摘要：为了消除低电压导致的问题，国家决定实施新一轮的智能电网的升级改造，当前新疆电网已实现了供电电压和变电站侧电压数据的采集、统计，然而两套独立的系统的兼容性并不好，不能满足管理的需要，导致管理的供电电压水平比较低。基于此种情况，对新疆电网供电电压进行了研究，通过提出的“十一域图”控制系统分析电网变电站侧、配网台区、用户侧电压的全过程，使供电电压合格率得到了提高，验证了此策略的可行性。
关键词：低电压；电网变电站；电压合格率
引言
随着社会经济的发展和人民生活水平质量的提高，国家对电压质量的要求越来越严格，供电电压的合格、稳定、安全是电力监管的主要目标。政府对供电电压质量、数据统计分析分析等方面的检查频度和力度逐年在增大，在国家电监会《年供电监管报告》中多次强调供电质量方面的突出问题，包括电压合格率不准确、数据不真实、安装数量和布点不符合要求等问题[1-3]。电压质量是电网生产运行的重要监控指标，直接关系到电网经济运行和高质量的服务。电器设备最佳运行电压应该在额定电压附近，在此电压下属于低碳运行。然而系统电压运行通常随着负荷变化波动很大，当电网发生短路、接地及谐振等故障时，电压的变化更是离谱，使电网变得很不稳定和不安全。若系统的电压过高时，将使电气设备的励磁电流增大，引起铁芯严重饱和，造成能量损耗，加速绝缘损伤、老化，缩短电气设备的使用寿命[4]。严重时甚至造成系统和用户设备损毁；如果系统的电压偏低，将使用户电器设备无法正常工作，缩短使用寿命。从整体来看，电压管理系统的建设凸现了省地县一体化集中建设、无功电压集中建设、无功电压智能辅助决策等方向，以最终切实提高电压合格率，提高供电优质的服务，并确保电网安全、高效、经济的运行。目前新疆电网已实现了供电电压和变电站侧电压数据的采集、统计，然而两套系统独立离线分析、决策的兼容性不好，并不能满足管理需求，供电电压合格率水平还比较低。本文针对新疆某电网供电电压进行研究，可以实时监视各地存在的低电压情况，制定有效的抑制措施，为提前完成低电压综合整治发挥了重要作用。平台集中建设、分布应用模式，降低了整体投资，减少了管理成本，提高了管理效率。平台建成投运后，有效提高新疆电网电压无功综合管理水平和工作效率，提升整体优质服务水平[4]。
1现状分析
近几年新疆某地区电网供电电压合格率水平如图1所示：由图中可以看出近几年某地区电网电压合格率水平虽然在提高，但仍普遍较低，随着季节变化，电压合格率水平呈现不同差异。国家电网公司发布《2013社会责任报告》承诺，5年的目标是使城市供电电压合格率达到99.76%，户均停电时间控制在7小时内；农村供电电压合格率提高到99.98%，户均停电时间控制在29.6小时内[5-6]。电网供电电压合格率指标在全国大中型城市中同业对标排名末尾，目前尚未找到有效的方法来提高供电电压合格率水平，对公司整体对标成绩造成极大影响。基于此，某供电公司迫切需要建立专业化的电压管理系统对全网电压进行分析，提出解决措施，彻底解决电压不合格点，提升全网供电电压合格率水平，确保优质、可靠供电，提高电力服务水平。
2整体方案设计
新疆某地区电网现有电压管理数据在供电电压监测系统和调度自动化（SCADA）系统中分别统计，两套系统分别分析、决策，人工干预调整，不能统筹调节。结合电压管理现有条件以及对电压管理新的要求，绘制供电电压管理决策系统如图3所示：2.1整体策略对于供电电压管理决策系统，可采用的数据源有两类：电压监测子系统数据，调度自动化系统数据，系统研发的关键点模式确认、电压异常点甄别方法、电压异常原因分析策略、电压调整的决策方法和决策结果告知方式五项。而本设计中结合新疆某地区电网目前电压管理的现状，决策单独新建1套用于电压管理的系统，以满足调度自动化系统的安全性，整体的关键点选择如下图所示：2.2硬件结构根据最佳方案选择和系统功能需求，绘制决策系统结构图，包括电压监测仪、系统服务器、交换机、数据导线、安全芯片。决策系统硬件布置结构图如下：接口服务器：实现新疆某电网地区EMS系统电网电压、枢纽电压、无功补偿数据的获取、统计与分析。其它设备：根据电力二次系统安全防护要求，本系统部署于电力III区，系统需要经由硬件防火墙方能供IV区用户访问，因此本系统需要新增交换机及防火墙各一台。2.3电压决策原理我们一般采用的是九区理论。他的核心是一个三维曲线：时间、电压、和无功功率。以时间为基准，在不同的时间段，设定不同的电压无功限制，而在同一时间段内，电压无功限制是定值，不可变。这就导致在限值整定时，时间段的设置必须尽量满足负荷峰、谷、平曲线，而负荷曲线在不同季节、不同地区存在较大的差别，使得VQC装置在运行中，经常出现负荷升高及高峰时，电压却运行在下线；负荷减低及低谷时，电压却运行在上限。对电网电能质量的改善不能起到很好的作用，在某地区的夏季负荷高峰时期，不得不将VQC装置退出，采用人工调解的方式，大大降低了VQC装置的投入率。本文在基于AVC系统的“九域图”[2]的方法上，采用“十一域图法”，使得控制更加精细，在“十一域图”中的“井”字形部分。判断原则为：首先判断纵坐标电压情况，然后根据电压上下限值，在横坐标中根据功率因数或无功情况选择对应的区，选择相应的调整方式，在无调整手段时提出技改、大修建议，如下图6所示。十一区控制原理实际是细化的考虑了变压器对电容器对电压、无功及分接头调节对电压的影响。图中所示的11区和6区，要么决策可能是电容器，如果当前位于6区，投电容器也是可行的，但是如果位于11区，投电容器将引起电压的越限，是不可行的。而在十一区图控制原理中，由于细化出了区域，就不会出现这种情况。推广到其他区域也能得出类似的结论，可见，采用细化的十一区图能从原理上减少决策失误的问题。
3实例分析
根据前文所述，新疆某电网建立了单独的供电电压管理决策系统，运行4个月以后对供电电压合格率进行检查，均达到99.98%及以上，最高达到99.996%。通过该系统的研究，实现了新疆某电网供电公司电压管理决策系统的正确性，提高了电网变电站侧、配网台区、用户侧电压的全过程分析，供电电压合格率，验证了此控制策略的可行性。
4结论
本文提出一种新型的控制系统，能够全局的考虑到供电电压的安全稳定，并对电网电压无功优化分配，通过计算对比验证了该系统的合理性和有效性，并得到以下结论：：1）继续完善辅助决策算法，提高系统决策的准确性，不断地优化验证，持续跟踪系统使用效果，切实提高电压管理人员的工作效率。2）通过系统落实管理工作，以工作效果继续推动系统优化流程，两者互相促进、共同提高。3）在现有系统上拓展无功补偿设备运行及功率因素管理等功能，实现对全公司无功电压网络的实时监测，提升无功电压的管理工作，持续提高供电电压合格率。本文使用的配电网电压管理决策系统在以往的策略上更加精细，使得电压调节能力更加精准，对于类似于乌鲁木齐地域面积大，配电网供电半径大，电压合格率低的电网具有较强的实用性，因此，对新疆各地州，结合城市电网、农网电压运行管理都具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]新疆电网2014年年度运行方式[M]，国网新疆某电网供电公司电力调度控制中心.2014.1.
[2]孙文生，张明军.基于操作动作效果预算比较的电压无功综合控制原理[J]，继电器.2006.34（2）：35-40.
[3]苏泽光.变电站电压无功控制研究[J]，电力自动化设备.2001.21（12）：19-22.
[4]罗凤章.现代配电系统评价理论及其综合应用[D].天津大学,2010.
[5]刘健,殷强,张志华.配电网分层供电能力评估与分析[J].电力系统自动化，2014,05:44-49.
[6]肖峻,张婷,张跃,王成山.基于最大供电能力的配电网规划理念与方法[J].中国电机工程学报，2013,10:106-113.
作者：李朝阳 樊国伟 常喜强 王衡 杨桂兴 丁碧薇 单位：大学电气工程学院 国网新疆电力公司 国网新疆电力公司乌鲁木齐电力公司
