配网设备负荷过载原因分析及监测方法探究

配网设备负荷过载原因分析及监测方法探究

蒋凤梅

临沧双江供电局，云南临沧

摘要：随着科技的不断进步，电力行业也在不断发展，直接影响着工业的生产和人们的生活。配电网台区作为电力系统中重要的组成部分，其健康状况直接决定整段电网的运行状况，质量好坏直接影响人们的用电质量和生活水平，从大的方面讲，配电网台区与国家经济水平息息相关。然而随着经济发展，由于配电网缺少规划、管理不当，无法高效分析台区供电能力以及负荷过载情况，使得城市中部分地区存在供电不足或电能质量差的问题，因此需要一种适用且可靠的分析方法。

关键词：配网设备；负荷过载；传感器；大数据分析

前言：配电网作为供配电输送的最后一个环节，是供电企业为用户提供电力服务的基础，不仅影响着供配电的稳定性，还影响着用户用电安全。

1.配电网负荷均衡基础算法

配电网负荷均衡基础算法主要分为如下4个步骤。

1）根据相关规则构建待优化馈线列表。2）遍历待优化馈线列表，对于该列表中的每一条馈线执行负荷均衡优化算法。3）假设当前优化的馈线为Fd，将馈线Fd从列表中移出，从包含Fd的所有馈线偶中选出最适合的馈线偶Fd_opt，并针对该馈线偶调整联络开关位置，从而实现Fd的负荷均衡。4）馈线Fd调整后，利用公式重新计算Fd－c的过载指数，并以计算结构为依据判断分析重过载与否。如果有重过载问题，则根据优化模型进行优化调整。为防止出现死循环，一条馈线加入待优化馈线的次数不能超过3次。完成上述步骤后，检测待优化馈线列表是否为空，如果非空则继续执行步骤2，否则结束算法。在所有4个步骤中，步骤1和步骤3较为关键。步骤1在下面会进行专门阐述。步骤3复杂性较高：首先，需要对配电网拓扑进行分析从而找出所有包含Fd的馈线偶（假设有N条）；接着，对这N条馈线偶并行开展优化试算，并对试算结果进行比较，选择重过载指数之和最小的馈线偶Fd_opt来进行负荷均衡调整。

在下面将对如何针对单个馈线偶进行优化试算进行专门的介绍。1）步骤1：构建待优化馈线偶列表步骤。2）步骤2：遍历待优化列表，并获得当前馈线Fd待优化列表是否为空？3）步骤3：将Fd从列表移除，从包含Fd的所有馈线偶中选出最适合的馈线偶Fd_opt，并针对该馈线偶调整联络开关位置。4）步骤4：对Fd及其对端馈线进行重过载计算，并更新待优化。列表结束对配电网进行拓扑分析，找出所有包含Fd的馈线偶（假设有N条），对各组馈线偶进行优化，并进行重过载指数试算。对试算结果进行比较，选择重过载指数之和最小的馈线偶Fd_opt，针对馈线偶Fd_opt进行负荷均衡优化调整。

2.重过载的调整方法

2.1调整机组出力

在一个大的配电网中，有许多机组，当发生重过载后，如果不及时调节，就可能会引发严重的连锁反应，造成严重的后果。因此，在出现重过载现象后，应及时降低送端电网机组的出力，减少送出的潮流，以达到消除过载的目的。同时，加大其他相关机组的出力，满足需求端对电力的需求。因此，在发生重过载后，应及时调节各机组的出力情况，缓冲输电线路的过载情况，稳定整个配电网的电力供应。

2.2控制用电负荷

当局部线路掉闸后，可能会形成临时辐射线路。这种供电方式会降低供电的可靠性，特别是当电网方式薄弱、负荷较大时，极有可能导致其他输电线路过载。因此，当出现重过载事故后，最直接、有效的方式是降低该区域用户的用电负荷，消除该线路的过载现象。

2.3调整机组出力与控制用电负荷结合

随着电网的快速发展，用电系统也变得更加复杂。在解决实际的过载故障时，单一的处理方式往往无法在短时间内消除线路的过载现象，很难达到理想的处理效果。因此，在大多数情况下，会将调整机组出力和控制用电负荷结合起来，共同调整，尽快地消除重过载现象，保证供电的安全性和可靠性。

2.4改变系统的运行方式

电网的快速发展使得电网与电网之间的联系变得日益密切。在配电网向高等级电压发展的过程中，往往会由于低电压系统没有及时解压而形成高低压电磁环网。在这种条件下，高电压设备往往会出现掉闸的情况，继而造成低电压设备的过载。解决这种有电网潮流分布造成的线路过载问题，最有效的方法是改变电网的环网结构，继而改变潮流的分布情况。这样方法可以最快地解除或降低电压设备的过载情况，使得潮流降低至安全范围内。

3.配网设备负监测方法

3.1数据采集层

数据采集层能够实现配电网台区信息数据的采集获取。通常高压配电网的量测交给中压量测配置，低压配电网无法完成该项工作，这是由于配电网台区附近用户数量大，电网排布错综复杂，数据采集较为困难。根据低压配电网独特性，研究在用户端电网处设立了传感器，传感器会将采集到的数据实时传输至基本数据库中。

3.2数据分析层

数据分析层的主要作用是对基本数据库中配电网台区负载数据信息进行计算分析处理，利用阻抗—负载电路模型和大数据分析技术可以很快地处理数据信息，并将处理好的数据信息反馈至基础数据库中，由基础数据库传达至管理高层。

3.3管理层

管理层主要是对处理好的数据信息进行管理和存储，通过数据可视化技术转换为图形信息在显示屏上进行展示，可以挖掘出其中隐含的有用信息，管理人员会根据这些信息进行决策判断，对配电网台区负载能力进行合理地评价。之后通过ＧＩＳ系统应用到全地区中的具体某台区。

3.4应用层

应用层主要对电力体系中其他业务应用系统提供数据，例如配网自动化系统、ＰＭＳ系统和ＧＩＳ系统等。这些系统在一定程度上通过应用数据库达成它们的作用，并在其它领域内为配电网台区负载分析提供辅助性的作用。

4.预防措施

配电网重过载是我国电网发展中不可避免的问题，所以，除了要重视发生重过载后的调整措施外，更重要的是要加强对重过载故障的防范。

4.1调整用电方的电力需求

发生重过载的主要原因是用户对电力的需求瞬时增大，因此，在防范配电网出现重过载的过程中，要先调整用户在某一时段对电力的需求。在不影响电力销售的前提下，在一定的范围内调整电费价格，使得不同用户对电力的需求出现在不同的时间段内，避免出现瞬时电流过大的情况。

4.2加强对配电网过载风险的评估

配电力系统过载分析主要是研究配电网系统在发生某些不可预测的过载故障时，系统内设备元件的过负荷情况。而引起配电网输电线路过载的原因很多，比如潮流的波动、环境温度、风向、阳光辐射等，所以，要对这些因素进行系统的分析。目前，比较成熟的检测方法是分析严重度函数，而常采用的方法是发电有功校正方法，以此调整无功补偿装置和调整符合配置等。

4.3完善事故后的预处理方案

在预控配电网重过载事故时，要结合实际情况，制订相应的预处理方案。但是，方案中的内容一定要细化，要为每一种可能制订详细的处理方案，并且不断完善，严格落实。只有这样，才能在发生故障后及时、合理、准确地处理，加快电网的恢复速度。

5.结束语：

综上所述，利用配电网台区状态监测数据，计算配电网台区多种配电网变电设备各项负荷过载情况，构建阻抗—负载电路模型计算阻抗进而分析负载情况，从而有效降低了配电网故障的发生率，为当地配电网调度与运行检修辅助决策提供理论依据。

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