Toepassing van slimme netwerktegnologieë in lynverliesbestuur van lae-spanningstransformerdistrikte

As 'n essensiële komponent van die verspreidingsnetwerk het lae-spanningsverspreidingsareas (hieronder verwys as "lae-spanningstransformerzones") direk invloed op die ekonomiese voordele van elektrisiteitsvoorsieningsondernemings en die kwaliteit van elektrisiteitsverbruik vir eindgebruikers deur hul lynverliesprobleme. Die tradisionele bestuursbenaderinge het egter duidelike tekortkominge in terme van akkuraatheid en doeltreffendheid. In hierdie konteks bied die toepassing van intelligente nettegnologieë nuwe oplossings vir lynverliesbestuur. Deur gevorderde tegniese middele in te voer, kan die verfyningsvlak van lynverliesbestuur effektief verbeter word, terwyl ook energiebesparing- en uitstootreduceringsdoelwitte ondersteun word, wat groot betekenis het vir die bevordering van hoëkwaliteit ontwikkeling in die elektrisiteitsbedryf.

1.Lynverliesprobleme in lae-spanningstransformerzones
Lynverliesprobleme in lae-spanningstransformerzones word hoofsaaklik geklassifiseer as tegniese verliesse en bestuursverliesse. Tegniese verliesse kom voort uit inherente toerustingverliesse en bedryfsbeperkings – byvoorbeeld, ys- en koperverliesse in transformateurs en kragverliese veroorsaak deur lynweerstand. Neem 'n tipiese lae-spanningsverspreidingslyn as voorbeeld, wanneer die geleideroppervlakarea 50 mm² is en die belastingstroom 200 A bereik, is die kragverlies per kilometer lyn ongeveer 4 kW.

Wanneer die geleideroppervlakarea onder dieselfde omstandighede na 70 mm² verhoog word, kan die verlies met ongeveer 30% verminder word. Bestuursverliesse, aan die ander kant, word dikwels veroorsaak deur meteringfouters, elektrisiteitsdiefstal, of onregtige bedryf en instandhouding. Byvoorbeeld, die meterakkuraatheid van tradisionele meganiese elektrisiteitsmeter onder lig-belastingtoestande is slegs ongeveer 85%, baie lager as dié van intelligente meters, wat meer as 99% oorskry. Daarby kan 'n driefase-onbalans besigting die lynverliese aansienlik verhoog; as die driefase-stroomonbalans in 'n transformerzone 15% oorskry, sal die lynverlieskoers met 2% tot 5% styg. Die bestaan van hierdie probleme wys dat handmatige inspeksies al een nie meer aan die behoeftes van verfyningsbestuur kan voldoen nie, en intelligente metodes is dringend nodig om die bestuurseffektiwiteit te verhoog.

2.Intelligente nettegnologieë toegepas in lynverliesbestuur van lae-spanningstransformerzones

2.1 HPLC (Hoëspoed Kraglyn Kommunikasie) Tegnologie
Die fundamentele beginsel van HPLC-tegnologie is om bestaande lae-spanningsverspreidingslyne as kommunikasiemediums te gebruik, hoogfrekwensie gemoduleerde signal via koppelingssirkels op kraglyne te koppel om hoëspoed dataoordrag te bewerkstellig. Hierdie tegnologie word hoofsaaklik in scenario's soos real-time monitering van lynbedryfsomstandighede in transformerzones, elektriese energiedata-insameling, en gebruiker elektrisiteitsinligtingsinteraksie aangewend.

Tydens implementering moet die eerste stap 'n terreinopname van die transformerzone se lynomgewing wees om kanaaleienskappe en interferentieniveaus te evalueer, waardoor die optimale dragfrekwensie (gewoonlik binne 1,7–30 MHz) en koppelingmetode bepaal word. Vervolgens word spesifieke koppelaars en HPLC-kommunikasie-modules by die lae-spanningskant van die verspreidingstransformator, vertakkingskassies, en gebruiker elektrisiteitsmeters geïnstalleer om 'n kommunikasienetwerk oor die transformerzone te vestig. Tegelykertyd word 'n hoofstasie-sisteem geïnstalleer om naadloos met bo-laag toepassingstelsels deur protokolkonversie te integreer.

Tydens die bedryf en instandhouding fase moet gereelde inspeksies en kalibrasies van toerusting uitgevoer word, kommunikasietekenkwaliteit moet gemonitor word, en enige anomalië moet onmiddellik aangespreek word. Byvoorbeeld, as draagsignaalvermindering 30 dB oorskry of die bitfeilrate bo 1×10⁻⁴ styg, moet lynfoute of elektromagnetiese interferensie-bronne ondersoek word. Indien nodig, moet oordragkrag (gewoonlik tussen –10 dBm en 30 dBm) aangepas of koppelaars vervang word om stabiele stelselbedryf te verseker. 

Om kommunikasiestabiliteit te verhoog, maak HPLC-stelsels gewoonlik gebruik van aanpasbare modulasieskedules, wat dinamies modulasie-modes volgens kanaalkwaliteit selekteer. Verskillende modulasie-skemas varieer in datakoers, geraasbestendigheid, en dekbereik, wat geoptimaliseerde konfigurasie volgens lastfluktuasies en geraasomstandighede in die transformerzone vereis. Byvoorbeeld, kan hoër-orde modulasie tydens nagttoe wanneer lasse ligter is en geraasniveaus laer is ingeskakel word om datadeurbraak te verbeter, terwyl oorganging na 'n robuuste modus tydens dagtimmiese piekure kommunikasiebetroubaarheid verseker. Tabel 1 lys drie algemeen gebruikte modulasie-metodes in HPLC-stelsels saam met hul tegniese eienskappe, wat verwysing gee vir veldparameterkonfigurasie.

Tabel 1 Vergelyking van tegniese eienskappe van algemene modulasie-metodes vir HPLC

2.2 Intelligente fase-overskakelingswisselapparaat
Die beginsel van die intelligente fase-overskakelingswisselapparaat is om driefase-strome en -spansings te meet, die lastonevenwichtigheid in real-time te bereken, en wanneer die onevenwichtigheid 'n vooraf ingestelde drempel (gewoonlik 10%–20%) oorskry, die oorskakeling van lasse te beheer om die driefase-laste te herbalanceer. Hierdie toestel word hoofsaaklik by die einde van transformatorzones toegepas, veral in areas met swaar enkele-fase-las.

Tydens implementering:
Eerstens moet 'n geskikte installasieplek gekies word—soos by vertakkingskassies of die lae-spansyding van distribusietransformators—om die bou en onderhoud gemaklik te maak.
Tweedens moet 'n terreinverkenning uitgevoer word om die lastedistribusie te verstaan en die wisselkapasiteit redelik te konfigureer (sien Tabel 2). Tydens die installasie- en kommissieerfase moet las-simulasie-toetse uitgevoer word om die beheerstrategie en beskermingsinstellings te optimaliseer; byvoorbeeld, die oorkoorsbeskermingsinstelling word gewoonlik op 1.2 keer die nominaalstroom geconfigureer.
Derdens moet die operasie-bewakingstelsel van die transformatorzone versterk word om inligtingsuitruil en afstandbediening met die wisseltoestel moontlik te maak.
Vierdens moet tydens die bedryf- en onderhoudsfase voorkomende toetse regulerend op die wissel uitgevoer word om potensiële foute soos meganiese versnitting of slegte kontak vroegtydig te identifiseer en aan te spreek, wat veilige en betroubare bedryf verseker. Daarbenewens moet die lasvariasietrends van die transformatorzone periodies ontleed word om die wissel se beheerlogika en parameterinstellings soos nodig aan te pas.

Tabel 2 Kapasiteitskonfigurasieverwysing vir intelligente swisselapparatuur

2.3 Laagspanningslyn outomatiese spanningregelaar
Die basisprinsipe van die laagspanningslyn outomatiese spanningregelaar is om lynspanning en -stroom in real-time te meet, parameters soos lynimpedansie en kragfaktor te bereken, en die posisie van die transformator tapveranderaar outomaties aan te pas op grond van die afwyking, om sodoende die uitvoerspanning binne 'n aanvaarbare reeks te handhaaf. Hierdie toestel word hoofsaaklik in laagspanningsverspreidingsnetwerke aangewend, veral in areas aan die einde van lyne waar die spanning geneig is om óf te hoog óf te laag te word.

Eerstens moet 'n geskikte installasieplek gekies word—soos by die laagspanningskant van 'n verspreidings-transformator of 'n ringhoofeenheid—and 'n plaatsonderzoek moet gedoen word om die voorsieningsradius en gebruikersverspreiding langs die lyn te verstaan.
Tweedens moet die regelaarkapasiteit (sien Tabel 3) en beheerstrategie bepaal word. Tydens die installasie- en kommissieerfase moet lastlose en belaste toetse gedoen word om die spanningreguleringsakkuraatheid (gewoonlik vereis om binne ±1.5% te wees) en reaksietyd (gewoonlik nie meer as 30 sekondes nie), sowel as om beskermingsfunksies soos oorspanning en onderspanning, te verifieer.
Derdens moet na die kommissieer 'n omvattende bedryfsbestuursisteem opgestel word, wat inspeksie-, bedryfs- en instandhoudingvereistes duidelik definieer om veilige en stabiele bedrywing van die regelaar te verseker. Byvoorbeeld, as 'n enkele fase spanning kontinu langer as 5 minute buite ±7% van die noemenswaarde afwyk, of as die driefase spanning onevenwichtigheid oorskryf 2%, moet die oorsaak vinnig geïdentifiseer en korrektiewe maatreëls getref word. Bedryfsdata-analise wys dat goed geconfigureerde outomatiese spanningregelaars lynspanningsooreenstemmingsrante met 5% tot 15% kan verbeter, wat die lynverliese veroorsaak deur spanningsoortredings betekenisvol verminder.

Tabel 3 Seleksiereferentie vir Laagspanningslyn Outomatiese Spanningregelaars

3.Tegnologie Toepassing

3.1 Geval Konteks en Lynverliesprobleme
Transformator Sone A is geleë in die stadscentrum van 'n ou stedelike distrik, met 'n voorsieningsradius van 1,5 km, wat diens lewer aan 712 woonstigklente en 86 kommersiële klante. Die sone se verspreidingsinfrastruktuur sluit hoofsaaklik een S11-M.RL-400/10 tipe verspreidingstransformator in met 'n gestelde kapasiteit van 400 kVA; ses lae-spanning uitvoerfoede—twee met JKLGYJ-120 mm² geleiders en vier met JKLGYJ-70 mm² geleiders—met 'n gemiddelde lynlengte van 510 meter per kring; daarby is daar ook vier HXGN-12 ringhoofeenhede en 18 lae-spanning geïntegreerde verspreidingskassies.

In die afgelope jare het as gevolg van plaaslike stadsvernuwing en die uitbreiding van kommersiële vestigings, die belasting in hierdie transformatorsone kontinue gegroei. Byvoorbeeld, in 2018 het die piekbelasting 285 kW bereik, met 'n elektrisiteitsverbruik wat jaarliks met 7,6% toegeneem het, maar die lynverlieskoers was so hoog as 9,7%, wat beduidend oorsteek die bestuurstoelpos van 6,5% vir dieselfde tydperk.

Ter plaatse inspeksies het die volgende sleutelprobleme onthul:

• Slechte kontak by die verbindingspunte van die verspreidingstransformator en lyne veroorsaak plaaslike verhitting en addisionele verliese;

• Ongelyke driedraadige belastingsverspreiding, met 'n maksimum onevenwichtigheid wat 18,2% bereik het;

• Ongeoorloofde bedrading en elektrisiteitstiefstal deur sekere gebruikers;

• Verouderde meettoestelle met meetfoute wat ±5% oorskry.

Hierdie faktore het saamgedra tot kontinue hoë lynverliese in die sone, wat 'n ernstige bestuursherausdagting geskep het.

3.2 Tegnologie Keuse en Implementering
Om die lynverliesprobleme in Transformator Sone A te hanteer, is na grondige evaluering 'n omvattende oplossing geïmplementeer wat HPLC kommunikasie, intelligente fase-skuifskake en outomatiese spanningregulateurs integreer.

Eerstens is HPLC koppelaars en kommunikasiemodule op die lae-spanningskant van die transformator geïnstalleer, en ooreenkomstige toerusting is by elke takboks en gebruikermeetapparaat geïnstalleer, wat 'n hoëspoed maglynkommunikasienetwerk wat die hele transformatorsone dek, opgestel het. Hierdie netwerk het dit moontlik gemaak om die operasionele status, insluitend spanning, stroom, krag op busbars en takke, sowel as kritieke indikatore soos toerustingstemperatuur en harmoniese vertekening, in real-time te moniter. Operasie- en onderhoudspersoneel kon dus vinnig anomalië opspoor. Bovendien het die hoëakkuraat energie-meetdata solide ondersteuning vir lynverliesanalise en -bestuur verskaf.

Tweedens is ses intelligente fase-skuifskake-eenhede (gestelde maksimum werkingstroom van 250 A) by belangrike takbokse en sleutelbelastingposisies geïnstalleer. Hierdie skake het kontinu driedraadige stroomonevenwichtigheid gemeet en laste outomaties herverdeel wanneer die onevenwichtigheid 15% oorskry, wat effektief die driedraadige fase balanseer het. Veldtoetse het bevestig dat skuifaksies binne 30 ms voltooi is, met gladde oorgange wat geen verstoring aan gebruikers veroorsaak het nie. Drie maande nadat dit in gebruik geneem is, het die driedraadige onevenwichtigheid in die sone van 18,2% tot 6,5% afgeneem, en die lynverlieskoers het met 1,7% afgeneem.

Derdens, om spanningsoortredings aan die einde van die lyne te hanteer, is 'n 200 kVA intelligente spanningregulator 710 meter van die transformator geïnstalleer. Die regulator aanvaar 'n insetspanningsbereik van 210–430 V en handhaaf 'n uitset van 220 V ±2%. Dit pas outomaties sy windingverhouding aan op grond van werklike spanningsmetings aan die lyn-einde, wat die eindspanning konstant binne die aanvaarbare bereik hou. Sedert dit in gebruik geneem is, het die regulator vinnig gereageer deur verskeie belastingspieke en -dale, en die spanningsoortredingskoers by nege sleutelmoniteringspunte van 87% tot meer as 98,5% verhoog.

Deur 'n gesloten-lus bestuursbenadering van “monitering–beheer–optimering” het hierdie maatreëls die lynverliesprestasie van Transformator Sone A beduidend verbeter, 'n beraamde jaarlikse energiebesparing van ongeveer 120 000 kWh bereik, met noemenswaardige ekonomiese voordele. 'n Vergelyking van sleutelindikatore word in Tabel 4 gewys.

Tabel 4 Sleutel Indikator Vergelyking van Area A Voor en Na Algehele Bestuur

In die werklike implementering moet die volgende punte ook in ag geneem word:
Eerstens moet die HPLC-kommunikasiebetroubaarheid, oordragvermoë, kanaalkodering en ander parameters redelik geconfigureer word op grond van die spesifieke toestande van die transformatorgebied; indien nodig, kan relaismetodes gebruik word om die kommunikasie-afstand te verleng.
Tweedens moet die tydsbestuur en interloklogika vir fase-skakelaaroperasies sorgvuldig ingestel word om oormatige of foute skakelaaraksies te vermy—byvoorbeeld, kan die skakelaar geconfigureer word om slegs te reageer wanneer die onbalans meer as 15% oorskry en vir 3 minute voortduur.
Derdens moet die keuse en kapasiteitskonfigurasie van die spanningsreguleringsapparaat 'n sekere marge insluit om frekwente aanpassings te vermy wat tot meganiese verswering kan lei; verwys na Tabel 5 vir riglyne oor die keuse en konfigurasie van outomatiese spanningsreguleringsapparate.

Tabel 5 Modelkeuseverwysing vir Outomatiese Spanningsreguleringsapparate

Daarbenewens is 'n hoëkwaliteitbedryf en -onderhoudspan ook krities om die langtermynstabiliteit van die stelsel te verseker. Slegs deur nou aan daadwerlike behoeftes uit te lyne, tegniese oplossings volgens plaaslike omstandighede te kies en te optimiseer, en dit met 'n gesonde bestuursmetodiek te ondersteun, kan daar werklik voortdurende verbetering in lynverliesbestuur bereik word.

4. Gevolgtrekking
Lynverliesbestuur in lae-spanning-transformatorzones is van groot belang vir die verbetering van kragvoorsieningskwaliteit en ekonomiese doeltreffendheid, en die toepassing van slim-graaftegnologieë bied hierin sterk ondersteuning. In die praktyk het tegnologieë soos HPLC (Hoëspoed Kraglyn Kommunikasie), intelligente fase-verwisseling skakele en lae-spanninglyn outomatiese spanningregulatore die fokus van navorsing en implementering geword. Met hierdie tegnologieë kan daar real-time monitering van transformatorzone-operasie-omstandighede, dinamiese balansering van drie-fase laste en presiese regulering van eindpuntspanning verwerklik word.

As 'n voorbeeld neem ons Transformatorzone A in 'n bepaalde dorpsgebied, waar na omvattende herstel die lynverlieskoers van 9,7% tot 6,1% afgenoom het, en die spanningsooreenkomstrydige koers met 11,5% verhoog is, wat beduidende ekonomiese en sosiale voordele gebring het.

Daar is egter steeds areas wat verbetering benodig in die huidige tegnologie-toepassings—byvoorbeeld, die verdere versterking van kommunikasie-antistoringvermoëns en die verfyn van toerusting self-aanpasbare bestuursstrategieë. In die toekoms moet die fokus na integreerde ontwerp en gekoördineerde beheer van intelligente toerusting skuif, en die dieper ondersoek van lynverliesvoorspellingsmodelle op grond van groot data en kunsmatige intelligensie. Daarbenewens is versterkte tegniese opleiding vir bedryfs- en onderhoudpersoneel noodsaaklik om die langtermynstabiliteit van die stelsel te verseker. Hierdie maatreëls sal meer doeltreffende en volhoubare oplossings lewer vir lynverliesbestuur in lae-spanning-transformatorzones.