配网电能质量设备的通信化改造实现

林华章+黄青梅+项新民

摘 要：配网作为电力系统的末端，各地因为实际请不同，其配网发展情况相当不均衡。在文中对我国配网的主要特征以及早期配网电能质量改造现状进行了分析，介绍了待改造设备的类型，以此为基础对配网电能质量设备的通信化改造进行了探讨。

关键词：配网；电能质量；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.218

1 我国配网的主要特征

随着国民经济的快速发展、城镇化进程日益加快，配网的电能质量问题呈现出新的特点，迫切需要解决[1]。早在“十二五”期间，国家电网公司已经开始对配网进行了新一轮的改造，集中解决农村电网薄弱问题，提高农村电网供电可靠性、旨在完成配网以低电压为典型代表的电能质量综合治理[3]。

目前看来，配网处于电力系统的末端，各地配网发展很不均衡，总结起来，配网具有如下几个主要特征[2]：

（1）中高压线路网架多为单向辐射式结构，仅部分区域进行了环网改造；（2）配网线路普遍存在线路偏长、导线偏细、分支过多、负荷小且分散的问题；（3）配网用电负荷持续加大，感性大负荷持续增多，部分线路工业用户不断增多。

以上原因导致配电网供电质量差、功率因数低、线损大。前期由于资金短缺和安装条件的限制，配网的电能质量改造一直未能大规模铺开，直接导致配网无功功率流动频繁，网损居高不下，电能质量低下，严重时甚至无法保证正常供电[3]。

2 早期配网电能质量改造现状

统计结果表明， 电力系统中的13%的电能损失发生在配电网中，80%的用户停电是由于配电网故障引起的。对配电网改造和规划问题进行深入研究，在降低电能损失的同时大幅度提高供电质量和可靠性对促进发展、提高电力部门的经济效益与竞争能力具有重大的现实意义[1]。

前期，各个省市在配网电能质量治理方面做出了有益的尝试，这些项目改造普遍存在以下特点[2-3]：

（1）项目多以无功功率优化为目的，多数属于电容式固定容量补偿，过补偿、无功倒送问题严重，需要人工就地操作、维护工作量很大；

（2）补偿电容、交流接触开关质量欠佳，过电压和涌流抑制措施不完善，设备损坏率居高不下，部分设备已经损坏退出运行；

（3）工作人员对设备缺乏了解，不能对设备进行有效的维护与故障处理，使得已完成项目设备投入率不高；

（4）现有电能质量改造没有实现远方通讯功能，不能对设备的运行状态进行远方监测，因此对各台区自动补偿装置的维护量非常大，实际运行情况没有得到及时的管理。

随着技术的日趋成熟，电能质量改造设备功能逐渐完善、产品质量趋于稳定，这样以来对改造设备的管理就提出了更高的要求。为减轻现场运维人员的劳动强度，提高设备的智能化水平，适应电网的智能化管理要求，本文提出一种低成本的、简便可行的适用于电能质量改造设备的通信化改造方案。

3 待改造设备的类型

目前主流的电能质量改造设备并联接入电网（少数设备串联入电网，比如高低压串联补偿、调压变压器），并采集电网侧或者负载侧的电压电流信号[4]，经分析运算得到改造节点需要注入的補偿需求量。

具体来说，有待进行通信化改造的设备包含但是不限于线路无功补偿装置、线路串联补偿装置、线路并联补偿装置、三相平衡装置、线路调压器、高低压静止无功发生器、有源滤波器等改造设备。本文提到的通信化改造可以方便的囊括传统的改造设备和新式的改造设备，既能覆盖存量设备又能覆盖增量设备。

4 设备通信化改造方案

设备的通信化改造旨在实现改造节点的实时信息采集、设备状态采集、历史数据回调，实现信息远程传输，必要的时候可以亦可以实现设备的远程控制，是实现电网设备的可视化和可控化的前提条件。

改造设备的通信实现需要配合设备本体上的信号采集、信息存储和控制执行单元进行工作，对于该部分功能缺失的设备，需要增设对应的功能单元。设备通信改造必需的功能单元主要包括：

（1）节点典型电气参数采集单元。主要包括电压、电流等各类电气参量的信息采集及存储，对于需要进行潮流方向鉴别的设备来说，设备的进出口均需设置电气参数采集单元；

（2）改造设备操作单元指令接收功能。为了实现远程控制，设备的操作单元需要接收来自监控系统的控制指令，并且该指令可以控制操作单元的运行、退出以及补偿进度。补偿进度的变化应实时反应在状态监控信息中。为避免误操作，远程控制类指令可设置授权权限；

（3）改造设备参数设置功能。为了实现远程参数设置，设备需要接收来自后台监控系统的参数下发。该功能在有授权的情况下完成，并且有关基础通信连接的功能不能进行远程修改，以避免修改后通信链接失效；

（4）节点补偿状态监控信息上传。该部分主要将改造设备的状态信息以及补偿进度上传至监控系统。该部分功能仅具有浏览权限，可设置为相对开放的权限，方便所有工作人员随时查看设备状态，分析系统故障。

5 通信化改造的好处

设备的通信化改造实现了设备信息共享，为优化设备管理，降低系统运维成本提供了便捷条件：

（1）便于线路状态及设备改造效果的统一调度和管理，方便实时全面地掌握线路状态；（2）便于各个、各类电能质量设备的集中协调，可以实现全局统筹考虑，优化线路改造效果；（3）远程化的设备浏览、管理模式，切实降低了线路管理成本和设备巡视的人力成本；（4）为故障类型查找、故障点定位提供了基础数据，远程控制功能还可以快速隔离设备故障。

参考文献：

[1]徐晶.配电网改造与近期规划[D].天津大学，2007（07）.

[2]赖毅.农网配电线路无功自动监控与补偿系统研究[D].电子科技大学，2012（05）.

[3]赵文忠.农村配电网实用无功补偿技术综述[J].低压电器， 2010（03）：34-38.

[4]刘建国.农网中压配电线路无功补偿配置的研究[D].华北电力大学，2010（04）.endprint