配电网无功电压优化方法分析

 摘 要：在配电网运行时，变压器和用电设备、输配路等都会吸收一定数量的无功功率，从而造成整个配电网的功率因数下降，同时使线路的电压压降上升，电能损耗增加同时，还会使电力设备遭到破坏，从而给电力系统造成严重的经济损失。因此，做好优化措施至关重要。

关键词：配电网；无功电压；优化

1 配电网无功电压问题分析

电力无功电压存在的问题具有多样性，既有技术与设备方面的，也有管理方面的问题，技术与设备方面的问题主要表现为以下几点：

第一，无功补偿容量过小。在350KV及以下电压等级的变电所中配置无功补偿设备时，要将容量设置为主变压器容量的0.1～0.3倍。目前，大多数配电网电压偏高，因此大多数电力工程中都没有设置电容器或容量偏小，有的部门甚至不惜牺牲电容器来提高设备的档次。

第二，电容器配置缺乏合理性。部分变电所只在低压设置并联电容器，这就导致中压所缺无功得不到补偿，导致变压器损耗增大；此外，单组电容器的容量普遍偏大，必须要一次性配置电容器并全部投入运行，但是在实际运行过程中，受负荷及其它因素的影响，一般电容器都无法正常投入运行，难以发挥应有的作用。

第三，变压器额定电压不合理。随着目前电力网络的增强，供电半径逐渐缩小，因而配电网电压无法满足基本要求，电容器无法正常投入使用。

无功电压优化是指在满足配网电压质量及潮流的情况下，对投切电容器、变压器可调分接头进行调节，维持配电网各节点的电压需求，减少配网电能损耗，提高电力系统的供电质量，为用户的安全用电提供保障，下面对配电网无功电压优化运行管理进行分析。无功优化计算是一种有效的供电调度计算工具，其在指定的配电网系统负荷和网络结构下，可以对发电机的几段电压水平、无功出力水平、电容器组、变压器的分接头实施有效的调节功能。也就是在能够正常供电、不影响用户正常使用的条件，通过对全网实施无功优化，相对地保持配电网的电压处于一个可调节的稳定值，提高配电网运行的成效，以便能够最大幅度地降低配电网运行时产生的损耗，为配电网企业提供更多的经济效益。

2 配电网无功电压优化方法

2.1 完善网络结构

科学的网络结构能够提高电压质量及供电可靠性，所以在电力系统规划建设过程中，要能够对负荷集中地区的最高电压网络加强电压支持与网络联系；优化低一级电压网络并实行分层供电，采用环形布置、开环运行等方式来提高供电的可靠性，保障网络结构运行方式能够满足电压质量要求；根据电压损失允许值、负荷大小等，来保障供电半径的合理性；维持无功电源与无功负荷之间的平衡。

2.2 电容器投切

在配电网优化中，电容器投切的主要作用是降低网络损耗，提高电能质量，因此，电容器投切对配电网的优化有十分重要的意义。在中低压配电网中，三相负荷是随机变化的，难以达到平衡状态，大多数电容器投切优化是建立在三相负荷不平衡状态上的，因为三相负荷不平衡会导致供电点三相电流、三相电压不平衡，就会增加线路的损耗，同时还会对配电设备的安全状态造成影响，因此，可以优化电容器投切，进行配电网三相不平衡负荷补偿，从而达到优化配电网的作用。

2.3 综合优化措施

将配电网网络重构和电容器投切有效地结合起来，就能实现配电网综合优化。由于配电网网络重构是一个约束整数规划问题，而配电网电容器投切优化是一个非线性整数规划问题，单独考虑其中一个问题都比较复杂，如果将两者综合起来进行考虑，就会更加复杂，配电网网络结构的重构对电容器的投切会产生影响，而电容器投切又会对配电网网络重构造成影响，因此，可以将综合优化问题分解成配电网网络重构和电容器投切两个子问题，逐步交替迭代这两个子问题，从而得到最优效果。在配电网网络重构算法中对于得到的每一个重构方案，加入电容器投切过程，得到该方案的综合优化，然后根据目标函数，交替迭代，逐渐得到最优解，最终得到可行的综合优化方案。这种配电网无功优化管控方法常用于离线运行规划、配电网安全性分析、配电网调度等过程中。电容器投切是采用遗传算法进行计算的，在当前的补偿设备上，以降低网损为目标，在满足配电网电压的基础上，优化整个配电网，使得网损降到最低；而重构网络是通过仿真配电网潮流计算，对网络损耗进行评估，从而确定最优网络结构。如果以网络损耗当作衡量指标，配电网网络重构效果最差，综合优化方式比较好，电容器投切计算方法最好，但从配电网整体优化的角度看，综合优化方式也比较好，因此，要根据实际情况，确定配电网无功电压优化管控措施。

2.4 充分发挥无功优化系统的作用

无功优化系统的自动控制能够在一定程度上减轻调度及运行人员的工作负担，自动控制也更科学合理、更精确。为了使无功电压满足运行要求，无功优化系统需要满足以下几项条件：

第一，需要在保障配电网及设备安全运行的基础上，优化无功电压控制，确保无功补偿设备配置的合理性及无功分层的平衡性，有效减少主变分接开关的调节次数，降低输配电网的损率，最终提高配电网调度自动化水平、电力系统运行的安全稳定性及电压质量，实现配电网损耗的最小化。

第二，需要保障全网电能损耗的最小化，减少全网设备动作次数，保障操作的科学合理性。

第三，需要保障母线电压、调压开关动作次数及电容器投切次数不越限，保证供电电源关口力率合格。

第四，要想确保无功优化系统发挥应有的作用，需要科学技术无功电压，收集无功电压的相关信息并发送到各工作站，再交给SCADA系统执行。当配电网内各级电压合格时，该系统能够保障本级配电网内无功功率流向的合理性，保障无功分层平衡。

3 结语

总之，在实际操作过程中，要重视对无功电压的管理，全面认识当前无功电压管理中存在的问题，选择科学有效的方法进行治理，从而不断提高无功电压的管理水平，保证配电网安全稳定运行，只有做到这些，才能不断提高电力部门的经济效益，帮助其实现和谐发展。

参考文献

[1] 任晓娟，邓佑满.高中压配电网的无功优化算法[J].电力系统自动化，2002（07）.

[2] 胡泽春，王锡凡.配电网无功优化的分时段控制策略[J].电力系统自动化，2002（06）.