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配电网电压分析及电压治理辅助决策系统研究
摘要 随着电子设备的增加，用户对配电网电压质量的要求越来越高。为了彰显电压治理的科学性、及时性，文章提出一种基于潮流计算的主要针对电压偏差进行分析且给出最优辅助决策的系统实现方法，该系统能依据相关运行数据自动锁定电压偏差的产生原因，然后进行备选方案的经济技术比较。基于低压配电网的算例表明：文章的研究成果合理、有效，值得推广。 关键词：配电网；电压分析；辅助决策
当前，随着用户侧精密设备(基于电子器件)的不断增多，配电网的电压质量越来越受到大众的关注。就电压质量来说，其衡量指标包括“电压允许偏差”、“电压波动与闪变”、“暂态过电压和瞬态过电压”等等[1]，但就用户投诉情况来看，电压偏差超差层面的问题较为集中。而造成电压偏差超过标准值的原因是多方面的，如负荷不均衡、网架薄弱、分布式电源接入等，因此，为了提升电压质量，同时提高专业管理水平，有必要建立一套辅助决策系统，以实现电压问题的自动定位和电压治理措施的经济技术比较，从而给专业人员以最优的参考。
1 总体思路
电压分析的基础是潮流计算、辅助决策的基础是经济技术算法[2]。根据研究目的，搭建如图1所示的系统架构。
图1 系统总体设计
说明：①基础建模中的元件库应包括配变、等效电源、线路(架空、电缆)、无功装置、DG等；②应支持GIS导入；③对解决措施的校核需考虑未来负荷增长等情况。
2 几个关键算法
2.1 配网潮流算法选择
中低压配电网运行方式多变，为了避免不正确合环，一般是放射状运行，因此线路的R/X值较大，比较适合用前推回代型的潮流计算方法。该方法比较成熟，限于篇幅，不再赘述。
2.2 电压分析模型
在潮流计算基础上，可获取电压幅值超差的节点，然后运用电压分析模型进行“病症”分析。为了简化问题，我们规定本系统的辅助决策是基于单个措施的，即最后给出的措施建议只有一项(这也符合实际运维情况)；另外，判据全部采用国网或行业标准。电压分析模型见图2所示。
图2 电压分析流程
以低压电网为例进行说明：图2流程中，对于某条低压电路，若将其导线截面由25mm2更换为50mm2后电压不超限值，则说明造成该线电压问题的主要是导线截面偏小，其余类推。
2.3 电压治理措施的辅助决策
在完成电压分析后，辅助决策模块将以电压回归合格为标尺，以投资额度为判据，对备选方案进行优劣排序。流程见图3所示。
图3 电压治理措施的辅助决策流程
3 应用实例
3.1 配网概况及潮流计算结果
以东部某村庄的低压配网为例，其单线图如图4所示。其中，线路型号均为BLVV-70，最大负荷60kVA，为0.85。
图4 实例单线图
以图4为基准的潮流计算结果(电压)见表1。
表1 实例的潮流计算结果(电压)
根据D类电压合格率指标要求，D类电压范围应控制在198V~235.4V之间，因此第二回线的末端电压显然处于偏差超差状态。
3.2 电压分析
根据图2流程，对第二回线进行建模并逐个改变因素后计算，得到表2所示结果。
表2 电压偏差超差的因素分析
由表2可知，第二回线的某端电压幅值对“供电半径”这个因素最敏感，因此造成该线末端电压偏差超差的主因是原供电半径太长。
3.3 电压治理措施的决策
就目前技术手段来看，要解决供电半径过长，可采取的措施主要有加装线路调压器和新建电源点两大类[3]。就本算例实际，具体为：
(1)线路调压器：容量50kVA，变比1:1.15。
(2)新增电源点：10kV线路800m+50kVA变压器
运用文章构建的系统对两种方案进行经济技术对比，结果见表3所示。其中，年综合费用指初投资平均分摊到年(在各自运行寿命内)+年运维费-年线损减少所带来的电费节省。
表3 两种措施的经济技术比对
由表3可知，就本算例来说，两种措施的技术指标相差不大，但措施(1)的经济指标明显高于措施(2)，因此我们选择增加线路调压器方案。
4 结语
配电网里程绵长，做好其电压治理工作意义重大。文章通过建立计算机辅助系统，能依据网络结构、负荷态势快速锁定电压偏差超差节点并分析具体原因，接着依据专家知识库确定备选方案，最后通过经济技术比较做出最优选择。文章的研究经历算例的考验，具有推广价值。 |
