CN110429592B - 一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，解决了现有针对10kV线路调压器安装和容量选择方法效率低、不合理问题。本发明方法包括如下步骤，S1：按照10kV配网馈线来统计与计算主支线上每个杆塔i的低电压配变数量Y_i，进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择，若

其中，n为线路杆塔总数，这表明10kV线路电压正常，无需安装调压器；若

进行配变低电压原因分析，从Y_n开始分析，若Y_i>0，当第i号杆塔低电压的原因为三相不平衡，则无需安装调压器，当低电压的原因为10kV电压偏低，则该位置点作为选定的调压器安装位置；S2：根据步骤S1选定的安装位置，计算该安装位置处调压器的容量。

Description

一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法

技术领域

本发明涉及配网低电压治理技术领域，具体涉及一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法。

背景技术

低电压一直是配网尤其是农村配电网的主要电能质量问题，严重影响了用户的正常生活。其中10kV线路供电半径过长是低电压的主要原因之一，10kV线路供电半径过长导致中后段10kV线路电压偏低，从而使配电变压器低压侧电压偏低，甚至低于198V，形成低电压。对于因10kV线路供电半径过长引起的低电压，安装10kV线路调压器是效果显著的主要治理手段之一，但目前国内外并无10kV线路调压器安装和容量选择的科学方法，极大地限制了调压器的广泛推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前国内外并无10kV线路调压器安装和容量选择的科学方法，现有针对10kV线路调压器安装和容量选择方法效率低、不合理的问题，这极大地限制了调压器的广泛推广应用。本发明提供了解决上述问题的一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，可有效避免10kV调压器的无效或低效安装，显著地提高10kV调压器的安装使用效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1：采集配电变压器低压出口三相电压电流数据，记录低电压的相关信息，按照10kV配网馈线来统计与计算主支线上每个杆塔i的低电压配变数量Y_i，进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择，若

其中，n为线路杆塔总数，这表明10kV线路电压正常，无需安装调压器；若

其中，n为线路杆塔总数，进行配变低电压原因分析，从Y_n开始分析，若Y_i>0，当第i号杆塔低电压的原因为三相不平衡，则无需安装调压器，当低电压的原因为10kV电压偏低，则该位置点作为选定的调压器安装位置；

其中，配变低电压的判断方法为，配变三相电压每15分钟一组每天共96组数据，三相第i组数据分别记为U_Ai、U_Bi、U_Ci。U_mi为U_Ai、U_Bi、U_Ci中最小值，若同时满足U_mi、U_mi+1、U_mi+2、U_mi+3<198(i＝1...95)，则配变为低电压配变；Y_i为i号杆低电压配变总数量。

步骤S2：根据步骤S1选定的10kV线路调压器安装位置，由公式(1)计算该安装位置处调压器的容量：

S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′＝(1+δ)(1+ρ)⁵r·S_R＝(1+δ)(1+ρ)⁵q²pS_N (1)

(1)式中，ρ为近5年均负荷增长率，δ为电能质量改善后用户将增加电器使用值，S′为功率提升后i号杆塔后端配变最大实际负荷，r为功率提升率，其中r＝q²，S_R为线路调压器安装点后端配变的实际最大负载，p为整条线路配变的最大平均负载率，S_N为线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量；

步骤S3：根据步骤S2计算得出的10kV线路调压器安装位置处对应的调压器容量，选取额定容量大于计算得出的调压器容量值S_T的调压器，在通过步骤S1选定的安装位置点进行调压器安装。

进一步地，步骤S1中进行配变低电压原因分析，具体判定方法包括如下：

若配变低压出口A相电压在T_i时刻小于198V，对应时刻电压和电流分别为U_Ai和I_Ai，B相对应时刻的电压和电流分别为U_Bi和I_Bi，C相对应时刻的电压和电流分别为U_Ci和I_Ci，当I_Ai>I_Bi>I_Ci，

I_Ai>I_S/4、U_Ai<U_Bi<U_Ci、U_Ci>210V同时满足，则表明时刻T_i低电压的原因是三相不平衡，记作三相不平衡标志E_i＝1；否则时刻T_i低电压和原因为10kV电压偏低，记E_i＝0；其中，I_S为变压器额定电流；

若配变A一日中共有m个时刻出现低电压，若

则判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，反之低电压的原因为三相不平衡。

进一步地，步骤S1中进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择时，若Y_i>1，进行配变低电压原因分析，当低电压的原因为10kV电压偏低，则进行如下分析步骤：

搜寻杆塔号最小的低电压配变Y_i1，查找其低电压记录，根据低电压当日的电压电流数据，分析低电压和三相不平衡情况；根据所述配变低电压原因分析的具体判定方法进行判定，若判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，则主线杆塔i是调压器的备选安装位置，反之则低电压主要原因为三相不平衡，继续分析主线杆塔i+1，直到确定调压器的安装位置。

进一步地，所述配变低电压指的是配电变压器低压出口三相最低电压连续一小时低于198V时记录为一次低电压。

进一步地，所述步骤S1中采集配电变压器低压出口三相电压电流数据，记录低电压的相关信息，其中，低电压的相关信息包括低电压开始时间、结束时间、最低电压值，低电压持续期内的电压、电流值及对应的记录时间，一年里配变低电压发生次数、累计持续时长、最低电压值。

进一步地，步骤S2包括如下具体步骤：

步骤S21：统计整条10kV线路公用配变总容量S_M，线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量S_N；

步骤S22：通过调度系统查询10kV线路变电站出线开关记录的年最大负荷S_max；

步骤S23：计算整条10kV线路配变的最大平均负载率为p＝S_max/S_M；

步骤S24：计算线路调压器安装点后端配变的实际最大负载为S_R＝pS_N；

步骤S25：寻找配变Y_i全年最低电压值及对应时间T_i，T_i时刻配变三相电压值，若三相电压满足U_Ai<U_Bi<U_Ci，安装调压器后，三相电压得以提升，同时满足U_Ci<235.4V，得出电压提升幅值为ΔU_i＝235.4-U_Ci，电压提升率

其中U_Ai、U_Bi、U_Ci分别为T_i时刻配变A相、B相、C相的对应电压；

步骤S26：根据功率提升率r＝q²，i号杆塔后端配变最大实际负荷增加为S′＝r·S_R，考虑到近5年均负荷增长率为ρ及电能质量改善后用户将增加电器使用值δ，计算得出调压器的容量为S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供了一种工程实用的10kV线路调压器安装位置、容量选择方法，并为调压器安装后的效果进行了预评估；

2、本发明提出的方法可作为10kV线路调压器安装位置、容量选择时的规范方法，可有效避免10kV调压器的无效或低效安装；

3、本发明可显著提高10kV调压器的安装使用效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1：采集配电变压器低压出口三相电压电流数据，记录低电压的相关信息，按照10kV配网馈线来统计与计算主支线上每个杆塔i的低电压配变数量Y_i，进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择，若

其中，n为线路杆塔总数，这表明10kV线路电压正常，无需安装调压器；若

进行配变低电压原因分析，从Y_n开始分析，若Y_i>0，当第i号杆塔低电压的原因为三相不平衡，则无需安装调压器，当低电压的原因为10kV电压偏低，则该位置点作为选定的调压器安装位置；

具体地，步骤S1包括如下步骤：

步骤S11：以用电信息采集系统采集的配电变压器低压出口三相电压电流数据为基础，分析配变低电压，配电变压器低压出口三相最低电压连续一小时低于198V，记录为一次低电压，同时记录低电压开始时间、结束时间、最低电压值，且记录低电压持续期内的电压、电流值及对应的记录时间。

步骤S12：进一步分析配变低电压原因

若配变低压出口A相电压在T_i时刻小于198V，对应时刻电压和电流分别为U_Ai和I_Ai，B相对应时刻的电压和电流分别为U_Bi和I_Bi，C相对应时刻的电压和电流分别为U_Ci和I_Ci，当I_Ai>I_Bi>I_Ci，

I_Ai>I_S/4(其中，I_S为变压器额定电流)、U_Ai<U_Bi<U_Ci、U_Ci>210V同时满足，则表明时刻T_i低电压的主要原因是三相不平衡，记作三相不平衡标志E_i＝1；否则时刻T_i低电压和主要原因为10kV电压偏低，记E_i＝0；

若配变A一日中共有m个时刻出现低电压，若

则判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，反之低电压的主要原因为三相不平衡。

步骤S13：统计一年里配变低电压发生次数、累计持续时长、最低电压值等信息。

步骤S14：按10kV配网馈线统计低电压配变数量；具体地，步骤S14包括如下步骤：

按主线杆塔号统计10kV馈线配变总数和低电压配变数量，如果低电压配变位于支线上，则将其记入支线所连接的主线杆塔。

以主线杆塔号为横坐标，配变数量为纵坐标，可以绘制配变总数沿主线杆塔号分布图和低电压配变沿主线杆塔号分布图，根据分布图直观掌握低电压配变分布情况。

假设第i号主线杆塔有配变X_i台，其中有Y_i台配变低电压，如Y_i>1，则用Y_i1表示第i号主线杆塔上距离主线杆塔最近的低电压配变。配电变压器电压值一天共有N组数据，设A相电压第i组数据为U_Ai。

步骤S15：进行关键点位配变低电压原因核实和调压器安装点位确定

假设主线有配变的最大杆塔号为n，若Y_n＝0，则表明10kV电压正常，主线无需安装调压器。

若Y_n>1，根据步骤S12中的方法判断低电压的主要原因，如判定结果为三相不平衡，则主线无需安装调压器；如判定结果为10kV电压偏低，则继续进行下面的分析：

找到主线杆塔号最小的低电压配变Y_i1，查找其低电压记录，找到低电压当日的电压电流数据，分析低电压和三相不平衡情况。根据步骤S12中的方法进行判定，如判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，则主线杆塔i是调压器的备选安装位置。反之则低电压主要原因为三相不平衡，继续分析主线杆塔i+1。

如Y_i+1>1，则按同样的方法继续分析i+1号杆塔上的低电压配变，直到确定调压器的安装位置。

步骤S16：支线安装调压器

参照步骤S15中的方法，如第k号杆塔上由于搭接了支线，且支线上低电压配变数量较多，用同样的方法可找到支线杆塔上距离k号主线杆塔最近的因10kV线路电压偏低引起低电压的配变，其所在的支线杆塔前端也可作为10kV线路调压器的理想安装位置。

步骤S2：根据步骤S1选定的10kV线路调压器安装位置，由公式(1)计算该安装位置处调压器的容量：

S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′＝(1+δ)(1+ρ)⁵r·S_R＝(1+δ)(1+ρ)⁵q²pS_N (1)

(1)式中，ρ为近5年均负荷增长率，δ为电能质量改善后用户将增加电器使用值，S′为功率提升后i号杆塔后端配变最大实际负荷，r为功率提升率，其中r＝q²，S_R为线路调压器安装点后端配变的实际最大负载，p为整条线路配变的最大平均负载率，S_N为线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量；

具体地，步骤S2包括如下步骤：

步骤S21：统计整条10kV线路公用配变总容量S_M，线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量S_N；

步骤S22：通过调度系统查询10kV线路变电站出线开关记录的年最大负荷S_max；

步骤S23：计算整条10kV线路配变的最大平均负载率为p＝S_max/S_M；

步骤S24：计算线路调压器安装点后端配变的实际最大负载为S_R＝pS_N；

步骤S25：寻找配变Y_i全年最低电压值及对应时间T_i，T_i时刻配变三相电压值，若三相电压满足U_Ai<U_Bi<U_Ci，安装调压器后，三相电压得以提升，同时满足U_Ci<235.4V，得出电压提升幅值为ΔU_i＝235.4-U_Ci，电压提升率

其中U_Ai、U_Bi、U_Ci分别为T_i时刻配变A相、B相、C相的对应电压；

步骤S26：根据功率提升率r＝q²，i号杆塔后端配变最大实际负荷增加为S′＝r·S_R，考虑到近5年均负荷增长率为ρ及电能质量改善后用户将增加电器使用值δ，计算得出调压器的容量为S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′。

步骤S3：根据步骤S2计算得出的10kV线路调压器安装位置处对应的调压器容量，选取额定容量大于计算得出的调压器容量值S_T的调压器即可，在通过步骤S1选定的安装位置点进行调压器安装。

经过本发明的步骤S1至S3进行10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，对安装效果按照如下进行如下预评估：

(1)10kV线路尾端电压提升效果分析

记10kV线路尾端配电变压器在T_i时刻的C相电压为V_Ci，从线路i号杆塔至末端的220V侧的电压降为U_Ci-V_Ci(其中U_Ci为步骤S25中的对应值)。由于安装调压器后i号杆塔后端电压提升，导致电流提升，因此调压器处至末端杆塔的电压因电流增加导致的额外电压降变为ΔV＝q(U_Ci-V_Ci)。故调压器在尾端杆塔的实际电压提升值约为ΔU_i-ΔV。如V_Ai+ΔU₁-ΔV＞198，则表明调压器安装后可消除10kV线路末端低电压。

(2)i号杆塔前端电压降落估算

记线路全年负载率最大时刻为T_m，该时刻10kV母线电压换算至220V侧为U_m，i号杆塔前端距离最近变压器该时刻三相最低电压为U_l，线路电压降为U_m-U_l。安装调压器后电流提升至原来的(1+q)²倍，电流提升量占线路总电流的比值为

i号杆塔前端电压降落增量为

即在调压器安装前端低压侧电压最大下降ΔU_m。

由此即可评估安装调压器后对前端变压器电压的影响。

本发明提供了一种工程实用的10kV线路调压器安装位置、容量选择方法，并为调压器安装后的效果进行了预评估；且本发明方法可作为10kV线路调压器安装位置、容量选择时的规范方法，可有效避免10kV调压器的无效或低效安装，显著提高10kV调压器的安装使用效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤S1：采集配电变压器低压出口三相电压电流数据，记录低电压的相关信息，按照10kV配网馈线来统计与计算主支线上每个杆塔i的低电压配变数量Y_i，进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择，若

其中，n为线路杆塔总数，这表明10kV线路电压正常，无需安装调压器；若

进行配变低电压原因分析，从Y_n开始分析，若Y_i>0，当第i号杆塔低电压的原因为三相不平衡，则无需安装调压器，当低电压的原因为10kV电压偏低，则该位置点作为选定的调压器安装位置；

步骤S2：根据步骤S1选定的10kV线路调压器安装位置，由公式(1)计算该安装位置处调压器的容量：

S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′＝(1+δ)(1+ρ)⁵r·S_R＝(1+δ)(1+ρ)⁵q²pS_N (1)

(1)式中，ρ为近5年均负荷增长率，δ为电能质量改善后用户将增加电器使用值，S′为功率提升后i号杆塔后端配变最大实际负荷，r为功率提升率，其中r＝q²，S_R为线路调压器安装点后端配变的实际最大负载，p为整条线路配变的最大平均负载率，S_N为线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量；

步骤S3：根据步骤S2计算得出的10kV线路调压器安装位置处对应的调压器容量，选取额定容量大于计算得出的调压器容量值S_T的调压器，在通过步骤S1选定的安装位置点进行调压器安装；

步骤S2包括如下具体步骤：

步骤S21：统计整条10kV线路公用配变总容量S_M，线路调压器安装点i号杆塔后端配变总容量S_N；

步骤S22：通过调度系统查询10kV线路变电站出线开关记录的年最大负荷S_max；

步骤S23：计算整条10kV线路配变的最大平均负载率为p＝S_max/S_M；

步骤S24：计算线路调压器安装点后端配变的实际最大负载为S_R＝pS_N；

步骤S25：寻找配变Y_i全年最低电压值及对应时间T_i，T_i时刻配变三相电压值，若三相电压满足U_Ai<U_Bi<U_Ci，安装调压器后，三相电压得以提升，同时满足U_Ci<235.4V，得出电压提升幅值为ΔU_i＝235.4-U_Ci，电压提升率

其中U_Ai、U_Bi、U_Ci分别为T_i时刻配变A相、B相、C相的对应电压；

步骤S26：根据功率提升率r＝q²，i号杆塔后端配变最大实际负荷增加为S′＝r·S_R，考虑到近5年均负荷增长率为ρ及电能质量改善后用户将增加电器使用值δ，计算得出调压器的容量为S_T＝(1+δ)(1+ρ)⁵S′。

2.根据权利要求1所述的一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，其特征在于：步骤S1中进行配变低电压原因分析，具体判定方法包括如下：

若配变低压出口A相电压在T_i时刻小于198V，对应时刻电压和电流分别为U_Ai和I_Ai，B相对应时刻的电压和电流分别为U_Bi和I_Bi，C相对应时刻的电压和电流分别为U_Ci和I_Ci，当I_Ai>I_Bi>I_Ci，

I_Ai>I_S/4、U_Ai<U_Bi<U_Ci、U_Ci>210V同时满足，则表明时刻T_i低电压的原因是三相不平衡，记作三相不平衡标志E_i＝1；否则时刻T_i低电压和原因为10kV电压偏低，记E_i＝0；其中，I_S为变压器额定电流；

若配变A一日中共有m个时刻出现低电压，若

则判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，反之低电压的原因为三相不平衡。

3.根据权利要求2所述的一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，其特征在于：步骤S1中进行10kV主线与支线上调压器安装点位的选择时，若Y_i>1，进行配变低电压原因分析，当低电压的原因为10kV电压偏低，则进行如下分析步骤：

搜寻杆塔号最小的低电压配变Y_i1，查找其低电压记录，根据低电压当日的电压电流数据，分析低电压和三相不平衡情况；根据所述配变低电压原因分析的具体判定方法进行判定，若判定当日低电压的原因为10kV电压偏低，则主线杆塔i是调压器的备选安装位置，反之则低电压主要原因为三相不平衡，继续分析主线杆塔i+1，直到确定调压器的安装位置。

4.根据权利要求1所述的一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，其特征在于：所述配变低电压指的是配电变压器低压出口三相最低电压连续一小时低于198V时记录为一次低电压。

5.根据权利要求1所述的一种10kV线路调压器安装位置和容量选择方法，其特征在于：所述步骤S1中采集配电变压器低压出口三相电压电流数据，记录低电压的相关信息，其中，低电压的相关信息包括低电压开始时间、结束时间、最低电压值，低电压持续期内的电压、电流值及对应的记录时间，一年里配变低电压发生次数、累计持续时长、最低电压值。