及线路的分布情况进行有效的分析，找到出现不平衡电流的具体位置，对现场环境进行勘察，确定周围是否存在电路混搭和信号塔等强电流的干扰，根据具体情况进行现场维修，解决低压三相负荷不平衡的问题。但进行维修工作前，分析人员要根据采集到的信号确定电路的供电情况，以设备调控为主，减少人工作业所带来的危险性。

4 结论

综上所述，利用台区相位识别监测方法能够有效针对低压三相负荷不平衡问题进行有效防控，是保证配电网正常运作的重要手段。如果出现三相负荷不平衡情况时，应当迅速发现产生问题的源头，及时的采取相应的措施，能够保持配电网电压的稳定，也能最大程度的减少不必要损失的出现概率。