浅析电压监测平台设计

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摘要：电压质量作为电能质量的一个重要指标，直接影响着电力系统的安全经济运行，同时也直接关系到电网损耗的变化，提高电网电压质量将会为低碳经济作出重要贡献，设计合理的电压监测平台将为解决电压质量问题提供重要支持。本文主要介绍探讨电压监测平台设计思路、主要功能和部署模式，以期为电压监测系统设计提供参考。

关键词：电压监测、系统架构、省地化一体

【分类号】：TM73

1、引言

国家“十二五计划”中明确提出要推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。现阶段，在智能电网建设、节能减排、新农村建设、家电下乡等大环境下，低电压问题显得日益突出。因此，加快实现电压合格率全面监测、尽快解决电网电压不合格问题，提高用电质量已经成为当前迫在眉睫的事。

国内很多厂家自上世纪90年代初就开始了电压监测仪的研发和应用，但是电压检测仪数据的采集大多停留在人工抄录方式，或者采用短信通讯的方式，数据上报的及时性无法得到保证，同时数据密度也停留在最小为日合格率甚至是月合格率的基础上，只能够满足电监会检查或者是基本指标上报的需求上，无法依据数据进行电压不合格的分析，更无法为改造提供相应的数据依据。

为满足电压管理高效性、精益化的要求，近年来国内先进地区逐步开始电压监测系统的建设，并取得了一定的成效。部分省份建设了省地一体化的电压监测平台，实现了地区电压数据的自动上报和电压合格率逐级考核。但是，多数电压监测系统功能仅局限于对于合格率的监视与上报，不具备电压合格率的分析、优化、辅助决策等功能，无法达到切实提高电压合格率，提高供电服务质量，保证电网安全、优质、经济运行的目标。

2、 电压监测平台设计

为了解决电压监测上述不足，电压监测平台设计考虑依据渐进式的管理方式和流程，主要分为基本监测、基本分析、重点监测、重点分析、电压质量改进、辅助决策和全面监测。如下图1所示。

图1电压合格率管理方式和流程

2.1基本监测

首先是电压合格率的基本监测，覆盖面需要能够基本反映整个地区的电压合格率情况。按照相关规程规范的要求，A、B类监测点应全部覆盖，C、D类监测点应根据总的容量、配变台数进行比例选点。对于C、D类的监测点应尽量能够覆盖地市各种环境，以尽可能全面的反应整个地区的电压质量，同时也需要满足对于电压合格率的上报，以及电监会对于供电企业电压质量方面的监管要求。

2.2基本分析

在完成基本数据的搜集后，进入基本分析功能，可以分析该地区电压不合格的原因。针对合格率低于98%的点可进行电压曲线分析，针对5分钟的电压数据可进行时间段切片分析，针对不同的时间段可用点特性分析，比如凌晨用电量下降时没有及时调整档位，或者没有及时退出电容器，容易造成电压超上限等等。针对一些电压偏低的地区除了对电压数据本身进行分析，同样也需要对线路的负荷特性、变压器的档位、变压器有载化、电容器的使用率等基础信息进行综合分析。

2.3重点监测

对于不合格的电压监测点进行重点监测，需要加大电压曲线的数据收集，应采取不高于5分钟的电压分钟数据，这样可以为后面的分析工作提供完整的数据支持，同时数据的分析不仅仅只局限于电压数据本身，还应包括EMS数据、用电负荷数据，以及相关联的上下级电源的同步监测等等，有了这些数据的支持才能够进行重点分析。

2.4重点分析

在完成整体分析后，针对不合格的地区可进行合格率的重点分析。对于A类的不合格点，可以通过将电压变化曲线与EMS系统中的电压曲线进行拟合，对比数据差异，然后针对EMS系统中设置的一些限值或者是AVC对于A类点的控制策略进行分析，检查控制策略是否符合该母线下的用电特征。基于用电特征的分析是大多数A类测点不合格的重要分析手段，当然也不能排除AVC策略无法完成对合格率的调整时，因为上级电源超出限值而导致电压不合格。

对于B类的不合格点，更多的是由上级母线电源电压不合格引起，据统计，上级电源不合格而导致B类点不合格率占到了74%。除此之外，还可能是由于线路本身问题引起，比如线路过长、线径过细无法满足用电端的增长需求，也有可能是因负荷的突然增长引起的无功不足，没有得到及时的无功补偿导致电压的偏低。

C类的不合格点大多和B类点比较类似，大多是由于上级电源点引起的，在这一层监测点上往往有较多的小水电、风电等其他小容量电源接入电网，容易导致附近的C点或者D类点的电压偏高而不合格。

D类的不合格点原因相对比较复杂，尤其是城网和农网由于电网发展水平的不一致导致两者的不合格原因也有所差距。对于城网而言，更多的是存在电压超高现象，大多是由于在用电负荷出现重要变化，比如，在白天电压比较正常，而凌晨时，由于没有及时调整分接头或是上级电源，导致电压容易出现偏高。再比如，夏季用电量比较大时电压正常，到秋季由于负荷偏轻而导致电压偏高。农村电网中电压不合格主要原因有线路过长、线径过细、负荷增长较大、无功补偿不足等，基础设施相对于城网而言比较薄弱。农村的负荷变化比较大，尤其是夜晚和白天，特别是晚峰负荷非常大，线路电压往往无法及时调整。农网秋季时，常有大量的农作物收割而导致负荷快速上升，此时若无功不足，将导致电压偏低。除了负荷的变化导致的电压合格率的问题以外，还存在三相不平衡的问题，主要是由于三相电压上的负荷时而变化且没有确切的规律，导致难以平衡三相负荷。

2.5电压质量改进与辅助决策

在对监测点进行重点分析得出电压监测点不合格的原因后，电压质量改进与辅助决策将为管理人员提供解决问题的方法，以供参考。据统计，通过管理手段可以解决70%的电压不合格的问题，而剩下的电压不合格问题需要通过一些技术手段，比如增加一些调压变压器、增加电容器、变压器的有载化等技术手段来改进电压质量，只有少部分电压不合格问题需要通过电网规划的改造才能够彻底解决。

2.6全面监测

在完成基本监测，解决基本问题后需要对全网进行电压质量的全面监测，尤其是在一些有客户投诉的地方，全面掌握全网的电压质量有将有助于最大程度降低线损，达到节能减排的目的。

3、 系统功能与部署模式

在系统框架设计的基础上，系统需要能够提供监测、统计、分析、辅助决策的基本功能，尤其是在分析功能上，需要能够满足基本分析、重点分析中所用到的分析方式，比如时间段切片分析、历史数据的对比分析、多系统数据的对比分析、档位调节的模拟分析、无功数据统计分析等。如下图所示：

对于一个省级供电企业而言，应该建立一套省地县一体化的电压监测平台，系统由省公司主站系统、地市公司子站系统及终端监测系统三部分构成，省公司主站系统和地市公司子站系统通过省地互连管理信息网进行网络连接，地市公司子站系统和终端监测系统通过有线网络，无线GPRS等通信方式实现数据信息交互。系统整体结构如下图所示。

4、 结语

建立全面完整、功能强大的电压监测管理系统，是切实解决电压不合格，提高电压合格率的重要手段，也是电网节能降损的重要措施。电压质量的提升将为智能电网的发展提供坚实的基础，也将为清洁能源的接入，发电、输电与用电的智能互动提供坚实的基础。

作者简介：刘路（1974-），男，本科学历，高级工程师，主要从事电能质量、无功电压管理，以及测试分析工作。

[1]程浩忠，吴浩.电力系统无功与电压稳定性[M].中国电力出版社，2004.

[2]杨玉琴，刘国贤，邱吉福.基于广域网的电压合格率管理信息系统[J].继电器，2006，34（9）：57-59