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毕业论文（设计）
英文翻译
原文标题 Analysis and management strategies for the low voltage problems of rural power grid based on the distribution network flow calculation method
译文标题 基于配电网潮流计算的农村电网低压问题分析及管理对策
基于配电网潮流计算的农村电网低压问题分析及管理对策
摘要：长期以来，由于缺乏投资资金和足够的重视，重庆市江北供电公司的农村电网建设远远落后于城市电网。由于农村电网的特点，农村电网的低压问题变得很突出。利用配电网潮流计算方法，对重庆市江北电力公司的农村电网低压问题进行了评估。此外，我们收集了配电变压器在用电高峰期的数据。通过对潜在的和已经出现了的低电压问题的分析和评估，我们提出了一些切实可行的管理策略，。
关键词：农村电网；潮流计算；低电压问题；管理策略
1简介
随着我国经济实力的逐步增强和一系列优惠政策的实施，农村经济得到了极大的提高，农民的生活水平得到了提高，也使得农村电力需求不断上升。长期以来，国家和地方建设的资金投入主要在电源和骨干网络，我们没有足够重视农村电网建设，使重庆江北供电公司下属的农村地区电网技术落后。农村电网的特点是多个节点，范围广、线路长、负荷率低，季节性和无功不足，所以10 kV线路损耗大，在高峰负荷的线路末端电压低，严重影响了该地区的居民用电。这对重庆市江北区农村经济发展与农村消费很不利。调整和解决江北区农村电网存在的问题迫在眉睫。
2对农村电网低电压问题原因的理论分析
由于农村电网管理体制陈旧，上级部门投入少，对农村电网的关注也越来越少，同时受网络自身特点的限制，重庆市江北供电公司下属的农村电网具有落后的技术、缓慢的发展、供电能力不足、和城市网络相比落后的整体水平，使得农村电网的低电压问题更加突出。农村电网低电压问题的理论分析。
2.1输电线路
输电线路阻抗的计算公式：
（1）
是电阻率，是线路长度，s的电线的截面积。
在广大的农村地区，配电网占地面积大。由于负担是分散的而且变电站少，10千伏线路的供电半径远远超过所需。特别是在山区，这个问题更为严重。另一方面，10 kV线路的类型主要是LGJ-70（0.4 kV LGJ-25和LGJ-16）。对于当前的电力需求，这个类型的线径显得太小了。
上述情况造成的输电线路阻抗过大，使得网络终端的电压低于正常水平。
2.2变压器容量
随着电力供应面积的扩大和农村电力消费的快速增长，配电变压器的容量是远远不够的，容量负荷率也很低。它使变压器过载，部分导致了低电压问题。电力公式是：
（2）
根据式（2），当变压器的容量分配的电力负荷不足够时，负载电流增加，负载电压将降低。因此，它导致了低电压问题。
2.3三相负荷不平衡
三相负载不平衡将带来零序电流和负序电流的量。零序电流的存在会增加变压器损耗，降低终端用户的电压。变压器的不平衡度是：
（3）
U是三相负荷不平衡度，是最大相电流，是三相平均电流。
根据国家标准《电能质量和供电电压偏差GB/T 12325-2008》条款4.1，正常运行的电力系统中，配电变压器出口的负载电流不平衡度应小于10%，中性电流不应超过额定低压侧电流的25%，低压干线和干线的首端电流不平衡度应小于20%。
2.4无功补偿
由于线阻抗是（R jX），当电流流过线时，终端电压将减少。同时，它将在线路和变压器产生功率损耗。如果我们忽略掉电压的横向分量，则通过该线的电压降是：
（4）
（5）
P是有功功率，Q是无功功率，R和X分别是电阻和电抗，和分别是首端电压和末端电压，是线路电压降。
根据式（4），无功功率流动的线将增加在网络无功补偿不足，这将促使电压降增加。如果是一个常数，端电压将减少。
一句话来讲，无功功率补偿不够时，它会导致终端电压严重得低于标准的额定值，对用户的生产和生活带来的不便。
2.5其他因素
除上述客观因素外，人为因素也会导致配电网的低压配电。典型问题包括：配电网规划的不合理、配电网运行方式的变化、配电网管理的不完善。
3 10千伏配电网的低电压评估
考虑到很难直接测量10个千伏配电网络的工作参数，我们使用功率流计算方法来分析10伏配电网络的低电压问题。
3.1潮流计算的配电网概述
由于配电网R/X比值过大，快速PQ分解法是无效的。因此，有人提出了一些基于径向功率分布网络的计算方法。传统的算法包括牛顿法、功率叠加法、追赶法，和前推回代法。牛顿-拉夫逊功率流计算方法具有收敛速度快、收敛速度快等特点，但其初始值是非常敏感的导纳矩阵。这个方案的功率叠加的方法很复杂，因为它需要为每个电源每叠加解决方案的时间。追赶法用在严格的主导主对角线的导纳矩阵。它具有一些优点，如无收敛性问题，便于矩阵存储，占用内存少，速度快。然而，它不能解决复杂的环网直接。具有编程简单、无需复杂矩阵运算、运算速度快、计算机资源占用少、收敛性好等优点，适合于实际配电网中的应用。
3.2配电网潮流计算方法
在典型的配电网络中，只有根节点具有恒定的电压，而其它节点视为PQ节点。如图1所示，配电网络具有一个主馈线和分支节点，n，n-1。在已知的根节点的电压和节点的负载功率的情况下，整个网络的电压和功率分布可以通过以下步骤来解决。
1)节点电压计算
考虑节点1和2，它们的电压降是：
（6）
（7）
根据方程（5）和（6），两者之间的电压降的纵向分量和横向分量可以表示为：
（8）
（9）
如果我们忽略了横向分量，节点2的电压振幅计算：
（10）
然后，我们可以得到：
（11）
加上公式（11）和（9），我们可以得到该电压降的横向分量。然后，相位角可以通过计算反正切。
同时，我们可以利用横向分量的正确计算公式电压幅值（10）。在图1的系统，我们可以获得每个节点方程的递推公式（11）。
（12）
在公式（12）中电压的单位是kV，阻抗的单位是Omega;，功率的单位是MVA。
1)节点的功率计算
分支的功率损耗是：
（13）
（14）
i=1,2,3...B,B是分支数。
节点功率是：
（15）
（16）
i=1,2,3...N-1,N是节点数。
根据方程（14）和（15），我们可以知道，节点功率是所有节点的功率和支路的功率损耗的总和。
图1.配电网主馈线
3.3 10千伏配电网的计算
我们选择了肖扬线来计算和评估低电压问题，这是江北供电公司下属的10千伏配电网络。功率流计算方法计算出各变压器的主侧电压，表1中所示的节点数量过大，表1仅显示部分计算结果。根据计算结果（表1），我们可以看到，有一个低电压风险（低于9.7千伏）后，电线杆25的肖扬线。
4实际测量与分析
针对有隐藏的低电压故障的供电区，我们通过LZ-PQ400电力质量分析仪获得测量数据（图2）。
该分析仪主要用于变压器二次侧电压、电流、谐波的测量。我们选择了两条低电压区来衡量和分析。用电高峰的测量数据如表2所示。
在高峰时段，1和2区的终端用户有低电压问题。电压严重低于国家标准GB/T 12325—2008。该标准规定，220伏单相电源电压不得超过 7%或-10%。1区的特点是：它位于10 kV配电网末端，用户分散，供电半径超过1.5公里。2区位于上10 kV配电网络中，用户比1区更密集，其供电半径约为1公里。
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肖扬线计算结果 |
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线路名称 |
线路电压值/kV |
电压单位值/（PU） |
|
小湾变电站616 |
10.350000 |
1.035000 |
|
肖扬线14 |
9.913413 |
0.991341 |
|
肖扬线25 |
9.515186 |
0.951519 |
|
肖扬线30 |
9.300588 |
0.930059 |
|
肖扬线33 |
9.267266 |
0.926727 |
|
肖扬线33-13 |
9.195141 |
0.919514 |
|
肖扬线45 |
9.206086 |
0.920609 |
|
杨武线33 |
8.860910 |
0.886091 |
表1
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现场实测数据 |
|||||
|
A相 |
B相 |
C相 |
中线 |
||
|
1区 |
电压/V |
189 |
201 |
192 |
|
|
电流/A |
13.8 |
16.6 |
14.4 |
5.6 |
|
|
2区 |
电压/V |
197 |
193 |
202 |
|
|
电流/A |
14.7 |
9.6 |
15.2 |
8.3 |
|
表2
根据在峰值时间的实地测量数据，分析结果如下。对于小区1，三相负载比较平衡，而且变压器二次侧电压处于低水平。因为区1位于10千伏配电网络的末端，初级侧电压可以达不到标准。此外，1区的供电半径过大，使终端用户的电压保持在正常水平。2区，变压器二次侧电压是正常的，因为2区位于10千伏配电网的上、中。但是，不合理的分配方案导致三相负载不平衡（不平衡率为99
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