基于电网电压暂降敏感用户服务的

引言

近年来,随着社会经济发展以及产业升级,各类敏感用户逐年攀升,电压暂降事件造成的经济损失日益明显。然而,目前我国的国家标准未规定公用电网的电压暂降限值,国际上也尚无公认的电压暂降衡量指标及限值要求,而供用电合同中也未体现相关内容,使得近年来供用电双方在电压暂降问题上的纠纷呈现出上升的趋势。电网电压暂降是一种不可避免的现象,导致电压暂降的原因非常复杂,解决敏感用户电压暂降问题,营造良好的用电环境,应从消除或减少用户设备遭受电压暂降的机会和增强用户设备对电压暂降的耐受能力两个方面入手,需要供电公司、电力用户等多方共同努力。

1电压暂降问题及主要治理措施

1.1电压暂降的危害及成因分析

近年来随着国民经济和科学技术的发展,电压暂降特别敏感的用电设备在高精产业大量投入使用,因电压暂降会造成严重的经济损失,电力用户投诉数量逐年增加,于是电压暂降问题引起了电网公司极大的关注。在欧洲和美国等发达国家或地区,由电压暂降引起的用户投诉占整个电能质量问题投诉数量的80%以上。

1.1.1电压暂降危害

电压暂降并不是一个新的电能质量问题,过去由于绝大多数传统的用电设备对电压的短时突然变化不敏感,其没有引起人们的关注。随着国民经济和科学技术的发展,可编程逻辑器件、可调速驱动装置、交流接触器等对电压暂降特别敏感的用电设备在纺织、半导体等高精产业大量投入使用,往往几个周波的电压暂降或短时中断都会导致设备损坏或误动作,中断生产和工作流程,造成严重的经济损失,带来不良的社会影响。

1.1.2电压暂降原因

电压暂降是电网系统中最常见的一种电压扰动。导致电压暂降的原因非常复杂,有自然因素,也有人为因素,有供电部门系统保护的因素,也有设备原因等因素。产生电压暂降的根本机理就是电力系统中某处电流突然巨增,然后在非常短的时间内恢复正常。

1.2国内外标准

电压暂降的两个主要特征量是幅值和持续时间。至今在国内外均无公认的电压暂降衡量指标及限值要求,即无标准规定电网应保证用户接入点的电压暂降水平。

1.3主要治理措施

电压暂降在一定程度上是用户设备电压暂降耐受能力对电网电压暂降水平的适应性问题。对电压暂降的治理国内外采用的技术手段大同小异,主要可从系统电网侧和用户侧两个方面进行治理。用户侧的治理措施包括用户电网和敏感设备的电压暂降治理。电压暂降发生的随机性、幅值和持续时间的不可预测性,决定了提高用电设备对电压暂降的耐受能力成为解决问题最根本的办法。

1.3.1用户电网级治理措施

用户电网级常用的电压暂降治理措施主要有安装以下几种装置中其中一种或几种组合:(1)快速机械开关(HSs),可实现设备间在15~30ms之内完成切换。(2)固态切换开关(SSTS),用于快速切换,动作时间为10ms左右,能解决电压暂降和短时中断等问题,可减少用户损失,保证用户的可靠供电。(3)不间断电源(UPS),不间断电源是常见的解决方案,在线式UPS响应速度快,可实现0ms不间断供电,持续供电时间长、电压稳定。(4)动态电压恢复器(DVR),能够在几毫秒内将负荷电压提高到正常水平。(5)电压暂降保护器(VSP),对变频器直流母线提供直流电源,从而保证变频器的正常运行。

1.3.2敏感设备级治理措施

敏感设备级的主要措施是提升设备暂降耐受能力,包括以下几个方面:

(1)将电压暂降耐受能力作为设备选型的依据之一。当采购设备或设备进行技术改造时,在供货合同中要明确提出设备对电压暂降耐受力的要求。

(2)改造失压脱扣保护。当敏感设备含有失压脱扣保护装置时,要合理设定保护定值,改进或去除脱扣保护。

(3)充分利用装置本身的参数功能提升电压暂降耐受能力。根据变频器所带设备本身的惯性进行参数设定,从而避免暂降发生时变频器故障中断。

2福建地区营商环境现状

截至2018年底,全省电压暂降敏感用户超500户,主要行业为纺织业、电子设备制造业、皮革制造与加工业、橡胶及塑料制品业以及其他,各行业占比分别为42%、23%、7%、6%以及22%。

2017年和2018年,国网福建公司均接到敏感用户针对电压暂降的投诉,但电网公司与用户签订的供电合同/协议中未体现电压暂降的相关约定条款。电网公司想用户所想,在电网侧积极采取治理措施,通过技术改造等手段加强了电网的建设,提高了供电可靠性,降低了电压暂降的发生概率。然而,当下,电网电压暂降是一种不可避免的现象,且当前绝大多数的敏感用户对敏感设备的区分及耐受能力还未有清晰的认识,福建地区面临的敏感用户营商环境较为严峻。

2.1福建电网电压暂降敏感用户发展情况

电压暂降敏感用户主要是大量使用制冷机、可编程控制器(PLC)、精密机床、机器人、直流电机、变频器、接触器、高压气体放电灯、计算机等易受电压暂降影响设备的用户。

截至2018年底,全省电压暂降敏感用户超500户。统计2016一2018年新增用户,敏感用户数量占总新增用户数的比例从2016年的0.02%、2017年的0.04%发展到2018年的0.05%,呈逐年上升的趋势。

2.22018年供电质量的用户投诉情况

2018年,电网公司收到关于供电质量的用户投诉共计26户次,其中关于电压暂降的用户投诉共计19户次,占供电质量投诉总数的73%。从行业分布情况来看,2018年电压暂降投诉用户涉及13个行业,其中纺织业用户投诉数量最多,其次为橡胶和塑料制品业。

在19个电压暂降投诉中,能明确受暂降影响的敏感用户投诉仅占9个,能明确设备耐受水平(能较准确提供设备耐受暂降幅值或持续时间)的用户投诉仅占3个,表明当前绝大多数的敏感用户对敏感设备的区分及耐受能力还未有清晰的认识。

3服务于电网电压暂降敏感用户的构想

电压暂降已成为影响用户稳定和经济用电最重要的电能质量问题。电压暂降由各种不可预期的因素导致,可采取一定的措施给予缓解,但无法从本质上根除。营造良好的用电环境、维护和谐的用户关系,需要政府部门、供电公司、电力用户、普通民众多方共同努力。

3.1政府部门方面的工作

电网公司应加强与政府相关部门的沟通,定期向客户及政府相关部门普及电压暂降的定义及形成机理,从专业角度让客户及政府进一步认识电压暂降是必不可少的:宣贯关于暂降的相关知识及国内外电压暂降治理措施,让政府和客户意识到在用户侧进行治理是最佳方案:解释相关国际标准和国标中要求半导体行业自身必须具备电压暂降耐受能力的条款,明确用户应确保生产设备符合电压暂降耐受能力的要求:详细说明电网公司已开展的工作,取得政府的理解和支持。

3.2电网公司提升自身水平

3.2.1开展电压暂降预测评估和事后评估

当前,我省用户接入方案评审时未进行电压暂降评估,导致用户对该接入点的暂降水平毫不知情,甚至出现了敏感用户接入雷击高发区的情况,这无疑将导致用户的抱怨和投诉。

在电压暂降在线终端广泛布点的情况下,可根据长期的监测结果对该点暂降水平进行预测:若该接入点未实施监测,可结合电压暂降在线监测数据与电网仿真分析基础,运用电力系统分析软件,开展电网故障仿真,分析电网故障引起的电压暂降范围及影响程度。将电压暂降预测评估结果在接入审查阶段予以告知,让用户有所预期。

此外,对于已查明具体原因的电压暂降,应及时告知受影响的用户,也可一定程度上减少用户的疑问与不满。

3.2.2加强电网在电压暂降方面的改造力度

(1)根据电压暂降预测评估结果,识别电网薄弱区域,在制定电网改造计划时兼顾改善电压暂降的需求。

(2)提高会引起敏感用户电压暂降的雷击高发线路防雷水平,缩短重要线路巡视周期,降低线路故障率。

(3)在易受树木、施工吊车影响的输电线路应用可视化系统,向政府、民众宣传电力设施保护相关规定,减少人为、树木、飘浮物等造成的故障。

3.3电网公司加强敏感用户管理

3.3.1建立敏感用户信息库

从已有的投诉情况来看,随着经济的发展和工业水平的提高,对电压暂降敏感的设备不仅分布在传统意义上的敏感行业,如半导体制造、纺织行业,同时也分布在传统认为是电能质量污染源的行业,如金属冶炼、电气化铁路。随着人工智能、大数据、物联网的发展,电压暂降敏感设备将呈现分布广泛、不易察觉的特点,因此,建立完善的敏感用户信息库成为电网公司开展服务的必要前提。电网公司应在用户报装、改扩建、定期走访、接受投诉等阶段不断完善敏感设备的类型、容量、耐受能力等信息。

3.3.2完善区内重点用户的电压暂降实时在线监测机制

以福建地区2017、2018年发生的电压暂降事件或电能质量投诉事件为抓手,确定2019年供电优质服务的敏感用户清单,并实现对敏感用户供电馈线以及电气距离较近变电站母线电压的实时监测,为随后的选址、评估及治理提供数据依据。同时,分析线路故障点的客观概率分布,在部分监测节点数据已知的基础上,实现对全网各节点的电压暂降频率估计,得到全网的电压暂降水平,为未来重要敏感用户接入点的规划选择提供依据。

3.3.3供电合同及增值服务

(1)在敏感用户的供用电合同中进行暂降风险告知,进行暂降治理建议。

(2)在建立敏感用户信息库的基础上,编制覆盖绝大多数敏感行业的《敏感用户暂降治理指导手册》,可为敏感用户提供暂降初步治理方案,指导用户科学开展治理工作的增值服务,真正落实制定敏感用户"一类型一策略"。

(3)在建立电压暂降监测网的基础上为用户提供接入点电压暂降信息服务。

3.3.4加强用户引导工作

不定期对敏感用户开展电能质量知识及规章制度的宣贯工作,培养用户科学有序的用电方法,让用户明白:提升自身设备的免疫力和耐受能力及在末端开展电压暂降治理是最经济、最可靠的方案。

4结语

随着社会经济发展,电力用户对电能质量的要求也越来越高,电力部门也需要与时俱进,建立适应当前经济发展的新观念,构建优质的电力营商环境,提升企业经济和社会效益。