本發(fā)明涉及電能治理領(lǐng)域，特別涉及一種基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

合理地設(shè)計(jì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是解決電壓質(zhì)量問(wèn)題的根本措施，但受城市建筑物或街區(qū)市政規(guī)劃等條件的限制，許多地方存在線路過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，也因此導(dǎo)致了變電站線路長(zhǎng)短不一。對(duì)于這種情況，在街區(qū)內(nèi)插入變電站實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難，僅靠控制變電母線的電壓，很難滿足長(zhǎng)線路用戶對(duì)電壓合格率的要求。

農(nóng)村用戶居住分散，造成供電半徑大即線路較長(zhǎng)，但每個(gè)用戶的負(fù)荷又不是很大。在這種情況下，如果插入變電站或?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行改造，需要較大投資，因此選擇電壓調(diào)節(jié)裝置在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有優(yōu)勢(shì)。

目前國(guó)內(nèi)外在配電室饋線端投入使用并且基本滿足要求的電能質(zhì)量控制補(bǔ)償裝置主要有：SVC、TSC、SVG和DVR等。這些裝置是以補(bǔ)償無(wú)功功率或有功功率來(lái)減少線路上電壓損耗，從而提高負(fù)荷端電壓；其中DVR是通過(guò)串接于線路中的變壓器向系統(tǒng)注入幅值、相角和頻率可控的電壓，從而保證負(fù)荷端的電壓質(zhì)量，但其本質(zhì)也是與系統(tǒng)之間交換有功和無(wú)功功率，并且需要進(jìn)行整流、逆變以及使用IGBT來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，其電路復(fù)雜、要求處理速度極快且成本較高。并且這些裝置大都是針對(duì)配電網(wǎng)電壓低于額定值的情況采取調(diào)節(jié)措施，對(duì)于電壓高于額定值的情況作用不大；另外，這些補(bǔ)償裝置在系統(tǒng)中投入或切除時(shí)都會(huì)引起電路中的暫態(tài)現(xiàn)象，給系統(tǒng)注入諧波，這都是很不利的方面。

對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)，其不僅存在配變臺(tái)區(qū)三相不平衡與功率因數(shù)偏低的問(wèn)題，而且存在線路末端電壓偏高或者偏低的問(wèn)題，特別是農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)，在用電高峰時(shí)期(節(jié)假日，或者農(nóng)忙灌溉季節(jié))，變壓器負(fù)荷很重，再加上農(nóng)村低壓電力線線徑小，遠(yuǎn)離變壓器臺(tái)區(qū)的電力用戶電壓降很大，長(zhǎng)期電壓很低，低電壓越限甚至低到160V以下，不僅電能質(zhì)量差，網(wǎng)絡(luò)損耗也大大增加，有些電器因電壓低不能正常工作。但是，當(dāng)負(fù)荷較輕時(shí)，因?yàn)榱俗儔浩鞯恼{(diào)壓檔位沒(méi)有得到及時(shí)回調(diào)(為了應(yīng)對(duì)末端電壓過(guò)低時(shí)特意調(diào)高了檔位)，導(dǎo)致出現(xiàn)首端，甚至于末端電壓過(guò)高。

目前，針對(duì)農(nóng)村配變臺(tái)區(qū)三相不平衡與功率因數(shù)偏低的問(wèn)題，以及首端/末端高、低電壓?jiǎn)栴}，各供電公司采取了一系列措施。常見(jiàn)的方法是對(duì)負(fù)載重的相序進(jìn)行換相，但是由于單相用電設(shè)備使用的同時(shí)較低，且受到不頻繁的間斷性和四季更替的用電性質(zhì)的影響，使得用電客戶每個(gè)月的用電存在較大差異，導(dǎo)致配電變壓器的三相負(fù)荷更加不平衡，治理效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)配變?nèi)嗖黄胶庖约熬€路首/末端高低壓的綜合治理的基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)，包括集中控制器；位于農(nóng)網(wǎng)線路末端，用于治理線路首末端高低電壓的低電壓調(diào)節(jié)裝置；位于農(nóng)網(wǎng)線路首端，用于無(wú)功補(bǔ)償及校正配變?nèi)?xiàng)不平衡的三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置，所述集中控制器分別與低電壓調(diào)節(jié)裝置、三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置相連。

上述基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)中，所述集中控制器包括控制單元、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通信模塊、電源模塊、采樣模塊和開(kāi)入開(kāi)出模塊，所述控制單元分別與時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通信模塊、電源模塊和開(kāi)入開(kāi)出模塊相連，所述采樣模塊的輸入端與低電壓調(diào)節(jié)裝置相連，采樣模塊的輸出端與控制單元相連。

上述基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)中，所述集中控制器還包括看門(mén)狗模塊，看門(mén)狗模塊與控制單元相連。

一種利用上述的基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)來(lái)控制電能電壓平衡的方法，包括以下步驟：

步驟一：所有的低電壓調(diào)節(jié)裝置讀取各自輸入端的電壓、電流和輸出端的電壓、電流，記第j個(gè)低電壓調(diào)節(jié)裝置讀取的輸入端的電壓、電流分別為U_j,i、I_j,i，輸出端的電壓、電流分別為U_j,0、I_j,0；三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置讀取其輸入端的三相電壓U_a，U_b，U_c；

步驟二：判斷三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置輸入端的三相電壓U_a，U_b，U_c是否越限，若是，則進(jìn)入步驟三；若不是，則滿足要求，進(jìn)入步驟四；

步驟三：調(diào)節(jié)三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的無(wú)功出力，直到三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的輸入端電壓U_a，U_b，U_c不越限，然后進(jìn)入步驟四；

步驟四：判斷是否存在某個(gè)低電壓調(diào)節(jié)裝置的輸入端電壓U_i小于U_min，若是，則進(jìn)入步驟五；若不是，則滿足要求，進(jìn)入步驟六；

步驟五：此低電壓調(diào)節(jié)裝置在滿足其輸出端電流I_o小于I_max的條件下，增大輸入側(cè)的電壓，直到其輸入端電壓U_i不小于U_min，然后進(jìn)入步驟六；

步驟六：再次判斷三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置輸入端的三相電壓以及低電壓調(diào)節(jié)裝置的輸入端電壓是否都滿足要求，若是，則程序結(jié)束；若不是，則返回步驟二。

上述電能電壓平衡控制方法，所述步驟二中，越限的判斷條件為U_a，U_b，U_c大于U_max或小于U_min，U_max為補(bǔ)償點(diǎn)允許電壓上限，U_min為補(bǔ)償點(diǎn)允許電壓下限。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明設(shè)有低電壓調(diào)節(jié)裝置、三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置；三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)三相電流，并將電流信號(hào)送入集中控制器，集中控制器通過(guò)分析三相電流不平衡狀態(tài)信息，得到零序及負(fù)序分量，利用IGBT功率變換器對(duì)三相回路的有功負(fù)荷進(jìn)行再分配，以獲得一個(gè)相對(duì)平衡的三相電流和負(fù)荷狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)三相有功平衡功能的補(bǔ)償；三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行采樣，并將電壓信號(hào)送入集中控制器，集中控制器通過(guò)分析得到系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償；低電壓調(diào)節(jié)裝置的相線串接于低壓末端線路，實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的輸入電壓與輸出電壓，當(dāng)輸入電壓過(guò)低時(shí)，電壓補(bǔ)償模塊根據(jù)實(shí)際電壓的數(shù)值相應(yīng)抬升電壓，使得輸出電壓滿足負(fù)載正常工作的要求，從而為用電端提供合格電壓，解決低電壓?jiǎn)栴}。本發(fā)明的集中控制器基于采集的線路首末兩端的電流、電壓信號(hào)，協(xié)調(diào)控制低電壓調(diào)節(jié)裝置、三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)臺(tái)區(qū)的電能質(zhì)量綜合監(jiān)測(cè)與治理。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中集中控制器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明三相有功平衡補(bǔ)償?shù)脑韴D。

圖4為本發(fā)明三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的電路原理圖。

圖5為本發(fā)明低電壓調(diào)節(jié)裝置的電路原理圖。

圖6為本發(fā)明控制方法的流程圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)，包括集中控制器；位于農(nóng)網(wǎng)線路末端，用于治理線路首末端高低電壓的低電壓調(diào)節(jié)裝置2；位于農(nóng)網(wǎng)線路首端，用于無(wú)功補(bǔ)償及校正配變?nèi)?xiàng)不平衡的三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1；所述集中控制器分別與低電壓調(diào)節(jié)裝置2、三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1相連。

如圖5，低電壓調(diào)節(jié)裝置2包括串聯(lián)變壓器11、限流電抗器15、電流繼電器14、熔斷器13、雙向晶閘管和兩抽頭的調(diào)壓變壓器12組成，所述串聯(lián)變壓器11位于電源側(cè)，調(diào)整變壓器12位于負(fù)載側(cè)，調(diào)整變壓器12的次級(jí)繞組包括第一繞組和第二繞組，第一繞組的一端引出第一抽頭，第一繞組的另一端與第二繞組的一端相連并引出第二抽頭，第二繞組的另一端引出第三抽頭，雙向晶閘管包括第一晶閘管T1、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、第五晶閘管T5、第六晶閘管T6，其中第一至第六晶閘管T6的基極都與集中控制器相連，第一、第三、第五晶閘管T5的集電極都經(jīng)過(guò)一個(gè)熔斷器13然后連接在一起，再經(jīng)過(guò)一個(gè)電流繼電器14后與串聯(lián)變壓器11初級(jí)繞組的一個(gè)抽頭相連，第一、第三、第五晶閘管T5的發(fā)射極分別與第二、第四、第六晶閘管T6的集電極相連，第二、第四、第六晶閘管T6的發(fā)射極都連接在一起并與串聯(lián)變壓器11初級(jí)繞組的另一個(gè)抽頭相連，調(diào)整變壓器12次級(jí)繞組的第一、第二、第三抽頭分別與第一、第三、第五晶閘管T5的發(fā)射極相連，所述串聯(lián)變壓器11初級(jí)繞組的兩個(gè)抽頭之間設(shè)有限流電抗器15和保護(hù)開(kāi)關(guān)K。調(diào)整變壓器變比為220:30，有兩個(gè)抽頭，電壓分別為10V和20V，通過(guò)控制上下橋臂的對(duì)應(yīng)晶閘管導(dǎo)通可以分級(jí)補(bǔ)償±30V，±20V，±10V的電壓。工作原理為：實(shí)時(shí)檢測(cè)線路輸出端的電壓和電流，當(dāng)端電壓偏離額定值時(shí)，根據(jù)當(dāng)前檢測(cè)到的電壓值U1與額定值U0(U0＝220V)的差值范圍做出相應(yīng)反應(yīng)，通過(guò)集中控制器產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，控制對(duì)應(yīng)檔位的兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，從而經(jīng)串聯(lián)變壓器將電壓差額ΔU補(bǔ)償?shù)捷敵龆?，以保證負(fù)荷端電壓U2在額定值U0附近，即U2＝U1±ΔU≈U0。

如圖4，三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1是由采用IGBT的三相全橋變流器組成，裝置開(kāi)啟后，利用外接電流互感器(CT)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)電流，并將系統(tǒng)的電流信息發(fā)送給集中控制器。集中控制器通過(guò)分析三相電流不平衡狀態(tài)信息，得到零序及負(fù)序分量，利用IGBT功率變換器對(duì)三相回路的有功負(fù)荷進(jìn)行再分配，以獲得一個(gè)相對(duì)平衡的三相電流和負(fù)荷狀態(tài)。補(bǔ)償電流根據(jù)系統(tǒng)的不平衡狀態(tài)準(zhǔn)確變化，可保證不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償情況。另外，設(shè)備內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)的補(bǔ)償量大于裝置容量時(shí)，裝置可以自動(dòng)限制在額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生過(guò)載。裝置對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行采樣，并將電壓信息傳遞給集中控制器。集中控制器通過(guò)分析得到系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)電壓超過(guò)允許電壓的上限(Umax)時(shí)，IGBT功率變換器產(chǎn)生感性電流，降低電壓；當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)電壓低于允許電壓的下限(Umin)時(shí)，IGBT功率變換器產(chǎn)生容性電流，抬升電壓。從源頭上抑制無(wú)功潮流的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的整體節(jié)能。無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)值可以通過(guò)操作面板設(shè)定，平滑補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

如圖2所示，所述集中控制器包括控制單元、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通信模塊、電源模塊、采樣模塊、看門(mén)狗模塊、鍵盤(pán)、開(kāi)入開(kāi)出模塊，所述控制單元分別與時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、通信模塊、電源模塊、看門(mén)狗模塊和開(kāi)入開(kāi)出模塊相連，所述采樣模塊的輸入端與低電壓調(diào)節(jié)裝置2相連，采樣模塊的輸出端與控制單元相連。

控制單元采用STM32。

電源模塊：交流輸入電壓范圍：AC160V～250V，頻率50Hz±5％；波形為正弦波，諧波含量小于10％。

時(shí)鐘模塊：實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口：SPI或者I2C；實(shí)時(shí)時(shí)鐘格式：年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，有后備電源，在設(shè)備斷電的情況下能夠準(zhǔn)確走時(shí)。

存儲(chǔ)模塊：存儲(chǔ)故障信息(故障時(shí)間，故障類別(過(guò)流，過(guò)溫，短路等)等)；存儲(chǔ)設(shè)備信息(設(shè)備型號(hào)，設(shè)備編號(hào))；存儲(chǔ)設(shè)置參數(shù)(CT,PT變比)。

顯示模塊：LCD顯示屏：顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，本地電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，以及SPQC-600裝置和SLVR-600裝置的運(yùn)行參數(shù)及一些參數(shù)設(shè)置界面等；

鍵盤(pán)：通過(guò)按鍵可以設(shè)置時(shí)間，設(shè)置本地參數(shù)以及SPQC-600和SLVR-600的參數(shù)等等。

通信模塊：默認(rèn)通信接口方式為433M無(wú)線通信；至少有2路串口(485)通信接口。

采樣模塊：交流量采樣電流輸入標(biāo)稱值5A，電壓輸入等級(jí)220V；電壓測(cè)量范圍：0～300V，測(cè)量準(zhǔn)確度不超過(guò)±1％；電流測(cè)量范圍：0～60A，測(cè)量準(zhǔn)確度不超過(guò)±1％；有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度不超過(guò)±1.0％；溫度測(cè)量范圍：-40℃～120℃；采集通道為1路三相電流+1路中性線電流，1路三相電壓共7路采集通道。

開(kāi)入開(kāi)出模塊：至少有4路開(kāi)出信號(hào)；開(kāi)出為繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)，容量為DC+24V，5A；開(kāi)入數(shù)量：至少4個(gè)無(wú)源節(jié)點(diǎn)；輸入回路：光電隔離；輸入電壓：DC24V；軟件防抖動(dòng)時(shí)間：5～60000毫秒可設(shè)。

看門(mén)狗模塊：采用STM32自帶的看門(mén)狗模塊或采用外部看門(mén)狗模塊

集中控制器的功能有：

控制方式：自動(dòng)運(yùn)行模式。

信息采集：采集本地的電流、電壓等。計(jì)算電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、溫度等。

數(shù)據(jù)處理及傳送功能：上傳電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、溫度等參數(shù)至主站；識(shí)別低電壓調(diào)節(jié)裝置2故障，并上報(bào)故障告警信息至主站。

遙控功能：遠(yuǎn)程控制低電壓調(diào)節(jié)裝置2補(bǔ)償電壓的檔位和三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1的。

通信功能：與多臺(tái)三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1和低電壓調(diào)節(jié)裝置2進(jìn)行通信，將采集和處理的信息向上發(fā)送并接受主站的命令；采用433M無(wú)線通信方式與三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1和低電壓調(diào)節(jié)裝置2進(jìn)行通信。

設(shè)置功能：時(shí)鐘設(shè)置，可由本地或者主站遠(yuǎn)程設(shè)置時(shí)鐘；參數(shù)設(shè)置，可設(shè)置電流、電壓整定值等各種組態(tài)參數(shù)。

自診斷、自恢復(fù)：具有豐富的自診斷功能，及自恢復(fù)功能；具有上電軟件及配置參數(shù)自檢、自恢復(fù)功能；具有故障告警及上報(bào)功能。

本發(fā)明的工作原理如下：三相有功平衡功能的補(bǔ)償過(guò)程：如圖3所示，三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1開(kāi)啟后，利用外接電流互感器(CT)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)電流，并將系統(tǒng)的電流信號(hào)發(fā)送給集中控制器，集中控制器通過(guò)分析三相電流不平衡狀態(tài)信息，得到零序及負(fù)序分量，利用IGBT功率變換器對(duì)三相回路的有功負(fù)荷進(jìn)行再分配，以獲得一個(gè)相對(duì)平衡的三相電流和負(fù)荷狀態(tài)。補(bǔ)償電流根據(jù)系統(tǒng)的不平衡狀態(tài)準(zhǔn)確變化，可保證不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償情況。另外，設(shè)備內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)的補(bǔ)償量大于裝置容量時(shí)，裝置可以自動(dòng)限制在額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生過(guò)載。

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償功能的補(bǔ)償過(guò)程：如圖4所示，三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置1對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行采樣，并將電壓信號(hào)傳遞給集中控制器，集中控制器通過(guò)分析得到系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)電壓超過(guò)允許電壓的上限(U_max)時(shí)，IGBT功率變換器產(chǎn)生感性電流，降低電壓；當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)電壓低于允許電壓的下限(U_min)時(shí)，IGBT功率變換器產(chǎn)生容性電流，抬升電壓，從源頭上抑制無(wú)功潮流的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的整體節(jié)能。無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)值可以通過(guò)操作面板設(shè)定，平滑補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

低電壓調(diào)節(jié)裝置2的原理：如圖5所示，低電壓調(diào)節(jié)裝置2的相線串接于低壓末端線路，實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的輸入電壓U_i與輸出電壓U_o。當(dāng)輸入電壓U_i過(guò)低時(shí)，低電壓調(diào)節(jié)裝置2根據(jù)實(shí)際電壓的數(shù)值相應(yīng)抬升電壓，使得輸出電壓U_o滿足負(fù)載正常工作的要求，從而為用電端提供合格電壓，解決低電壓?jiǎn)栴}。

一種利用基于實(shí)時(shí)潮流的農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)電能電壓平衡控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行電能電壓平衡的方法，如圖6所示，包括以下步驟：

步驟一：所有的低電壓調(diào)節(jié)裝置讀取各自輸入端的電壓、電流和輸出端的電壓、電流，記第j個(gè)低電壓調(diào)節(jié)裝置讀取的輸入端的電壓、電流分別為U_j,i、I_j,i，輸出端的電壓、電流分別為U_j,0、I_j,0；三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置讀取其輸入端的三相電壓U_a，U_b，U_c；

步驟二：判斷三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置輸入端的三相電壓U_a，U_b，U_c是否越限，越限的判斷條件為U_a，U_b，U_c大于U_max或小于U_min，U_max為補(bǔ)償點(diǎn)允許電壓上限，U_min為補(bǔ)償點(diǎn)允許電壓下限，若是，則進(jìn)入步驟三；若不是，則滿足要求，進(jìn)入步驟四；

步驟三：調(diào)節(jié)三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的無(wú)功出力，直到三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置的輸入端電壓U_a，U_b，U_c不越限，然后進(jìn)入步驟四；

步驟四：判斷是否存在某個(gè)低電壓調(diào)節(jié)裝置的輸入端電壓U_i是否小于U_min，若是，則進(jìn)入步驟五；若不是，則滿足要求，進(jìn)入步驟六；

步驟五：此低電壓調(diào)節(jié)裝置在滿足其輸出端電流I_o小于I_max的條件下，增大輸入側(cè)的電壓，直到其輸入端電壓U_i不小于U_min，然后進(jìn)入步驟六；

步驟六：再次判斷三相不平衡及無(wú)功補(bǔ)償控制裝置輸入端的三相電壓以及低電壓調(diào)節(jié)裝置的輸入端電壓是否都滿足要求，若是，則程序結(jié)束；若不是，則返回步驟二。

整個(gè)平衡方法通過(guò)分析線路首末端的電壓、電流信息，采用基于指標(biāo)判定的多階段協(xié)調(diào)控制算法，協(xié)調(diào)控制線路末端SLVR裝置的檔位以及首端SPQC的無(wú)功功率出力，實(shí)現(xiàn)整個(gè)臺(tái)區(qū)的潮流優(yōu)化與電壓治理。SLVR支持自適應(yīng)控制與遠(yuǎn)程集中控制(優(yōu)先采用遠(yuǎn)程集中控制，未收到集中控制信號(hào)時(shí)，滿足一定條件下，切換為自適應(yīng)控制)，SPQC支持集中控制。

集中控制器主要負(fù)責(zé)收集并存儲(chǔ)線路首末兩端的電壓、電流信號(hào)及相關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)量等信息，并可通過(guò)遠(yuǎn)程通信方式發(fā)送至后臺(tái)或手持終端設(shè)備。本系統(tǒng)采用公網(wǎng)GPRS無(wú)線通信方式完成數(shù)據(jù)上傳，GPRS通信系統(tǒng)具有接入響應(yīng)快、組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、按流量計(jì)費(fèi)(采用包月包流量計(jì)費(fèi)方式)、通信鏈路由運(yùn)營(yíng)商維護(hù)(可免除鏈路維護(hù)的后顧之憂)、防雷擊等特點(diǎn)。

目前常用的通信方式有微功率無(wú)線組網(wǎng)通信(433MHz透?jìng)?、低壓電力線載波通信、光纖通信和工業(yè)WiFi等。各通信方式的特點(diǎn)如下。

低壓電力線載波通信：該通信方式成本低廉，通過(guò)就地接入電力線即可延伸到各個(gè)SLVR裝置，是唯一不需要線路投資的有線通信方式，從而降低了建設(shè)成本。但其通信速率低，上下行的帶寬不一致，而且因?yàn)橐揽侩娏€為傳輸媒介，一旦停電，通信即會(huì)中斷，更為突出的問(wèn)題是其易受雷電干擾，通信距離受限等。

光纖通信：該通信方式的主要特點(diǎn)是傳輸容量大、通信速率高、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾性強(qiáng)、絕緣性能好等，考慮到本系統(tǒng)的安裝位置需根據(jù)線路的實(shí)際情況而定，具有隨機(jī)性、分散性等特點(diǎn)，如采用光纖通信勢(shì)必會(huì)帶來(lái)施工難度大、建設(shè)成本高等問(wèn)題。

工業(yè)WiFi：該通信方式具有通信速率高、組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、無(wú)需額外布線，不增加額外建設(shè)成本，但其通信距離短(一般在100m左右)，覆蓋范圍小，如應(yīng)用在農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)，需增加多級(jí)中繼才能完成組網(wǎng)。

433MHz無(wú)線射頻通信：該通信方式具有通信距離遠(yuǎn)(可達(dá)3km)、無(wú)需申請(qǐng)頻段、傳輸過(guò)程衰減小、信號(hào)穿透繞射能力強(qiáng)，能應(yīng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)地形復(fù)雜的特點(diǎn)，且特別適合多發(fā)一收的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

實(shí)施例

標(biāo)準(zhǔn)S11型變壓器，額定容量315kVA，繞組電阻Rf＝0.0149Ω，低壓側(cè)總功率209.104kW，A相87.78kW，電壓228.2V；B相69.41kW，電壓255.2V；C相51.9kW，電壓244.9V。線路長(zhǎng)0.5km，線路型號(hào)LGJ-50(0.65Ω/km)，臺(tái)區(qū)接線方式如圖7。

1)線路損耗：由變壓器的功率可得，低壓線路的三相不平衡電流為I_a＝394.66A，I_b＝271.97A，I_c＝211.92A，中性線電流為I_n＝112.69A，若中性線電阻為相線電阻的2倍，導(dǎo)線電阻為R_L＝0.5Ω，則這條線路的有功損耗為：

當(dāng)三相負(fù)荷電流平衡時(shí)，每相電流為(I_a+I_b+I_c)/3，中性線電流I_n＝0，這時(shí)線路有功損耗為:

三相不平衡帶來(lái)的線路損耗為：

ΔP_L＝ΔP₁-ΔP₂ (3)

將參數(shù)代入(1)-(3)式可得：ΔP_L＝21.3745(kW)；

2)配變損耗：三相平衡與不平衡之間，變壓器的鐵損相差不大，可以忽略；需要考慮的配變的銅耗，也就是繞組損耗，計(jì)算如下：

將參數(shù)代入(4)式可得：ΔP_f＝0.2585(kW)；Rf表示繞組電阻。

3)SPQC以及SLVR的裝置的額外增加的損耗：需要安裝SPQC-610一臺(tái)，假設(shè)安裝SLVR-620三臺(tái)，裝置的效率為98％，則需要額外增加的損耗為：

ΔP_e＝160×(1-98％)＝3.2(kW) (5)

所以，農(nóng)網(wǎng)臺(tái)區(qū)安裝SPLC-600系統(tǒng)后，減小的功率損耗為ΔP：

假設(shè)農(nóng)網(wǎng)配變年不平衡小時(shí)數(shù)占全年的65％，電費(fèi)取0.63元，則一個(gè)典型農(nóng)網(wǎng)配變臺(tái)區(qū)8年的節(jié)能降耗收益為W：

即安裝一套使用年限為8年的SPLC-600系統(tǒng)后，8年內(nèi)臺(tái)區(qū)系統(tǒng)的節(jié)能降耗收益為53萬(wàn)元。