供电公司科技创新项目工作报告.docx

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1、宁波供电公司科技创工程工作报告工程名称：三相负荷调整系统 完成单位：国网浙江奉化市供电公司 编制人：审核人： 批准人：编制时间： 2023 年 11 月 20 日、概述随着我国经济的快速进展， 以及国家家电下乡等一系列惠农 政策的实施，农村居民的家用电器快速增加，电冰箱、电磁炉、 空调等各类高档家电纷纷进入农民家中， 乡镇、农村配变用的电 量在整个农配网中所占比例越来越大。 乡镇、 农村配变普遍承受 三相四线制供电方式， 由于乡镇、 农村单相负荷居多其开关的随 意性，加上三相负荷安排不均匀，所以，乡镇、农村配变系统普 遍存在着因三相负荷不平衡导致的农配网中末端电压低电压的 现象，不平衡度越大农

2、配网低压问题越严峻， 同时还会影响配变 和用电设备的安全运行， 严峻时还会造成配变烧毁和居民电器烧 毁。所以，解决农配网低压问题迫在眉睫。本工程针对目前供农配网低压问题的现状， 开发了“三相负荷 调整系统”。该系统以智能数据处理终端为根底，通过对各个电 流检测模块反响的不平衡度、 电流和电压等数据进展计算和分析， 通过掌握终端换相开关实现农配网三相负荷的智能调整， 从而实 现农配电网的三相平衡， 该系统实现了农配网台区三相负荷的在 线空间和自动 /手动调整，并可以通过接口实现营销系统自动数 据同步。本报告介绍了系统的建设状况，共分成九个局部：第一局部 是概述；其次局部介绍工程概况，主要包括争论

3、背景、工程争论 内容、工程成果、参与人员及其奉献、资金使用状况；第三局部 描述了工程的组织和启动； 第四局部描述了工程的打算和进度管 理；第五部门描述了工程实施和掌握治理； 第六局部提出了本项 目的主要创点；第七局部比照了工程实施前后的状况;第八部 分描述了存在的问题及对今后工作的建议； 最终在第九局部分析 了本工程的推广前景和价值。二、工程概况2.1 工程背景解决农网低电压问题， 不仅可以降低农配网线路损耗， 降低 农配网设备失效风险，更能提高农配网中末端用户的用电质量， 从而提高供电企业的效劳水平。 长期以来为了解决农配网低电压 问题，很多电力技术部门、厂家推出了如：无功补偿装置、智能 调

4、压装置、 电流补偿装置以及它们组合的系统等。 以上这些装置 在肯定程度上缓解了农网低电压现场， 但是还存在如下几个方面 的问题：1. 本钱问题 ：无功补偿装置、电流补偿装置大量使用主动功 率器件如： IGBT 、MOSFET 等，大大增加了设备的本钱，以 100kVA 的台区为例， 整套无功补偿设备价格高达 20W ，此外无 功补偿装置对线损造成的低电压问题治理效果有限；2. 功率损耗： 有源补偿装置、调压设备、电流补偿装置，他 们在实现调压功能时，都会消耗一局部电能；3. 过补偿和欠补偿问题 ：无源无功补偿设备造价低，但是会 消灭过补偿和欠补偿的问题， 而且投切速度慢， 这样大大降低设 备对

5、低电压问题的治理效果；4. 并没有从根源上解决低电压问题的源头 ：农配网低电压现 象的根源是农配网三相负荷不平衡， 无功补偿装置、 智能调压装 置、电流补偿装置以及它们组合的系统都是在三相负荷不平衡导 致的低电压问题消灭后， 被动的从用电端肯定程度提高用户电压， 而不是从根源上去解决三相负荷不平衡问题。为了抑制以上缺点， 从根源上解决农配网长期存在的低电压 问题，提高农配网中末端用户用电质量， 本工程开发了用于农配 网台区现场使用的“三相负荷调整系统”，该系统以智能数据处理 终端为根底， 通过对各个电流检测模块反响的不平衡度、 电流和 电压等数据进展计算和分析， 通过掌握终端换相开关实现农配网

6、 三相负荷的智能调整， 从而实现农配电网的三相平衡， 以到达降 低线损、压降解决农网低电压问题的目的。2.2 工程争论内容工程争论的主要任务是： 开发一套用于解决农配网低电压问 题的三相负荷调整系统。主要实现思路为：开发一个智能三相负荷调整模块，通过 485 通讯接口或无线与电力载波模块将电流采集模块采集的电 流、电压及漏电参数上传至监控单元，再由其通过 GPRS 上传 至电脑平台， 而后由软件平台依据三相负荷不平衡率的大小和单 位时间内三相电流的积分状况， 选定三相负荷平衡的调整及所要 调整的表箱负荷， 再依据设定的调整时间由监控单元下达指令给 所要调整表箱的换相开关进展相位转换， 从而实现

7、三相负荷的自 动调整。具体工作原理 /流程如以下图所示系统构造:图 1 系统工作流程工程主要争论内容有如下几项：三相负荷调整的计算与判定智能配电网监控终端通过 RS485 或无线方式，采集台区内 剩余电流断路器数据、 电流模块数据和智能电表、 换相开关等数 据，并通 32 位高速 ARM 芯片分析运算分支三相负荷不平衡率 的大小和单位时间内三相电流的积分状况。 通过无线或有线与带 换相功能的剩余电流断路器连接， 下发换相调整指令。 实现三相 负荷平衡的自动调整。无线智能换相系统的建立 设备系统智能配电网监控终端是基于嵌入式软硬件开发平 台开发的型电监控终端，集成度高、技术先进， 承受先进的 3

8、2 位高速 Cortex-M3 处理器、8Mbytes FLASH 储存器和GPRS 通讯方式，通信信道承受高速全双工的工业级 GPRS 模块终端 内置 TCP/IP 协议，可以支持各种有线 /无线通讯方式。高频换相模块的争论本系统使用的可控硅换相开关， 承受大功率可控硅过零技术， 可对负载进展快速换相，电源电压180V 时，换相切换时间25 毫秒，避开了因换相导致客户局部用电器瞬时断电的问题。 同时 换相模块内置 475MHz 无线通讯接口，把监测信号上传到监控 终端。并通过系统软件下发换相指令，实现远程换相的功能。2.3 目的意义进展“农网低电压机理、治理关键技术”的争论，具有如下几 个方

9、面的意义：1、从根源上解决了农网低电压问题，大大提高了农网中末 端用户的用电质量；2、大大降低农配网输电电路的线损，提高输配电线路的经 济效益；3、降低用电负荷因低电压、中性点偏移导致的失效风险和 人员触电风险；4、提高了变压器的实际利用率，降低了变压器的内耗和输 出端重载相过流的风险；5、降低了本钱，同容量下，三相负荷调整系统本钱只有有 源无功补偿装置、电流补偿装置的 1/2-1/3 。2.4 争论成果本工程争论和实施中，得到了下述争论成果：1、“三相负荷调整”系统装置 1 套；2、授权制造专利 1 项：一种电能表信息核查装置，专利申 请号：；3、申请有用型专利 2 项：便携式抄表装置和抄表

10、系统， 专利申请号： 202320236094.6 ；一种电能表信息核查装置，专 利申请号： 202320520739.64、发表论文一篇：撰写的论文智能三相负荷调整系统争论已被 XXXX刊物录用。2.5 参与人员及奉献排序姓名性 别 诞生 年月职称文化 程度贡r“. 献-Ph12345 :672.6 资金使用状况工程总负责，把控工程目标与方向负责工程总体设计，工程里程碑和关键点的制疋需求调研，系统安装、测试，系统功能论证 需求调研和冋题研讨； 需求调研和冋题研讨； 工程实施监控；参与冋题研讨；资料收集整理，试用监 督工程预算 XX 万元，托付加工合同金额 XX 万元(含可抵扣 进项增值税额

11、XX 万元)，外委费用支出 XX 万元。主要用于支 付长沙理工大学的软件研发和设备研制等。三、工程的组织与启动1) 2023 年 1-3 月 工程前期设想与争论前期工程调研，收集整理相关资料，完成整体实施方案设计。2) 2023 年 4-6 月 工程正式立项招投标完成工程的招投标工作，编写工程任务书3) 2023 年 7-9 月 合作方软硬件询问开发 三相负荷调整装置研制， 建立中控模块和换相装置的无线线 通讯系统，协作方依据需求信息完成软件平台的开发工作并提交 使用说明。4) 2023 年 10-11 月 试运行并实时改进系统安装调试， 试运行。 调控人员依据需求信息对系统进展 功能测试，

12、对于细节问题进展实时记录修改， 协作方公司同步跟 进，做好软硬件系统试运行期间问题的解决工作。5) 2023 年 12 月 资料整理完成该工程。根本完成工程， 并对试运行过程中的问题进展解决， 同时做 好工程的资料整理归档， 对使用过程中消灭的问题进展记录， 对 软件平台进展总体测试评价，完成各项工作报告。四、工程打算和进度治理1) 2023 年 1 月 -2023 年 3 月工程前期设想与争论。做好前 期的调研工作，总结当前的实际需求，并进展归纳与概括。2) 2023 年 4 月 -2023 年 6 月工程正式立项，通过前期的客 户调研，以及与相关部门的争论争论，确定工程主体与方向，做 好工

13、程的可行性争论报告。3) 2023 年 7 月 -2023 年 9 月，工程完成招标，合作方完成 硬件和软件的开发合作方依据设计要求的总结的需求信息完成 硬件软件平台的开发工作并提交使用说明。4) 2023 年 10 月-2023 年 11 月，完成系统软件、硬件的调 试安装及完成相关人员的技术操作培训， 平台投入试运行， 依据 设计要求对装置进展功能测试， 对于某些细节问题进展实时记录 修改，合作方同步跟进。 依据反响意见再次进展争论以及对需求 的修改。5) 2023 年 12 月，系统投入使用，完成工程资料整理，同 时做好工程的资料整理归档， 对使用过程中消灭的问题进展记录， 完成各项工作

14、报告。在本工程的实施过程中， 其中硬件和软件开发的时候， 硬件 和软件开发双方进展了屡次的需求争论、理论验证和模拟测试， 这对后期装置的顺当试运行有比较大的帮助。五、工程实施和掌握治理5.1 系统架构的开发“三相负荷调整系统”架构如图 2 所示。本工程的争论过程中， 工程的实施和掌握也分成二个阶段， 工程实施主要包含系统软硬 件开发和测试， 掌握治理主要是通过对系统的性能指标进展定义， 确保系统的各项性能指标满足工程的要求。GPRS/TVTFRXVT5.2 智能监控终端开发图 2 系统架构图智能配电网监控终端是基于嵌入式软硬件开发 平台开发的型电监控终端， 集成度高、技术先进， 承受先进的32

15、 位高速处理器和 GPRS 通讯方式， 通信信道承受高速全双工的工业级GPRS 模块终端内置 TCP/IP 协议，支持各种有线/无线通讯方式， 该系统工作时通过 RS485 或无线的通讯方式，采 集台区内电流模块数据和换相开关的数据，分析三 相负荷不平衡情况，并对换相开关下达调整指令。承受高频防雷技术，对于线路漏电、过流、 短路、断零、过压等故障有保护功能。带手动分、 合闸功能。在线监测输出端电压和电流，通过 RS485 接口将上述信息上传至系统主站平台。此外，该断路器可修改保护定值，可查询漏 电电流、保护动作次数和故障缘由。5.3 剩余电流断路器5.4 换相开关换相开关承受三相四线制输入，

16、单相两线输 出。可实现自动、手动换相。同时监测相线电压 和表箱单元的电流。内置 433M 无线通讯接口， 把监测的数据通过无线通讯上传到监控终端。5.5 系统性能指标5.2.1 行业标准遵循国网公司下发的 376.1-698 通讯规约； 遵循 dl/t645 通讯标准表通讯规约；遵循国网公司关于台区线损和不平衡率计算的规定； 遵循国网公司对 220v 低压供电线路的电压偏差治理。522 系统技术指标5.2.2.1 系统采集实时性标准掌握命令生成传输时间-0.5s 支持手工召测数据艺 50s5222 系统容量支持电度表绍 0000支持综合漏电保护器羽 20230 支持换相开关冼 0000005.

17、2.3 系统牢靠性系统可用率：-99.99%软件系统告警准确率：100%历史数据、报表、日志存储时间：3 月数据采集间隔：1mi n-1200mi n 用户自定义六、工程创点经查询，该系统应用以后在如下几个方面具有创性 点:本系统在技术上实现上表达了如下几个方面的特点，特经过查询和论证，这些特点实现了创。1、通过对负荷肯定时间内的积分计算，实现了三相负荷的 准确调整： 在本系统负荷调整时，只能掌握终端会对肯定时间内 负荷的累积值进展计算，这样有效削减了负荷变化产生的过调和 欠调，大大提高了负荷调整系统的准确度和增加系统对低电压问题的治理效果。2、实现了用户端换相开关的快速换相： 本系统使用的可

18、控 硅换相开关， 承受大功率可控硅过零技术， 可对负载进展快速换 相，电源电压180V 时，换相切换时间25 毫秒，避开了因换相 导致客户局部用电器瞬时断电的问题。3、 实现对农配网三相负载状况的在线远程监控和调整： 本系统承受全中文液晶显示， 可在当地查询终端运行状态及数据信 息，可通过键盘修改保护的终端运行参数， 可实现对负荷的手动 /自动调整功能。4、 超强的抗干扰力量，确保系统的稳定性： 终端对高频干 扰、快速瞬变、浪涌及静电等的抗干扰力量都到达4 级标准。RS485 通信端子与强电端子间可承受 4kV 的工频耐压，4kV 的浪 涌对零线，A、B 端子可承受 8kV 的静电接触放电，A

19、、B 端子间 可承受380V 的沟通电历时 5 分钟不损坏。七、系统实施前后比照7.1 削减农配网线损依据典型案例台区查询信息，在三相不平衡装置调整之前，三相电流分别为 A 项 140.9A、B 相 103.8A、C 相 61.7A，零线 68.6A ， 调相前的三相不平衡度为 56%，调相之后 A 相电流 106.2A，B 相电流102.6A，C 相电流 97.2A，零线 10.9A，调 整之后不平衡度 9% 满足国网对配网三相不平衡度的要求。假设变压器的供电半径为 600 米,用电顶峰期每天 12 小时， 火线截面积为 35mm2，假设零线电阻为火线的 2 倍，铜在 30 C 时的电阻率为

20、0.0185 Q.mm2/m，电缆为纯电阻：贝 y R=|p/A=(600*0.0185)/35=0.32Q。1 ) 调 整 前 台 区每 天 线 路 损 耗 Q1 = (I2U+I2V+I2W)RT+I202RT=43846.06RT=168kW.h贝每年的损耗为 :365Q 1=61455kW.h ，按民用电 0.588 元/ kW.h计算， 每年线损损失 36134 元。2)调整后 台区每天线路损耗 Q2= (I2U+I2V+I2W)RT+ I 202RT= (106.2 2+102.6 2+97.2 2)RT+ 10.9 2*2RT=31490.66RT=119.79 kW.h贝每年的

21、损耗为 :365Q 2=43724kW.h ，按民用电 0.588 元/ kW.h 计算， 每年线损损失 25710 元。直接经济效益： QI=QI-Q2 =10425 元/年。7.2 提高用户用电质量7.2.1 调相前假设用户平均分布在距离变压器 200 米、400 米、600 米处， 在三相不平衡装置调整之前，三相电流分别为 A 项 140.9A 、B 相 103.8A、C 相 61.7A ,零线 68.6A ,则重载相电流和电压状况 如以下图 1 所示：205VI200mI19519QVI400m6j0m9141A141A94A47A用户调相前台区存在的问题：1） 变压器输出端到 200

22、m 用户处，重载相电流过流；2） 重载相约 50%用户电压偏低，低于国家 220V 单项电压下限 198V ；3） 三相电流不平衡度 56%，需要增加三相负荷调整设备。7.2.2 调相后A 相电流 106.2A，B 相电流 102.6A，C 相电流 97.2A，零线 10.9A，此时重载相电流和电压状况如以下图106.2A106.2A70.8A2 所示：35.4A调相后，重载相无过流现象，配网末端电压 197.6V 已根本 符合国电电网要求，三相电流不平衡度 9% V15%，不需要增加 三相负荷调整设备。八、存在缺乏问题今后工作的建议在“三相负荷调整系统”的研制过程中，由于开发时间紧、任务重、

23、技术路线也在不断探究和完善中，系统实现主要侧重于功 能方面， 在系统测试和实际运行中觉察如下几个的问题。 现将问 题、发生缘由以及下一步工作总结如下：1、 操作界面有待于进一步美观 缘由：由于开发任务重、时间紧，因此软件开发前期主要侧 重于功能方面，所以远程掌握 /操作界面等问题需要进展优化；改进建议： 查找专业的图文公司， 结合电网供电公司的界面 风格和业务使用习惯对界面进展进一步美化设计。2、 平台系统登录安全验证有待于进一步完善。缘由 : 由于目前系统远程终端用户数量少并且都是相关技术 人员，因此设备没有设置验证功能。改进建议：增加附加验证功能，防止系统数据外泄和提高系 统的安全性能。九

24、、工程推广前景和价值经过开发团队和协作单位的共同努力， “三相负荷调整”依据 打算要求完成了研制的任务， 实现了预定的功能， 于 10 月投入了 试运行。经过试运行， 该系统能有效解决三相负荷不平衡导致的农配 网低电压问题， 实现了农配网台区三相负荷的智能化治理， 降低 了线路损耗和人力本钱， 提高了农配网输配线路、 设备的使用效 率和用户的用电质量。 研制到达了预先的目标， 经济和社会效益 良好。经济效益有：本装置在奉化供电公司奉东供电所投入运行 2 个月，折合直接经济效益 9.5425 万元年，假设在宁波供电公 司范围内推广使用， 依据辖属 38 个供电所计算， 可产生的年经济 效益约为

25、362.615 万元。社会效益 : 1从根源上解决了农网低电压问题， 大大提高了 农网中末端用户的用电质量； 2大大降低农配网输电电路的线 损，提高输配电线路的经济效益； 3降低用电负荷因低电压、 中性点偏移导致的失效风险和人员触电风险；4提高了变压器的实际利用率， 降低了变压器的内耗和输出端重载相过流的风险； 5降低了本钱，同容量下，三相负荷调整系统本钱只有有源无 功补偿装置、电流补偿装置的 1/2-1/3 。同时，该系统实现了台区监控智能化， 工作人员可以在电脑 前查询台区各种电能数据和对台区负荷进展自动 /人工调配。经 查证，目前国内电力行业中尚无一款产品能够有效的解决这个问 题，因此，适合在电力行业内推广应用。