知识点：多级电压

产品概述

“配电网区域无功电压多级协调智能控制平台”是一款应用于中低压配电网的无功电压运行自动控制系统，可用于配网低电压治理、高电压治理、三相不平衡治理、无功优化、分布式电源接入、降损节能方向。效果相比单纯进行配网改造有很大的提升，有利于减少在上述配网专项治理中的资金投入，是配电网降损节能方向首选的专家型解决方案。

产品特点

（1）配电网电压质量综合治理。包括：高电压、低电压、配电网节能、三相不平衡等问题治理，通过优化协调控制策略全面提升电压质量。

（2）不依赖通讯的电压多级协调控制。实现变电站-10kV线路-配变台区-低压用户的四个层级电压质量控制。

（3）不依赖于用户电压量测的综合电压合格率控制。基于预测控制的用户电压综合治理，采用短期与超短期负荷预测算法，实现区域配电网综合电压合格。

 

系统架构

系统架构可根据现场情况分为10kV区域配电网含智能TTU和不含智能TTU的场景。

（1）在10kV区域配电网不包含新型智能TTU的情况下，分别在台区侧和10kV馈线侧安装电压质量综合控制器，实现对各种电压质量治理装置的调控。

图1.1、不含智能TTU场景的系统架构图

（2）在10kV区域配电网包含新型智能TTU终端的情况下，通过在10kV馈线和配变台区安装的智能TTU终端内置各种调控优化策略APP，实现对各种电压质量治理装置的调控。

图1.2、含智能TTU场景的系统架构图

产品截图

配电网区域无功电压多级协调智能控制平台软件界面： 

产品效益

（1）提高供电电压质量。合理运用调压及无功补偿的手段，可以使电网电压维持在允许的范围内，从而减小电压的大幅波动，提高供电电压质量。

（2）降低线路损耗与配变损耗。无功补偿设备的装设，可以提高线路和变配电设备的功率因数，从而有效地减少功率损耗和电能损耗。

（3）提高无功电压设备的使用效率。让各级无功电压设备工作在最佳状态，从而提高设备的使用寿命。 

适用场景

配电网区域无功电压多级协调智能控制平台能够适应5种典型场景：网架落后地区低电压治理、经济发达地区高低电压治理、配电网综合降损节能治理、分布式电源接入的电压治理、大企业降损节能治理。

（1）网架落后地区低电压治理

1.1场景描述

治理区域的10kV线路长（大于10km）、线径细（小于185mm2），台区供电半径大（大于500m），配变容量小，配变型号老旧，主网AVC运行效果差甚至没有投运主网AVC则判定该区域属于网架落后地区。

1.2治理方案

网架落后地区的线路会逐步优化改造，因此不考虑馈线级的一次设备，如中压线路调压器、中压电容器等，针对该场景，本方案采用变电站调压与台区调压相结合的方式。

表 21 网架落后地区低电压治理方案控制对象

控制层级	控制设备类型	说明
变电站	有载调压主变	通过综自系统控制（增加无功补偿）
台区	有载调压配变	建议配置
	智能电容器	当台区功率因数<90%或台区首端低电压情况下配置
	低压线路调压器	当某条线路出现普遍低电压时配置
	用电宝	当少数用户出现低电压情况下配置

 

1.3效果评估

通过本方案的实施，变电站母线电压合格率达99%以上，配变台区电压合格率达到98%以上，减少用户低电压投诉。

（2）经济发达地区高低电压治理

1.1场景描述

该场景的主要问题是配变台区的高、低电压问题。台区高电压问题的产生主要是供电公司在迎峰度夏为避免出现低电压问题人为将配变档位调高，在轻载情况下导致台区高电压问题；城市电缆入地，充电功率过高导致台区高电压。台区低电压问题是由于配变三相不平衡，导致重载相的末端用户出现低电压问题；由于动态负荷引起的短时低电压。

1.2治理方案

经济发达地区变电站AVC一般运行情况良好，方案主要考虑馈线和台区的电压控制，对于电压偏高的无载配变台区最好先将档位调整至合理档位，再配合本治理方案进行治理。如果功率因数低于0.9，则就地增加无功补偿设备。

表 22 经济发达地区高低电压治理方案控制对象

控制层级	控制设备类型	说明
馈线	线路调压器	当10kV线路电压不稳定下情况下配置
	中压电容器	当10KV线路功率因数<90%时配置
台区	有载调压配变	推荐配置
	用电宝	当少数用户出现低电压情况下配置
	三相不平衡换相开关	当单相负载过重的情况下配置

1.3效果评估

安装有载调压变的台区电压合格率达到99%以上，减少末端用户投诉。

（3）配电网综合降损节能治理

1.1场景描述

从10kV馈线、配变、低压台区这三个层级构成的区域配电网存在高损问题，具有较大的降损节能空间。

1.2治理方案

从10KV馈线-台区三个层级进行分级协调控制，针对功率因数低、三相不平衡严重以及谐波含量高会导致线损较大的问题，馈线、台区、低压用户分级就地治理。

表 23 经济发达地区高低电压治理方案控制对象

控制层级	控制设备类型	说明
馈线	中压电容器	当线路功率因数<90%时配置
	中压SVG	当10kV线路电压不稳定下情况下配置
台区	三相不平衡换相开关	当台区三相不平衡>15%时配置
	智能电容器	当台区功率因数<90%时配置
	低压SVG	当台区内包含三相工商业用户导致谐波问题时配置

1.3效果评估

台区三相电流不平衡度小于10%，线损比原线损降低20%，台区电压合格率达98%以上，预计三年收回投资。

（4）分布式电源接入的电压治理

1.1场景描述

针对小水电、光伏电站等分布式电源接入引起的局部高电压问题，如发电量较大则可能引起整条线路出现高电压问题，发电不足引起低电压问题。

1.2治理方案

采用AVQC控制器或智能TTU对接入的新能源发电从问题源头进行控制，在此基础上增加无功电压设备进一步治理。

表 24 分布式电源接入的电压治理方案控制对象

控制层级	控制设备类型	说明
馈线	线路调压器	10kV馈线频繁出现电压波动时配置
台区	有载调压配变	推荐配置
	低压SVG	当台区功率因数<90%时配置
	用电宝	局部用户出现高电压问题

1.3效果评估

安装有载调压变的台区电压合格率达到99%以上，其余台区电压合格率达97%以上。

（5）企业降损节能治理

1.1场景描述

主要解决工厂类企业用电功率因数低、三相负荷不平衡、谐波含量高等问题。

1.2治理方案

主要从功率因数、三相不平衡以及谐波三方面考虑节能措施。

表 25 大企业降损节能治理方案控制对象

控制层级	控制设备类型	说明
变电站	有载调压变
	电容器
配电变压器	低压SVG	当谐波、功率因数不合格、三相不平衡问题综合发生时配置
	换相开关
	混合无功补偿	低压母线、大型电动机旁配置

1.3效果评估

三相电流不平衡度小于15%，线损比原线损降低20%，原动机功率消耗减少2%。

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