在阐述配电网低电压问题背景和不良影响的基础上，详细分析了低电压特征和发生时段分布，从技术和管理2个层面分析了低电压产生的主要原因，提出了综合治理管理措施和技术措施，给出了低电压典型治理实例及治理前后效果对比分析。
引言
电压作为电能质量的一个重要评价指标，是保障供电服务的基本条件，事关和谐供用电关系的构建和服务社会经济发展的能力。近年来，我国社会经济持续稳定发展，城乡居民消费水平不断提高，特别是受国家“家电下乡”等系列惠民政策的激励，农村用电需求一直保持较快增长趋势，农村配电网建设改造相对滞后，致使部分区域的供电电压偏低（电压值低于国家标准所规定的电压下限值，简称“低电压”），已不能很好满足农村居民正常生产生活用电需求。
电力企业对低电压问题高度重视，国家电网公司自2009年开始对农村低电压问题开展全面调研分析，设立科研专题研究农村低电压问题原因和综合治理办法，积累了一定的实际经验，并取得了阶段性的成果。配电网尤其是农村电网具有点多、线长、面广、负荷分散、用电集中的特点，致使农村低电压成为一个长期的、动态的系统性问题。农村用电负荷的随机性、季节性、周期性特征明显，整体呈现用电负荷率低、峰谷差大、年平均负载率低等状况，用电高峰时段低电压问题突出，造成了部分家用电器无法正常使用，对电力企业的社会形象和服务质量产生了影响。
低电压问题除了影响客户的正常用电，还会降低电器的使用效率和经济效益，影响生产设备的正常运行和产品质量，增加电网功率损耗和电能损耗，危及电力系统和供用电设备的安全运行。通过科学全面分析农村低电压问题原因，针对性采取治理措施，能够避免低电压治理过程中的盲目投入、反复改造所造成的人财物浪费，有效解决存在的低电压问题。
本文首先全面分析配电网低电压特征和发生时段分布，从技术和管理2个层面深入分析低电压产生的主要原因，提出综合治理管理措施和技术措施，给出低电压典型治理实例及治理前后效果对比分析，结合目前配电网通信、监测和数据采集情况，提出适用于我国配电网低电压综合治理的建议，为供电企业实际生产与运维管理提供指导与参考。
1.低电压产生原因分析
1.1低电压特征分类
依据低电压发生和持续的时间特点，大致可分为3类：长期性、季节性和短时性。
1.长期性低电压指用户低电压情况持续3个月或日负荷高峰低电压持续6个月以上的低电压现象；
2.季节性低电压是指度夏度冬、春灌秋收、逢年过节、烤茶制烟等时段出现的具有周期规律的低电压现象；
3.短时性低电压主要是指由农村居民临时性挂接负荷或建筑用电负荷引起的不具有长期性和季节性特点的阶段性不规律低电压现象。
1.2低电压发生时段分布
1）农村集中排灌期间。每年1～3月份、6～9月份和11～12月份，农业排灌负荷较为集中，用电量较大，部分带有排灌负荷的公用配电变压器短时间出现满载、过载现象，造成处于低压线路末端负荷的供电电压较低。
2）日用电高峰时段。由于农村经济发展迅速，农户生活水平逐步提高，家用电器保有量快速增加，农村配电台区用电负荷快速增长，农村日用电高峰时段相对集中，具体情况见表1。
表1 日用电高峰时段
1.3低电压产生的管理层面原因
1）供配电设施运维管理粗放。中低压供电设备台账不健全或更新不及时，网架和设备的基础性资料不完善。营销、配电、调度数据资源信息不能充分共享，变电站、线路、配电变压器（简称配变）和低压用户之间没有建立有效的联调管理机制，未依照季节性负荷情况和用电峰谷状况及时调整配变分接头位置和投切无功补偿设备，设备管理人员对设备运行状态和补偿效果不清楚、不了解、不掌握，对损坏或缺陷设备发现、处理、更换不及时。
2）部分地区营销管理不精细。个别地区农村用户报装接电管理较为松散，存在较大集中负荷接于公用配变用电或农村居民用户生产负荷报小用大的现象，造成配变过负荷低电压情况；配电台区管理人员对台区单相用户未均衡分配接入A、B、C相，大量农村用电负荷集中在农忙时节，如春耕秋收和排灌期间，用电负荷分布不均，造成配变低压侧用电负荷三相严重不平衡，导致重载相中后段用户低电压。
3）中低压配电网电压监测不全面。按照电压监测点一般配置要求，农村电网每百台配变设置1个电压监测点配置，城市电网每百台配变设置2个电压监测点进行配置。农村居民用户点多面广，客户端电压监测不全面；个别电压监测点代表性不强，依据监测数据难以准确掌握农村电压质量真实情况；配电台区监测、用户用电信息采集的运行和状态数据质量参差不齐、可用率低，通过系统性关联分析定位低电压问题原因难度大。
4）低压需求侧管理工作不到位。对用户用电性质掌握不全面，对台区负荷发展的预见性不够，高峰负荷时造成台区配变过负荷运行，未得到有效监测和及时处理；对用户用电知识宣传不够，部分用户的户内线未根据实际用电负荷增长情况同步进行增容改造，超年限超负荷使用，线路老化严重，电压过低致使家用电器无法正常使用；对类似农产品加工的季节性负荷缺乏有效的调峰措施；对大负荷用户错峰用电宣传和引导不力，负荷过于集中，未能及时转移负荷，造成用户低电压问题。
1.4低电压产生的技术层面原因
1）农村配电网供电能力不足。农村用电负荷相对城市负荷密度小，部分农村特别是丘陵、山区等地居民居住比较分散，变电站布点不足，缺乏合理规划，配变布点和线径配置凭经验，缺少必要的电压降落校验；个别新上或改造的配电台区设计时超合理负荷距供电，配变容量配置不足，低压线路供电半径大。
2）中低压配电网电压调控能力弱。农村未改造的部分变电站中的无载调压主变压器还占据一定比例，高峰负荷期间无法保证10kV馈线出口电压质量；对长期存在低电压问题的中低压配电线路未加装自动调压装置。配变主要为无载调压型，调压范围基本为±2.5%或±5%，无载调压型配变因需要停电进行调压操作，一般只做季节性调整或不做调整，对于日负荷波动较大的配电台区无法满足电压调节频度技术需求。
3）无功补偿配置不足或不合理。农村用电负荷具有季节性和时段性波动特性，高峰负荷时几近满载或过载，低谷负荷时接近空载，对农村配电网各层级的无功补偿配置、调控能力提出较高的要求。农村电网无功电源建设严重滞后，普遍存在无功补偿容量不足或不合理等问题。部分地区对变电站无功补偿配置较为重视，10kV线路与配变无功补偿配置不科学，一般按照标准容量配置，装置的投运率和可用率较低，电网末端无功缺乏，所需无功功率由发电厂或上级变电站远距离输送到电力终端用户，造成较高的电网损耗和较大幅度的电压降落。
4）农村配电网自动化和信息化程度低。农村电网电压无功在线监测与可控、能控和在控设备相对较少，通信网络建设也相对滞后，自动化和信息化基础薄弱，已有的监测和可控设备多为分散型和就地型，无法及时了解和掌握低电压问题情况、发生原因，无法实现电压无功多级联调和全局性优化控制，依靠运维人员的巡视、抽测等方式查找与解决处理问题的准确性和实时性差，中低压配电网规划、建设、改造方案的形成往往缺乏电网各层级的运行数据支撑和科学决策依据。
2.低电压综合治理措施
2.1综合治理管理措施
1）提升低压用户负荷需求管理。通过加强低压用户报装接电管理和强化营销数据分析，合理确定用户负荷装接容量，在营销业务系统中标注单相用户所接相别，统计分析分相用电量，辅之以现场测量，及时调整单相用户所接相别，控制低压配电网三相负荷不平衡度。结合用户用电信息采集或集抄系统建设，全面收集配变和低压用户用电负荷数据，并进行负荷特性分析，为中低压配电网规划、建设、改造及运行管理提供依据。对无法及时改造的低电压配电台区，实施用户错峰用电管理，引导和鼓励小型加工等较大负荷用户错峰用电。
2）加强中低压供配电设施运维管理。建立健全中低压供配电设备台账信息，严格遵照电压无功设备运行维护管理制度，及时处理电压无功设备存在缺陷，提高设备完好率和可用率；结合不同季节、不同时段负荷曲线和电压曲线，制定电压无功协调控制策略，确定配变分接位置，及时投退电压无功设备。
3）建立健全配电网低电压监测网络。构建城乡配电网电压质量监测网络和管理平台，在还未普及智能配电台区和用户用电信息采集系统建设的区域，增加电压监测点数量，加强电压监测仪日常维护和检查，发现运行异常的监测仪及时进行维修或更换；依据低压用户典型日电压波动规律，不定期开展“低电压”情况普查和抽查，跟踪低电压事件处理过程，及时有效解决低电压问题。
2.2综合治理技术措施
低电压产生原因可归结为3方面问题，即电网运维管控问题、设备配置问题和电网结构问题。可采取的技术手段主要包括优化控制、建设模式和评估决策等，具体分析见图1。
图1 低电压产生原因分类及综合治理技术手段
随着大数据时代的来临，数据、信息成为电力行业创新发展的最重要构成元素，数据将成为电网规划、设计、建设、改造、运维管理相关科学决策的重要基础。国家电网公司企业级大数据平台建设已初见成效，依据颁布的《关于应用用电信息采集系统开展用户电压数据采集的指导意见》，正加快推进用电信息采集系统建设和配变、典型低压用户的电压数据采集，推进营配贯通和信息化建设，实现信息资源共享，为中低压配电网建设、改造、运维控制提供了基础条件。
2.2.1优化控制技术
1）配电网电压无功优化控制。结合变电站、中压线路、配电台区中可控设备的运行状态，综合利用现代通信技术、计算机技术、自动控制技术以及短期负荷或超短期负荷预测技术，实现同层的多项和不同层的多级电压无功协调控制。配电网电压无功优化控制对降低网络综合损耗、提高电压合格率、提升经济运行水平以及为用户提供优质电能的意义重大。
2）自适应负荷有载调压。配电网有载调压包括变电站层级的有载调压主变压器、中压馈线层级的线路自动调压器、配电台区层级的有载调压配变以及低电压补偿装置等，可通过智能控制部分判断输出电压值与基准电压值的偏差，如大于允许范围并延续一定时间后，控制有载分接开关调节输出电压；低电压补偿装置可直接串联在低压线路中，通过自动跟踪电网电压调节升压幅度，保障低压用户电压质量。
3）低压负荷在线换相。在配电台区合理配置适量的低压负荷在线自动换相装置，通过综合控制终端实时监测配变低压侧三相电流不平衡情况，进行分析、判断、优化计算，发出最优换相控制指令，按照设定的换相流程执行换相操作，实现带载情况下用电负荷的相序调整，A、B、C三相负荷平衡分配，解决三相负荷严重不平衡造成的重载相低电压问题。
2.2.2建设模式应用技术
1）单三相混合供电模式。针对不同用电性质、负荷大小、用户/区块分布情况，在一个供电区域内采用单相配变与三相变压器混合进行供电的配电方式，使中压线路深入负荷中心减少低压线路的综合损耗。
2）35kV配电模式。包括35kV线路轻型化和35～0.4kV变配电集成化设计2部分。按照10kV电压等级线路的标准优化设计35kV线路，降低线路造价，提高远距离供电能力；按照10/0.4kV配电台区模式集成化设计35/10/0.4kV配电变电站、35/0.4kV直配台区，大幅度降低变配电环节造价，保障用户供电可靠性和供电质量。
3）智能配电台区建设模式。从配变到用户的供电区域，应用智能配变终端、智能电能表等设备，以及通信、信息等技术手段，实现供用电的综合监控、管理与双向互动功能，并具有“信息化、自动化、互动化”的智能化特征。
2.2.3评估决策技术
1）配电网优化规划技术。在配电网网架参数和运行数据分析及负荷增长预测的基础上，以满足未来用户容量和电能质量要求为目标，寻求一个最优或次优的设备选型、容量配置、接线模式、馈线回路数量方案作为规划、建设与改造方案，使建设投资、运行维护、综合损耗及可靠性损失费用之和最小。
2）供电能力在线评估技术。针对中低压配电网设备拓扑关系和运行数据进行潮流分析，分析当前电网供电的健康程度和供电能力水平，修改相应设备属性、调节相应负荷，仿真分析在不同负荷特性下的供电能力变化情况，仿真评估电网运行指标情况。
3）低电压在线治理仿真和辅助决策支持技术。依据各监测点的电能质量指标进行判断与决策，其顺序为：用户层监测点电压—配电台区低压侧监测点电压—中压线路监测点电压—变电站母线监测点电压，针对低电压改变电网设备参数实施仿真治理并给出效果分析对比，为实际低电压治理工作提供决策支持。
3.低电压治理实例与效果分析
3.1试点基本情况
某供电公司10kV农用线供电半径为24.594km，配变54台。主要以农村生产、生活用电为主，呈现出季节性高负荷（春节、迎峰度夏）和日早、晚高峰负荷等明显特征，线路末端电压偏低，线路功率因数偏低，用户低电压现象比较严重，具体情况见表2。
表2 馈线低电压治理前电压情况
3.2低电压现状分析
本文采用专门针对低电压综合治理研发的“电能质量监控与辅助管理决策支持平台”系统，主要包括电能质量监测、统计、治理和辅助决策支持等功能模块，实施低电压在线治理仿真和辅助决策支持。10kV农用线低电压问题现状分析与辅助决策支持情况，具体见图2。
图2 低电压问题现状分析与辅助决策分析
3.3低电压治理效果
依据低电压综合治理试点区域基本情况和问题现状分析，采用提出的辅助决策支持策略进行低电压治理仿真，治理前后效果分析见图3。
图3 低电压仿真治理效果对比分析
4.结语
配电网低电压问题是一个综合性的动态问题，需要长期跟踪监测、统计、分析与应对处理。随着智能电能表、电网在线监测、微电网组网等逐步推广应用，电网业务数据将从时效性层面进一步丰富和拓展，营销、配电、调度业务数据逐步实现融合贯通，将为低电压综合监测、治理提供充分的数据信息，准确判断低电压问题发生原因，快速有效制定措施方案，满足不断提高的供电质量需求。具体建议措施如下：
1）完善配电网电压监测手段，扩大对电压监测覆盖面，基于用户用电信息采集、智能配电台区和配电自动化的建设与完善，促进专业信息资源共享，实现对变电站、线路、配电台区和低压用户4个层级低电压问题实时监控，提高管理效率和管理水平。
2）以国家新一轮农网改造升级工程为契机，加快配电网建设与改造，优化电网结构，提升设备性能水平，提高配电网供电质量保障能力。
原标题：【“低电压”治理】配电网低电压产生原因与综合治理措施
