国网黑龙江电力有限公司佳木斯供电公司 赵海清 谭启福 姜 琳 孙立成 李 军

目前有些农村低压配电线路长度较长，在用电高峰时段用户侧经常出现电压偏低等现象，导致一些电气设备无法正常使用。如部分农村地区出现了户用抽水泵在农忙时无法启动，部分城镇楼宇内机房电脑、空调等用电设备不能正常运行[1]。由于农村和偏远地区原有的配电网结构薄弱，供电系统不完善，电力输送负荷有限，在农忙、节日返乡等用电高峰时段“低电压”这一问题尤为突出。普遍存在供电线路过长、线径过小、线损大等情况，造成线路后端的电压偏低，影响用户的正常用电[2]。

传统解决低电压问题的办法主要为扩容变压器容量、增大线路线径，采用具有载调压功能的变压器、在线路中串联调压器等方法[3]。但由于农网中的总体负荷密度较低，变压器和输电线路设备本来利用率极低；通过扩充变压器容量和线路容量将导致设备利用率更低。由于有些用户居住分散，配电台区低压侧线路较长，即使增加变压器容量及线路线径，也存在配电台区出口电压较高、但线路中端及末端电压不足的问题。因此如何经济有效的解决低电压问题，提高变压器、输电线路等设备的利用率是开展低电压治理工作需要解决的问题。

1 基于串联电压补偿控制的低电压调节装置主电路设计

基于串联电压补偿控制的低电压调节装置主要由交流旁路模块、功率模块（含整流单元和逆变单元）、通讯模块、人机交互等组成（图1）。当市电输入电压在允许波动范围内，系统工作在交流旁路模式；当负荷加重导致“低电压”现象或负荷降低导致“高电压”现象时，系统从旁路模式切换到整流逆变模式。整流单元由数字信号处理器控制IGBT模块输出稳定的内部直流电压，逆变单元负责再将直流转换为交流输出供负载使用。

整流单元具有稳压功能，能够抑制输入市电电压的波动，同时当输入市电电压较低时整流单元还有升压功能，使逆变模块不受市电低压影响，仍然能够输出稳定的正弦波交流电压。

图1 串联电压补偿控制的低电压调节装置主电路原理图

2 控制电路设计及装置试验

控制电路原理框图如图2所示，实时采集现场电压电流信号，信号调理电路把系统的状态参数变换成控制电路可接受的信号，控制电路根据反馈的信号执行控制保护程序，根据采集信号经计算输出PWM 信号对整流桥和逆变桥电路进行控制，改变输出电压的大小。保护电路用于交直流过压欠压、过温、功率管过流等工况下禁止PWM 输出并指示故障。

根据上述设计完成了装置样机制作并进行实验测试，采用输出0～250V 范围单相自耦调压器模拟线路高低输入电压情况。利用容量为50kVA 可编程负载模拟阻感负载和负载突变等情况。使用泰克示波器MSO304、电压探头P6139B 和电流钳A621观测输入输出交流电压电流波形。分别对高低压下装置带阻感负载的动静态调节效果进行测试。高压带电阻负载实测波形的如图3所示。当市电电压170V、负载突然增大或减小，装置可以使电压稳定在220V 左右，装置的控制器响应速度非常快，能够实现电压连续调节。调节效果如图3所示。

图2 控制电路框图

图3 低电压输入时输出电压波形

3 结语

设计的基于串联电压补偿控制的低电压调节装置可以实现无级连续电压调节，经过实际测试满足电压调节的要求，有效解决农网长线路欠压过压的问题，适合在农网线路末端推广应用。