（1.桂林供電局廣西桂林,廣西 桂林541002；2.百色供電局廣西百色,廣西 百色533000）

（1.桂林供電局廣西桂林,廣西 桂林541002；2.百色供電局廣西百色,廣西 百色533000）

本文介紹了一種基于靈敏度分析法的電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償研究方法，并以桂林電網(wǎng)為例，通過(guò)電壓靈敏度分析法找出合適的補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量，并通過(guò)BPA計(jì)算軟件進(jìn)行算例分析驗(yàn)證，進(jìn)而找出了解決桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓長(zhǎng)期偏高越上限的根本途徑，同時(shí)也驗(yàn)證了該研究方法的可行性及有效性。

靈敏度；感性無(wú)功并聯(lián)電抗器；相互影響

0 引言

桂林電網(wǎng)屬位處廣西電網(wǎng)末端，通過(guò)500kV桂林站、220kV永福電廠及220kV沙侯線、沙擋線、城田I線與廣西主網(wǎng)相聯(lián)。由于地域面積廣，負(fù)荷分散的原因，導(dǎo)致桂林電網(wǎng)220kV長(zhǎng)線路較多，如220kV沙侯線為143.97km、桂凱線為109.3km等，大量的長(zhǎng)線路存在產(chǎn)生了大量的充電無(wú)功功率，而桂林屬于旅游城市，負(fù)荷消納無(wú)功功率的能力有限，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)豐小方式下220kV層面容性無(wú)功裕度達(dá)到214.2Mvar，也是220kV系統(tǒng)無(wú)功電壓長(zhǎng)期偏高越限的根本原因。而解決220kV電壓偏高的根本途徑就是在220kV層面裝設(shè)并聯(lián)電抗器，用于補(bǔ)償大量的容性充電無(wú)功功率，將220kV電壓調(diào)整至合格范圍內(nèi)，則110kV及以下電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}就迎刃而解了。以下介紹靈敏度分析方法的原理及基于靈敏度分析法開(kāi)展的感性無(wú)功補(bǔ)償研究。

1 靈敏度分析

1.1 負(fù)荷站無(wú)功功率對(duì)電壓變化的靈敏度

靈敏度一般指以狀態(tài)向量表征的系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)控制向量和擾動(dòng)向量變化的敏感程度。潮流計(jì)算的靈敏度方程可表示為

式中 JH、JN、JJ、JL 為潮流方程中的雅克比分塊矩陣；為節(jié)點(diǎn)電壓相角偏差量，這里定義ΔU為節(jié)點(diǎn)電壓偏差量與該節(jié)點(diǎn)電壓幅值之比；ΔP、ΔQ分別為系統(tǒng)的有功和無(wú)功功率偏差。

經(jīng)推導(dǎo)，可得無(wú)功功率偏差對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓偏差存在以下關(guān)系

由式（2）可確定無(wú)功功率偏差對(duì)于節(jié)點(diǎn)電壓偏差的影響效果。

1.2 節(jié)點(diǎn)間的相互影響

在同一電氣網(wǎng)絡(luò)中，各電氣部分間聯(lián)系緊密，因 此對(duì)單一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，需考慮與其存在電氣聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)對(duì)該節(jié)點(diǎn)不同程度的影響。這樣求得的無(wú)功功率偏差量才相對(duì)準(zhǔn)確，同時(shí)按偏差量進(jìn)行補(bǔ)償才能將電壓調(diào)整至合格范圍內(nèi)。在靈敏度分析中，單一節(jié)點(diǎn)電壓變化對(duì)其它節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功的影響可以通過(guò)靈敏度矩陣中非對(duì)角線上的靈敏度數(shù)值得到反映。如某一區(qū)域中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率偏差量為

2 感性無(wú)功配置地點(diǎn)及容量選擇

桂林電網(wǎng)的四種典型運(yùn)行方式中，小方式下的無(wú)功過(guò)剩致電壓偏高問(wèn)題嚴(yán)重。以2014年6月15日豐小運(yùn)行方式和2013年12月15日枯小運(yùn)行方式下的無(wú)功電壓和負(fù)荷數(shù)據(jù)見(jiàn)附表1-1、附表1-2，現(xiàn)以桂林電網(wǎng)豐小、枯小方式下的潮流結(jié)果，并基于靈敏度分析的方法進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償容量及節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃。

附表1-1 網(wǎng)內(nèi)220kV變電站220kV側(cè)電壓值和負(fù)荷情況

附表1-2 桂林網(wǎng)區(qū)與主網(wǎng)間連接線路的潮流情況

選擇無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)和容量的原則要適中，要利于控制策略的實(shí)施，保證同一電氣網(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)有足夠的無(wú)功儲(chǔ)備進(jìn)行無(wú)功控制調(diào)節(jié)。根據(jù)“電壓無(wú)功綜合靈敏度”選擇合適的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，保證補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的分布均勻，避免無(wú)功功率的跨區(qū)穿越，實(shí)現(xiàn)“分層分區(qū)，就地平衡”的原則。

電壓無(wú)功靈敏度反映的是節(jié)點(diǎn)無(wú)功注入與節(jié)點(diǎn)電壓幅值之間的關(guān)系，以某一節(jié)點(diǎn)處電壓幅值變化ΔU對(duì)另一節(jié)點(diǎn)處無(wú)功功率變化ΔQ的靈敏度來(lái)表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電氣距離，電氣距離越小，節(jié)點(diǎn)間無(wú)功對(duì)電壓的影響力越大。

通過(guò)計(jì)算分析得出需在220kV擋村站、大豐站、瑤鄉(xiāng)站三個(gè)站點(diǎn)裝設(shè)并聯(lián)電抗器進(jìn)行感性無(wú)功補(bǔ)償，且補(bǔ)償量分別約為60、60、40Mvar，考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題此處選取了固定式感性無(wú)功補(bǔ)償裝置。

3 算例分析驗(yàn)證

以2014年6月15日豐小運(yùn)行方式數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓在擋村、大豐、瑤鄉(xiāng)三個(gè)站點(diǎn)補(bǔ)償相應(yīng)容量的感性無(wú)功前后兩種情況進(jìn)行潮流計(jì)算分析，進(jìn)而得到各站點(diǎn)補(bǔ)償前后電壓對(duì)比表，詳見(jiàn)附表2所示，及電壓受感性無(wú)功補(bǔ)償后的靈敏度示意圖，如圖1所示。

通過(guò)數(shù)據(jù)及示意圖可知，在擋村站、大豐站、瑤鄉(xiāng)站分別投入60MVar、60MVar、40MVar的方案，可以將三個(gè)站點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)（侯寨、擋村、大豐、蘇橋、飛虎、瑤鄉(xiāng)、茶江和田嶺站）母線電壓值控制在234kV以下，僅南塘、和平和凱歌略有越限，后期待220kV渡江站投產(chǎn)后，可考慮在渡江區(qū)域配置感性無(wú)功可有效降低南塘和凱歌電壓水平?？傮w來(lái)說(shuō)達(dá)到了預(yù)期效果，有效的降低了桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)的無(wú)功電壓水平，使電壓能夠維持在一個(gè)良好的范圍。

附表2 各站點(diǎn)補(bǔ)償前后電壓對(duì)比表

附圖1 各站點(diǎn)電壓對(duì)感性無(wú)功的靈敏度

4 結(jié)論

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，規(guī)劃設(shè)計(jì)中往往忽略了對(duì)感性無(wú)功配置的需求，這也就導(dǎo)致了類似桂林電網(wǎng)等處于主網(wǎng)架末端電網(wǎng)的220kV系統(tǒng)無(wú)功電壓偏高越限的問(wèn)題。本文介紹了一種基于靈敏度分析法的地區(qū)電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償方法，為地區(qū)電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償研究提供了一種可行的方法，也為其他地區(qū)電網(wǎng)解決類似問(wèn)題提供了參考。

[1]黃鑌，許婧，李文云.220kV及以下電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償容量初探[J].電網(wǎng)技術(shù),第33卷19期.

[2]劉君華，方鴿飛，呂巖巖.基于靈敏度法確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),第18卷第4期.

[3]張勇軍，劉翰林，朱心銘地區(qū)電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配置方法[J].電網(wǎng)技術(shù),第35卷第11期.

基于靈敏度分析法的地區(qū)電網(wǎng)感性無(wú)功補(bǔ)償方案研究

趙彥歌1,楊彥亞2