一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，將補償裝置從線路末段電桿到首端電桿的順序逐個進行模擬，確定補償裝置的初步安裝位置；對支線上的每個電桿進行三相不平衡負荷進行補償，計算各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和與三相不平衡壓降因子變化量；根據三相不平衡壓降因子變化量的大小確定支線補償裝置的最終安裝位置；將各個支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段電桿的數據來體現該段分支線補償后不平衡負荷的分布情況，確定干線上的負荷分布情況；將計算后的干線負荷分布看作成一條支線負荷分布，同樣利用對支線不平衡負荷的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。
【專利說明】
-種低壓配電網H相不平衡補償點定位方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種低壓配電網=相不平衡補償點定位方法。
【背景技術】
[0002] 農村低壓配電網大多數經由10KV/0.4KV變壓器降壓后，WS相四線制的形式向低 壓側用戶供電。而低壓側負荷主要是由少部分=相生產用電負荷和W電視機、電冰箱、各類 電炊具等為主的大功率單相負荷組成。一般情況下，在裝接單相用戶時，供電部口應該將單 相負載均衡地分接在A、B、C =相上。但在實際工作及運行中，線路的標志、工作人員的疏忽 再加上由于單相用戶的不可控增容、大功率單相負載的接入W及單相負載用電的不同時性 等，都造成了=相負載的不平衡。低壓電網若在=相負荷不平衡度較大情況下運行，將會給 低壓電網與電氣設備造成W下不良影響：
[0003] 1.增加線路的電能損耗。
[0004] 配電網=相負荷不平衡所引起的不平衡電流在線路中引起各段配電線路壓降不 同，從而將導致電網側=相電壓不平衡，加大電壓偏移，同時增大了中性線電流，在相線產 生損耗的同時疊加了中性線損耗從而增大線路損耗。
[0005] 2.增加配電變壓器的電能損耗。
[0006] 配電變壓器是低壓電網的供電主設備，當其在=相負載不平衡工況下運行時，將 會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而變化的。
[0007] 3.配變出力減少。
[000引配變在=相負載不平衡時運行，其輸出的容量無法達到額定值，其備用容量亦相 應減少，配變出力減少，過載能力降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發配變發熱， 嚴重時甚至會造成配變燒損。
[0009] 4.配變產生零序電流。
[0010] 配變在=相負載不平衡工況下運行，將產生零序電流，該電流將隨=相負載不平 衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流，會使 配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變 的損耗。
[0011] 5.影響用電設備的安全運行。
[0012] 配變在=相負載不平衡時運行，=相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。 因而使中性線產生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發生變化。在電壓不平 衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞，而電壓低的一相接帶 的用戶用電設備則可能無法使用。所W=相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設備的安 全運行。
[OOU] 6.電動機效率降低。
[0014]配變在=相負載不平衡工況下運行，將引起輸出電壓=相不平衡。由于不平衡電 壓存在著正序、負序、零序=個電壓分量，由于負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出 功率減少，從而導致電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將隨=相電壓的 不平衡度而增大。
[0015] 因此，對于低壓配電網=相不平衡的補償位置方法分析就非常重要。
【發明內容】
[0016] 本發明為了解決上述問題，提出了一種低壓配電網=相不平衡補償點定位方法， 該方法只需要通過低壓配電網絡中的用戶分布就能夠近似確定補償位置點與補償效果。
[0017] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0018] -種低壓配電網=相不平衡補償點定位方法，包括W下步驟：
[0019] (1)將補償裝置從線路末段電桿到首端電桿的順序逐個進行模擬，確定補償裝置 的初步安裝位置；
[0020] (2)對支線上的每個電桿進行=相不平衡負荷進行補償，計算各電桿A相、B相、C相 線路每相所帶用戶數代數和與=相不平衡壓降因子變化量；
[0021] (3)根據=相不平衡壓降因子變化量的大小確定支線補償裝置的最終安裝位置；
[0022] (4)將各個支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段電桿的數 據來體現該段分支線補償后不平衡負荷的分布情況，確定干線上的負荷分布情況；
[0023] (5)將計算后的干線負荷分布看作成一條支線負荷分布，同樣利用對支線不平衡 負荷的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。
[0024] 所述步驟(1)中，模擬遵循W下原則：
[0025] (1)在每個電桿進行補償模擬，將用戶總戶數進行=相平均作為補償后的=相負 荷，W此來模擬補償裝置補償=相不平衡后電網側的表現；
[0026] (2)由于目標是計算=相不平衡壓降因子，故在補償位置處補償后，相對于臨近桿 來說，其為=相平衡負載，且已不再考慮=相不平衡負荷中存在的動態不平衡因素。
[0027] 所述步驟（2)中，對支線上對N號電桿進行=相不平衡負荷進行補償時，各電桿A 相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和計算公式：
[002引
[0029] 式中：X為A相、B相、C相，1為變壓器出線編號，m為分支線編號號，n為電線桿編號，N 為補償電桿編號，則該條電桿所帶S相平衡戶數為A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數 和最小值，所帶=相不平衡戶數為A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和最大值與最小 值的差值。
[0030] 所述步驟(2)中，不平衡壓降因子A化計算方法為：
[0031]
[0032] 其中，Ka為平衡負荷中動態不平衡因子;Ke為不平衡負荷中動態不平衡因子，Kr為 線路阻抗因子用表示，其值與線路長度、材料、橫截面積有關，Ki為線路流經單個用戶電流 因子。
[0033] 所述步驟(3)中，不平衡壓降因子代數和計算公式：
[0034]
(2-5)
[0035] 二去R術亞溢；圧R么曲3赤/以縣^+咎/入才.
[003引 U-6)
[0037] 式中，?。，為未補償時支線立相不平衡各段壓降因子之和， 分別為桿1、桿2 - ??、桿n補償后支線S相不平衡各段壓降因子之和。
[0038] 所述步驟（3)中，通過分析Su與,J的大小，合理選擇補償裝置的安裝位 置，本文選取補償位置依據如下：
[0039] (1)對支線補償位置確定依據:Su > 50;
[0040] (2)對干線補償位置確定依據:Su > 30。
[0041] 所述步驟(4)中，在農村低壓配電網中補償裝置的額安裝方式包括戶內和戶外安 裝，根據補償裝置的補償原理W及對補償裝置安裝位置的要求，補償裝置所起到的補償作 用范圍為補償桿與相鄰的上一級桿之間。
[0042] 所述步驟(4)中，分支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段 電桿的數據來體現該段分支線補償后不平衡負荷的分布情況。
[0043] 所述步驟(5)中，在進行合并化簡后統一歸結與出線側即干線側，得到干線上的負 荷分布圖，根據負荷分布圖，將歸算后的干線負荷分布看作成一條支線負荷分布，同樣利用 對支線不平衡負荷的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。
[0044] 本發明的有益效果為：
[0045] (1)本發明方法簡單方便，不需要復雜計算與編程，通過excel工具即可完成補償 位置的近似確定；
[0046] (2)由于低壓配電網絡接線冗雜，很難分析不平衡位置補償點，利用本發明的方 法，只需要通過低壓配電網絡中的用戶分布就能夠近似確定補償位置點與補償效果；
[0047] (3)在分析中，平衡負荷中動態不平衡因子K。、不平衡負荷中動態不平衡因子Ke作 為影響不平衡壓降因子的兩個因素，通過改變其值后發現，補償位置沒有發生改變，驗證了 不平衡補償位置確定方法的有效性。
【附圖說明】
[0048] 圖1是本發明的補償位置與補償范圍示意圖；
[0049] 圖2是本發明的陳家屯I號出線1號支線用戶分布圖；
[0050] 圖3是本發明的日照苔縣城陽陳家屯#1變電桿分布圖；
[0051 ]圖4是本發明的日照苔縣城陽陳家屯#1變各相戶數分布圖；
[0052] 圖5是本發明未補償時支線I-I用戶分布圖；
[0053] 圖6是本發明的電桿1-1.1補償位置及補償后用戶分布示意圖；
[0054] 圖7是本發明的日照城陽陳家屯#1變桿號I-1.1補償后各相戶數分布圖；
[0055] 圖8是本發明的各分支線補償后各相用戶分布圖；
[0056] 圖9是本發明的各分支線補償后各相用戶分布簡圖。
【具體實施方式】：
[0057] 下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0058] 如圖1所示，在農村低壓配電網中補償裝置的額安裝方式一般有戶內和戶外兩種 安裝方式，戶內一般將補償裝置安裝在低壓配電室中；戶外一般將補償裝置就近固定在電 桿上。一般來說，補償裝置所起到的補償作用有效范圍一般為補償桿與相鄰的上一級桿之 間，圖1中，補償點位于1，補償有效范圍為1至2之間線路，即從電桿2處往支線末端看，表現 為=相平衡，且距離補償位置越遠，補償作用越弱。
[0059] 通過用戶分布圖進行線路規劃，定義變壓器出線號、支線號并將支線上各電桿按 尾端到首段的順序進行編號，圖2中，1-1.1代表1號出線1號支線第一根桿，1.1代表1號出線 即干線上1號桿。
[0060] 為便于分析與描述，定義如下幾個變量
[0061 ] ( 1 )各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數記為:Al-m.n，Bl-m. n，Cl-m. n，
[0062] 其中，I為變壓器出線編號;m為分支線編號;n為電線桿編號；
[0063] (2)各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和記為。，其中X=A，B，C;
[0064] (3)某條電線桿所帶S相平衡戶數:Sph ;
[0065] (4)某條電線桿所帶S相不平衡戶數:SsH;
[0066] (5)由于平衡負荷中存在用電的不同時性因素，故定義平衡負荷中動態不平衡因 子:Ka;
[0067] (6)由于不平衡負荷中存在用電的不同時性因素，故定義不平衡負荷中動態不平 衡因子Ke;
[0068] (7)定義線路阻抗因子用Kr表示，其值與線路長度、材料、橫截面積有關；
[00例--對截面積為70mm2，長度為50m的普通侶絞線Kr取0.5;
[0070] --對截面積為35mm2,長度為50m的普通侶絞線Kr取1;
[0071] (8)定義線路流經單個用戶電流因子Ki;
[0072] (9)定義線路各段不平衡壓降因子A化-m.n，表示n號桿與n+1號桿之間段的不平衡 壓降因子；
[0073] (10)不平衡壓降因子代數和用,。表示；
[0074] (11) S相不平衡壓降因子變化量Su;
[0075] 定義好各個變量后，接下來通過簡單計算確定補償裝置的安裝位置。將補償裝置 從線路末段電桿到首端電桿的順序逐個進行模擬實驗。模擬實驗應遵循如下規則：
[0076] (1)在某電桿進行補償模擬是將用戶總戶數進行=相平均作為補償后的=相負 荷，W此來模擬補償裝置補償=相不平衡后電網側的表現；
[0077] (2)由于目標是計算=相不平衡壓降因子，故在補償位置處補償后，相對于臨近桿 來說，其為=相平衡負載，且已不再考慮=相不平衡負荷中存在的動態不平衡因素。
[0078] 對支線上對N號電桿進行=相不平衡負荷進行補償時，公式如下：
[0079] 各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和計算公式：
[0080] (2-1)
[0081 ] 式中：X為A相，B相，C相；
[0082] 1為變壓器出線編號；
[0083] m為分支線編號；
[0084] n為電線桿編號；
[008日]N為補償電桿編號；
[0086] 某條電線桿所帶=相平衡戶數計算公式：
[0087]
(2-2)
[0088] 某條電線桿所帶=相不平衡戶數計算公式：
[0089]
(2-3)
[0090] 不平衡壓降因子A化計算公式：
[0091] (2-4)
[0092]
[0093]
[0094]
[0095]
[0096] =相不平衡壓降因子變化量計算公式：
[0097]
(2-6)
[009引式中而心。為未補償時支線立相不平衡各段壓降因子之和; 分別為桿1、桿2 - ??、桿n補償后支線S相不平衡各段壓降因子之和。
[0099] 通過分析Su與min(友姑,_，）的大小，合理選擇補償裝置的安裝位置，本文選取補償 位置依據如下：
[0100] (1)對支線補償位置確定依據:Su > 50;
[0101] (2)對干線補償位置確定依據:Su > 30。
[0102] 為便于分析與描述，下文W苔縣陳家屯村負荷分布為例，將各相單相負荷分布近 似用各相單相用戶數目等效，對所提出的補償位置確定方法進行詳細描述。
[0103] 根據圖5中所給的分支線用戶分布，代入上述公式(2-1)-(2-6),分析陳家屯1-1.n 分支。
[0104] 1、未補償時：
[0105] (1)各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和的計算如下：
[0106]
[0107]
[010 引
[0109]
[0110]
[0111]
[0112]
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]故，A Ui-i. I = (SpH*Ka+SsH*Ke) *Ki*Kr = (0X0.3+31X0.5)X1X1 = 15.5 [011引式中，平衡負荷中動態不平衡因子Ka取0.3;
[0119] 不平衡負荷中動態不平衡因子Ke取0.5;
[0120] 同理，
[0121] AUi-i.2 = 19.5, AUi-i.3=19.5, AUi-i.4 = 24.3, AUi-i.5 = 22.7
[0122] (3)木平衡用隆巧子化擲巧if當如下，
[0123]
[0124] 通過上面數據分析繪制表格如表1所示：
[0 一一
[0126] 2、單獨補償電桿1-1.1時，
[0127] (I)各電桿A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和的計算如下：
[012 引
[0129]
[0130]
[0131]
[0132]
[0133]
[0134]
[0135]
[0136] (2)各段不平衡壓降因子的計算如下：
[0137] AU'i-i'i = 0
[0138] 其余各段計算方法同未補償時，計算結果如下：
[0139] au'i-i'2 = 4，AU'i-i'3=12，AU'i-i'4 = 8.8，AU'i-i'5 = 11.2
[0140] (3)不平衡壓降因子代數和計算如下：
[0141]
[0142]
[0143] (4)S相不平衡壓降因子變化量計算如下：
[0144] 根據上述計算結果，繪制電桿1-1.1補償后該支線各參數變化表，見表2:
[0145]
[0146] 顯然，不平衡壓降因子由未補償時的101.5降低到36,補償效果比較明顯。
[0147] 按照對I-1.1的補償方法分別單獨對I-1.2，I-1.3，I-1.4，I-1.5進行補償，繪制電 桿1-1.2,1-1.3,1-1.4,1-1.5補償后該支線各參數變化表，分別見表3,表4,表5,表6。
[014引表3
[0152]表5
[01491
[0
[0
[0153]
[C
[C
[0156] 綜合上述計算結果，計算=相不平衡壓降因子巧化量，如下：
[0157]
[0158] 顯然，利用上述方法分析補償位置可得出I-I分支線補償補償位置位于1-1.1;
[0159] 對支線I-I分支線的補償位置選擇I-1.1位置補償后，將I-1.1補償后的數據折算 到首端電桿，=相不平衡負荷分布如圖7。
[0160] 同理，對另外兩條分支線1-2、1-3的補償位置用同樣的方法進行確定，補償情況如 下：
[0161] (I)分支線1-2不需要補償；
[0162] (2)分支線I-巧H嘗，補償位置位于1-3.3;
[0163] (二)對干線的處理
[0164] 在農村低壓配電網中補償裝置的額安裝方式一般有戶內和戶外安裝，戶內一般安 裝在低壓配電室中；戶外一般將補償裝置就近固定在電桿上。根據補償裝置的補償原理W 及對補償裝置安裝位置的要求，補償裝置所起到的補償作用范圍一般為補償桿與相鄰的上 一級桿之間圖6中，補償點位于I-1.1，補償范圍為I-1.1至I-1.2,且距離補償位置越遠，補 償作用越弱。
[0165] 通過對支線I-I進行補償位置確定后，按照同樣的方法確定1-2,1-3的補償位置。 =條分支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段電桿的數據來體現該 段分支線補償后不平衡負荷的分布情況。通過對分支線進行處理后，相對復雜的低壓配電 網變得相對簡單。補償后=相不平衡負荷分布圖見圖8。
[0166] 在進行合并化簡后統一歸結與出線側即干線側，得到干線上的負荷分布圖，如圖9 可見，歸算后的干線負荷分布可W看作成一條支線負荷分布，同樣利用對支線不平衡負荷 的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。
[0167] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍W內。
【主權項】
1. 一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 將補償裝置從線路末段電桿到首端電桿的順序逐個進行模擬，確定補償裝置的初 步安裝位置； (2) 對支線上的每個電桿進行三相不平衡負荷進行補償，計算各電桿A相、B相、C相線路 每相所帶用戶數代數和與三相不平衡壓降因子變化量； (3) 根據三相不平衡壓降因子變化量的大小確定支線補償裝置的最終安裝位置； (4) 將各個支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段電桿的數據來 體現該段分支線補償后不平衡負荷的分布情況，確定干線上的負荷分布情況； (5) 將計算后的干線負荷分布看作成一條支線負荷分布，同樣利用對支線不平衡負荷 的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。2. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(1)中，模擬遵循以下原則： (1) 在每個電桿進行補償模擬，將用戶總戶數進行三相平均作為補償后的三相負荷，以 此來模擬補償裝置補償三相不平衡后電網側的表現； (2) 由于目標是計算三相不平衡壓降因子，故在補償位置處補償后，相對于臨近桿來 說，其為三相平衡負載，且已不再考慮三相不平衡負荷中存在的動態不平衡因素。3. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(2)中，對支線上對N號電桿進行三相不平衡負荷進行補償時，各電桿A相、B相、C相線路每 相所帶用戶數代數和計算公式：式中：X為A相、B相、C相，1為變壓器出線編號，m為分支線編號號，η為電線桿編號，N為補 償電桿編號，則該條電桿所帶三相平衡戶數為Α相、Β相、C相線路每相所帶用戶數代數和最 小值，所帶三相不平衡戶數為A相、B相、C相線路每相所帶用戶數代數和最大值與最小值的 差值。4. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(2)中，不平衡壓降因子△隊計算方法為：其中，Κα為平衡負荷中動態不平衡因子;Ke為不平衡負荷中動態不平衡因子，KR為線路 阻抗因子用表示，其值與線路長度、材料、橫截面積有關，K:為線路流經單個用戶電流因子。5. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(3)中，不平衡壓降因子代數和計算公式：三相不平衡壓降因子變化量計算公式：式中，未補償時支線三相不平衡各段壓降因子之和， 分別為桿1、桿2· ··、桿η補償后支線三相不平衡各段壓降因子之和。6. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(3)中，通過分析δυ與的大小，合理選擇補償裝置的安裝位置，本文選取補償 位置依據如下： (1) 對支線補償位置確定依據:δυ 2 50; (2) 對干線補償位置確定依據:δυ 2 30。7. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(4)中，在農村低壓配電網中補償裝置的額安裝方式包括戶內和戶外安裝，根據補償裝置 的補償原理以及對補償裝置安裝位置的要求，補償裝置所起到的補償作用范圍為補償桿與 相鄰的上一級桿之間。8. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(4)中，分支線補償位置確定后，同時歸結到首端電桿，利用折算到首段電桿的數據來體 現該段分支線補償后不平衡負荷的分布情況。9. 如權利要求1所述的一種低壓配電網三相不平衡補償點定位方法，其特征是:所述步 驟(5)中，在進行合并化簡后統一歸結與出線側即干線側，得到干線上的負荷分布圖，根據 負荷分布圖，將歸算后的干線負荷分布看作成一條支線負荷分布，同樣利用對支線不平衡 負荷的處理方法對干線進行處理，最終確定干線補償位置。
【文檔編號】H02J3/26GK105826940SQ201610382369
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】尹春杰, 段培永, 石磊, 丁緒東, 張玫, 王芳
【申請人】山東建筑大學, 山東星銳電力科技有限公司