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【摘 要】随着我国对配电网安全工作的重视程度越来越大，很多科研机构也逐渐开始加强配电网安全建设工作，如何构建及完善电网安全管理系统无疑成为了科研工作者的重要工作之一。基于以上背景，本文介绍了配电网安全管理中常见的三相不平衡问题，并针对三相不平衡问题提出了改进措施，希望能为我国配电网安全管理事业起到一定的参考作用。
【关键词】配电网；安全管理；改进；三相不平衡
关于配网电安全管理工作中的三相不平衡问题，国内外已经研究出较多的解决方案和改进措施。这些方法可大致分为：负载补偿、配网重构和三相平衡优化换相策略等。
1.负载补偿技术
负载补偿是通过在网络中增加补偿装置对三相间负载进行补偿从而减小三相电流不平衡度。通过增设负载补偿装置构成补偿网络将三相不平衡系统转变成三相平衡系统，目前主要通过无功补偿装置来实现。有研究以有功损耗最小为目标函数，采用枚举的方法求得电容器投切方案，从而达到补偿配电网功率因数和降低三相电流不平衡度的效果，并基于 ANN 测量分析法（ADALINE 模型和 LMS 学习机制）的无功补偿电容器的最佳优化布置方案，其模型具有较高的谐波采样精度和算法快速收敛的特点。此外，国外还有学者提出了只投切电容器的实用控制算法的无功补偿模型，以配电网的年度网损费用和无功补偿设备的年平均投资费用最小为目标函数，并采用粒子群算法进行求解。
但是因为无功补偿设备存在运行损耗大、响应速度慢、难以连续调控而且很容易和电网发生谐振等不利因素，在一定程度上限制了无功补偿设备的应用。如今，伴随着电力电子技术在无功补偿设备领域中的应用，越来越多控制灵活、安全性高的无功补偿设备出现在人们的视野，这些设备可以很好的吸收或发出无功电流，从而提升功率因数、稳定系统电压。比如静止无功补偿器（SVC）、配电侧的静止无功发生器（D-STARCOM）和有源电力滤波器 APF等。例如，采用并联的比例谐振 PR 控制器对配网不同频率谐波分量进行跟踪控制，实现了补偿电流零稳态误差的跟踪，改进了 D-STATCOM指令电流的检测方法，提出了新自适应检测模型，以寻求最佳的动态性能。负载补偿虽能较好地解决配电网的三相不平衡问题，但是存在设备一次投入成本大、运行维护成本高、投入运行时间长、易与电网发生谐振和增加电网谐波等缺点。
2.配网重构
配网重构是指在电网满足网络辐射状拓扑架构和网络节点电压、线路电流符合安全运行允许范围等基本条件下，通过网络中的联络开关来改变配网的结构和网络参数，来达到网损最小化和负载平衡化等效果。根据以往国内外相关的研究文献中可归纳为以下几种方法。经验法：综合以往电网工作人员的工作经验所整理出来的网络联络开关投切方案使配电网的网损最小与负载平衡。专家系统法：根据调度经验法则与参阅相关文献，建立一套规则类知识库的专家系统并自我推理出可靠的策略。模糊理论法：由于网损最小化与负载平衡化是一个多判别准则问题，而判别准则往往没有绝对性结果，因此利用将网络联络开关组合和目标函数分别模糊化并求出其归属函数，再加以模糊理论评估出最优策略。优化算法：利用优化算法的二进制或整数编码方式表示出配电系统的联络开关组合向量，再通过优化算法循环迭代搜寻最佳的开关组合，因为优化算法能有效地处理多组合、多约束的问题，因此此类方法的研究最多。其他方法：判定树状法、图形导向法等。
配网重构虽然不用增加新的设备投入并且以电网运行的经济性为优化目标函数，通过求解网络中联络开关的不同组合，能在一定程度上改善配网三相不平衡的运行状况。但是由于其目标函数并不是以网络三相电流或负载平衡为主要目标，同时受网络中可用的分段开关数目的限制，因而开关重置后网络很难达到三相平衡，其效果有限，然而配网重构能够极大地改善网络的潮流分布，改善节点压降，提高供电的稳定性。
3.三相平衡优化换相策略
我们知道配电网中配电变压器和馈线三相不平衡的原因归根结底是配电的线路的负荷不平衡造成的，如果我们能将网络中负荷较重相馈线上的负荷和配电变压器的负荷按照某一科学安全的方法将其切换到负荷较轻的相上，则能很好地平衡网络中的负荷。因为居民用电具有很强的规律性和季节性，只要采用一次换相策略就能在很长的时间内保证网络负荷的相对平衡，所以三相平衡优化换相策略是一种直接高效和低成本的网络负荷平衡方法。通过对不平衡的配电变压器或者馈线进行换相，能有效地均匀分配网络中的负载，从而在源头上解决三相不平衡问题，并能在不增设新的设备只利用既有线路的条件下满足未来负荷增长需求，配网的原有运行架构也不会改变，可谓是一举多得方法。
三相平衡优化换相策略的目标是平衡三相电流和改善电压分布、增加配电线路的容量、降低有功损耗，并通过优化算法进行求解出配电变压器和馈线的最佳相位连接方案。在以前由于配电网的详细负荷数据和网络参数难以获取加之配电网三相不平衡通常不是紧急情况，所以配电变压器负载换相通常在配电网维护和恢复期间凭借工作人员的经验采用试错法进行，而这种方法是劳动密集型的、费时的、次佳的。在配网运行的十几年和配变监测系统的逐步完善后，现在配网已经记录保存了大量详细的生产数据，它详细地记录了配电网在各个时刻的运行状态和设备状态等。随着计算机技术水平的提高，利用现代计算机技术和优化算法我们已经可以从这些数据中提取分析和预测配网运行期间网络的各个电气状态，并通过优化算法得到配电网最佳的运行模式。
采用专家系统法来推理出配电网中配电变压器最优换相策略，旨在减少中性线电流。但专家系统因其知识获取困难和非鲁棒的特性使其很难推理出最优的换相方案，且算法执行时间较长。本文从配网重构的角度对三相平衡优化换相策略进行分析，并通过利用馈线的分段开关将负载平均分配在主馈线上，考虑到实际情况中很难有大数量的分段开关用于负载的重新分配，因此该做法是否可行还在两可之间。此外，使用免疫算法对馈线相位排列和配电变压器馈线相位的换相策略寻求最优解，能够很大程度上提升三相配电系统的平衡效应；但是，免疫算法后期种群差异小会导致后期进化非常缓慢，因此只能靠变异来保证种群的多样性，很容易在变异过程中造成优势个体的丢失。三相平衡优化换相策略虽能在不改变网络拓扑结构和增加设备投入的情况下改善网络的三相不平衡和减少网络损耗，但是也正是因为其不改变网络拓扑结构而不能有效地改善配网的潮流分布，无法将配网网络损耗中的技术性损耗减少到最少。
4.结语
现阶段，我国对配电网安全管理工作越来越重视，尤其是针对三相不平衡问题，传统电网安全管理方式已然不能适应当前的需要。基于此，将先进技术应用到配电网安全管理系统的设计工作中来无疑是势在必行的。本文详细分析了配电网安全管理问题及改进措施，通过应用负载补偿、配网重构和三相平衡优化换相策略等改进措施到配电网安全管理工作中来，不但可以充分达成安全管理的各项任务指标，并同时还实现了配电网安全管理工作的智能化与高效化。
【参考文献】
[1]王娜.谈配电网的安个管理[J].企业家天地，2014（6）：27-28.
[2]杨伟甜.浅析配电网安个管理问题[J].信息系统工程，2014（3）：68-69.
[3]余彦.关于配电网安个管理问题的探讨[J].企业技术开发，2012（32）：29-30.
[4]林明智.关于配电网运行安个防护问题的探讨[J].科技创业家，2013（5）：19-20.
【关键词】配电网；安全管理；改进；三相不平衡
关于配网电安全管理工作中的三相不平衡问题，国内外已经研究出较多的解决方案和改进措施。这些方法可大致分为：负载补偿、配网重构和三相平衡优化换相策略等。
1.负载补偿技术
负载补偿是通过在网络中增加补偿装置对三相间负载进行补偿从而减小三相电流不平衡度。通过增设负载补偿装置构成补偿网络将三相不平衡系统转变成三相平衡系统，目前主要通过无功补偿装置来实现。有研究以有功损耗最小为目标函数，采用枚举的方法求得电容器投切方案，从而达到补偿配电网功率因数和降低三相电流不平衡度的效果，并基于 ANN 测量分析法（ADALINE 模型和 LMS 学习机制）的无功补偿电容器的最佳优化布置方案，其模型具有较高的谐波采样精度和算法快速收敛的特点。此外，国外还有学者提出了只投切电容器的实用控制算法的无功补偿模型，以配电网的年度网损费用和无功补偿设备的年平均投资费用最小为目标函数，并采用粒子群算法进行求解。
但是因为无功补偿设备存在运行损耗大、响应速度慢、难以连续调控而且很容易和电网发生谐振等不利因素，在一定程度上限制了无功补偿设备的应用。如今，伴随着电力电子技术在无功补偿设备领域中的应用，越来越多控制灵活、安全性高的无功补偿设备出现在人们的视野，这些设备可以很好的吸收或发出无功电流，从而提升功率因数、稳定系统电压。比如静止无功补偿器（SVC）、配电侧的静止无功发生器（D-STARCOM）和有源电力滤波器 APF等。例如，采用并联的比例谐振 PR 控制器对配网不同频率谐波分量进行跟踪控制，实现了补偿电流零稳态误差的跟踪，改进了 D-STATCOM指令电流的检测方法，提出了新自适应检测模型，以寻求最佳的动态性能。负载补偿虽能较好地解决配电网的三相不平衡问题，但是存在设备一次投入成本大、运行维护成本高、投入运行时间长、易与电网发生谐振和增加电网谐波等缺点。
2.配网重构
配网重构是指在电网满足网络辐射状拓扑架构和网络节点电压、线路电流符合安全运行允许范围等基本条件下，通过网络中的联络开关来改变配网的结构和网络参数，来达到网损最小化和负载平衡化等效果。根据以往国内外相关的研究文献中可归纳为以下几种方法。经验法：综合以往电网工作人员的工作经验所整理出来的网络联络开关投切方案使配电网的网损最小与负载平衡。专家系统法：根据调度经验法则与参阅相关文献，建立一套规则类知识库的专家系统并自我推理出可靠的策略。模糊理论法：由于网损最小化与负载平衡化是一个多判别准则问题，而判别准则往往没有绝对性结果，因此利用将网络联络开关组合和目标函数分别模糊化并求出其归属函数，再加以模糊理论评估出最优策略。优化算法：利用优化算法的二进制或整数编码方式表示出配电系统的联络开关组合向量，再通过优化算法循环迭代搜寻最佳的开关组合，因为优化算法能有效地处理多组合、多约束的问题，因此此类方法的研究最多。其他方法：判定树状法、图形导向法等。
配网重构虽然不用增加新的设备投入并且以电网运行的经济性为优化目标函数，通过求解网络中联络开关的不同组合，能在一定程度上改善配网三相不平衡的运行状况。但是由于其目标函数并不是以网络三相电流或负载平衡为主要目标，同时受网络中可用的分段开关数目的限制，因而开关重置后网络很难达到三相平衡，其效果有限，然而配网重构能够极大地改善网络的潮流分布，改善节点压降，提高供电的稳定性。
3.三相平衡优化换相策略
我们知道配电网中配电变压器和馈线三相不平衡的原因归根结底是配电的线路的负荷不平衡造成的，如果我们能将网络中负荷较重相馈线上的负荷和配电变压器的负荷按照某一科学安全的方法将其切换到负荷较轻的相上，则能很好地平衡网络中的负荷。因为居民用电具有很强的规律性和季节性，只要采用一次换相策略就能在很长的时间内保证网络负荷的相对平衡，所以三相平衡优化换相策略是一种直接高效和低成本的网络负荷平衡方法。通过对不平衡的配电变压器或者馈线进行换相，能有效地均匀分配网络中的负载，从而在源头上解决三相不平衡问题，并能在不增设新的设备只利用既有线路的条件下满足未来负荷增长需求，配网的原有运行架构也不会改变，可谓是一举多得方法。
三相平衡优化换相策略的目标是平衡三相电流和改善电压分布、增加配电线路的容量、降低有功损耗，并通过优化算法进行求解出配电变压器和馈线的最佳相位连接方案。在以前由于配电网的详细负荷数据和网络参数难以获取加之配电网三相不平衡通常不是紧急情况，所以配电变压器负载换相通常在配电网维护和恢复期间凭借工作人员的经验采用试错法进行，而这种方法是劳动密集型的、费时的、次佳的。在配网运行的十几年和配变监测系统的逐步完善后，现在配网已经记录保存了大量详细的生产数据，它详细地记录了配电网在各个时刻的运行状态和设备状态等。随着计算机技术水平的提高，利用现代计算机技术和优化算法我们已经可以从这些数据中提取分析和预测配网运行期间网络的各个电气状态，并通过优化算法得到配电网最佳的运行模式。
采用专家系统法来推理出配电网中配电变压器最优换相策略，旨在减少中性线电流。但专家系统因其知识获取困难和非鲁棒的特性使其很难推理出最优的换相方案，且算法执行时间较长。本文从配网重构的角度对三相平衡优化换相策略进行分析，并通过利用馈线的分段开关将负载平均分配在主馈线上，考虑到实际情况中很难有大数量的分段开关用于负载的重新分配，因此该做法是否可行还在两可之间。此外，使用免疫算法对馈线相位排列和配电变压器馈线相位的换相策略寻求最优解，能够很大程度上提升三相配电系统的平衡效应；但是，免疫算法后期种群差异小会导致后期进化非常缓慢，因此只能靠变异来保证种群的多样性，很容易在变异过程中造成优势个体的丢失。三相平衡优化换相策略虽能在不改变网络拓扑结构和增加设备投入的情况下改善网络的三相不平衡和减少网络损耗，但是也正是因为其不改变网络拓扑结构而不能有效地改善配网的潮流分布，无法将配网网络损耗中的技术性损耗减少到最少。
4.结语
现阶段，我国对配电网安全管理工作越来越重视，尤其是针对三相不平衡问题，传统电网安全管理方式已然不能适应当前的需要。基于此，将先进技术应用到配电网安全管理系统的设计工作中来无疑是势在必行的。本文详细分析了配电网安全管理问题及改进措施，通过应用负载补偿、配网重构和三相平衡优化换相策略等改进措施到配电网安全管理工作中来，不但可以充分达成安全管理的各项任务指标，并同时还实现了配电网安全管理工作的智能化与高效化。
【参考文献】
[1]王娜.谈配电网的安个管理[J].企业家天地，2014（6）：27-28.
[2]杨伟甜.浅析配电网安个管理问题[J].信息系统工程，2014（3）：68-69.
[3]余彦.关于配电网安个管理问题的探讨[J].企业技术开发，2012（32）：29-30.
[4]林明智.关于配电网运行安个防护问题的探讨[J].科技创业家，2013（5）：19-20.