歐陽(yáng)森，耿紅杰，陳欣暉

(華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州 510640)

考慮綜合效益的低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償評(píng)估方法及其應(yīng)用

歐陽(yáng)森，耿紅杰，陳欣暉

(華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣東廣州 510640)

目前低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償方案效益評(píng)估主要偏向經(jīng)濟(jì)效益而忽略電壓質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償方案優(yōu)劣評(píng)估只考慮初始投資問(wèn)題，本文提出了一種從電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面對(duì)低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償綜合效益進(jìn)行評(píng)估的方法。首先，建立電壓質(zhì)量指標(biāo)體系并且對(duì)每一指標(biāo)進(jìn)行描述及定義，同時(shí)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置在使用過(guò)程中成本費(fèi)以及節(jié)省的網(wǎng)損費(fèi)分別進(jìn)行評(píng)估，將產(chǎn)生凈收益作為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)；然后，從無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量?jī)蓚€(gè)維度設(shè)計(jì)不同的無(wú)功補(bǔ)償方案并且對(duì)不同方案的綜合效益進(jìn)行比對(duì)；最后運(yùn)用本文提出指標(biāo)對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析，結(jié)果驗(yàn)證本文方法能夠直觀評(píng)估不同無(wú)功補(bǔ)償方案綜合效益優(yōu)劣。

低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)；綜合效益評(píng)估；電壓質(zhì)量指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

0 引 言

目前低壓配網(wǎng)臺(tái)區(qū)(簡(jiǎn)稱“臺(tái)區(qū)”)負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，較多的配電變壓器已接近過(guò)負(fù)荷狀態(tài)[1]，尤其是新增電氣負(fù)荷中大量采用電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電力電子裝置，導(dǎo)致整個(gè)臺(tái)區(qū)無(wú)功功率需求量大[2-3]，而且部分臺(tái)區(qū)負(fù)荷呈現(xiàn)“串燈籠”接線方式，消耗的無(wú)功功率主要靠上級(jí)電網(wǎng)遠(yuǎn)距離輸送，造成線路末端的用戶電壓明顯偏低。對(duì)此供電部門從無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量?jī)蓚€(gè)維度提出多種無(wú)功補(bǔ)償方案，但是如何對(duì)不同方案綜合效益進(jìn)行評(píng)估，卻缺乏很全面的方法。

目前，臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償效益評(píng)估主要偏向經(jīng)濟(jì)效益方面，對(duì)電壓質(zhì)量問(wèn)題或者是完全不涉及或者評(píng)估指標(biāo)不全面。臺(tái)區(qū)與主網(wǎng)及中壓配網(wǎng)相比，由于其線路長(zhǎng)、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)及線路分支眾多且以輻射狀供電方式為主，所以其電壓特性受沿線距離及其分支影響極大，簡(jiǎn)單地采用節(jié)點(diǎn)電壓最小值作為電壓質(zhì)量衡量指標(biāo)是不能反映線路最大損失電壓以及節(jié)點(diǎn)電壓合格率等問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]是從理論上分析了無(wú)功補(bǔ)償具有減小線路損失電壓及節(jié)省網(wǎng)損的潛力，但是沒(méi)有量化指標(biāo)來(lái)衡量改善的大小，所以也就無(wú)法對(duì)不同無(wú)功補(bǔ)償方案改善電壓質(zhì)量的優(yōu)劣做出直觀判斷。文獻(xiàn)[5]以電壓合格裕度作為電壓質(zhì)量指標(biāo)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償容量進(jìn)行優(yōu)化，文獻(xiàn)[6]利用最大電壓偏移量指標(biāo)來(lái)衡量不同措施改善電壓質(zhì)量的效果，然而這些文獻(xiàn)均是對(duì)10kV及以上電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)量評(píng)估且采用單一指標(biāo)來(lái)反映電壓質(zhì)量好壞情況。文獻(xiàn)[7-8]把網(wǎng)損減小量作為無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益，沒(méi)有考慮無(wú)功補(bǔ)償成本和電壓質(zhì)量問(wèn)題。無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估工程上還常使用損失因子法或者引入無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的概念[9-10]將成本與減小的網(wǎng)損量聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)投資回收周期指標(biāo)說(shuō)明無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣，上述方法沒(méi)有考慮資金時(shí)間價(jià)值，同時(shí)忽略無(wú)功補(bǔ)償裝置自身消耗的功率及實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中維護(hù)費(fèi)等等，所以這些方法只是針對(duì)短期經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，而不適用長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。

與10kV以上電網(wǎng)相比，臺(tái)區(qū)參數(shù)眾多、類型復(fù)雜，沿線電壓波動(dòng)性大(首末端電壓偏差往往可達(dá)30%左右)、節(jié)點(diǎn)電壓曲線呈現(xiàn)急速下降或轉(zhuǎn)折特性，本文擬以當(dāng)前比較關(guān)注、也是電壓質(zhì)量較差且最難治理的臺(tái)區(qū)作為研究對(duì)象。本文首先建立電壓質(zhì)量指標(biāo)包括節(jié)點(diǎn)電壓合格率、節(jié)點(diǎn)電壓最大值、節(jié)點(diǎn)電壓峰谷值、節(jié)點(diǎn)電壓最大偏移量指標(biāo)；其次在考慮資金的時(shí)間價(jià)值條件下對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某杀炯肮?jié)省的網(wǎng)損分別進(jìn)行評(píng)估，包括初始投資、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等等；最后改變無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量形成不同的無(wú)功補(bǔ)償方案，通過(guò)潮流等手段獲取不同補(bǔ)償方案下的電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)值，為實(shí)際臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償方案優(yōu)選提供依據(jù)。

1 無(wú)功補(bǔ)償綜合效益指標(biāo)

無(wú)功補(bǔ)償能夠產(chǎn)生提高電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)損雙重效益，所以本文提出的無(wú)功補(bǔ)償綜合效益指標(biāo)主要涵蓋兩方面：電壓質(zhì)量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

1.1 電壓質(zhì)量指標(biāo)

臺(tái)區(qū)目前面臨的電壓質(zhì)量問(wèn)題主要是節(jié)點(diǎn)電壓合格率低、線路首端電壓越上限、線路損失電壓大、最小節(jié)點(diǎn)電壓偏離額定電壓幅度大，所以本文主要從以下幾個(gè)方面建立電壓質(zhì)量指標(biāo)：①能夠反映臺(tái)區(qū)電壓合格的情況；②無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中是否出現(xiàn)首端電壓越上限;③反映臺(tái)區(qū)線路損失電壓大??；④臺(tái)區(qū)最差的節(jié)點(diǎn)電壓與額定電壓之間偏差大小。如下是本文建立的電壓質(zhì)量指標(biāo)：

1.1.1 節(jié)點(diǎn)電壓合格率β

節(jié)點(diǎn)電壓合格率是指電壓合格的節(jié)點(diǎn)數(shù)占臺(tái)區(qū)總節(jié)點(diǎn)數(shù)比例，提高節(jié)點(diǎn)電壓合格率是無(wú)功補(bǔ)償最主要目的，所以該指標(biāo)能夠最直觀反映無(wú)功補(bǔ)償前后臺(tái)區(qū)整體電壓水平。根據(jù)我國(guó)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定低壓配網(wǎng)電壓允許偏差值為額定電壓的-10%～+7%，如果某一負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓不在該范圍內(nèi)，則認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)電壓不合格的，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：n2表示臺(tái)區(qū)所有節(jié)點(diǎn)數(shù)；n1表示n2個(gè)節(jié)點(diǎn)中電壓合格的節(jié)點(diǎn)數(shù)。

1.1.2 節(jié)點(diǎn)電壓最大值Umax

Umax={U1，U2，U3…Ui…Un2}

(2)

式中：Ui表示臺(tái)區(qū)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓值；Umax<0.7UN表示臺(tái)區(qū)所有節(jié)點(diǎn)電壓均越下限，無(wú)功補(bǔ)償完全不足；0.7UN≤Umax≤1.1UN表示節(jié)點(diǎn)電壓最大值在合格范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)值越大，說(shuō)明其他節(jié)點(diǎn)電壓越下限可能性越??；Umax>1.1UN表示最大節(jié)點(diǎn)電壓越上限，出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r；UN表示臺(tái)區(qū)額定電壓。

1.1.3 節(jié)點(diǎn)電壓峰谷值UP-P

線路損失電壓是造成臺(tái)區(qū)電壓偏低的重要原因，線路損失電壓越大，電壓不合格的節(jié)點(diǎn)就會(huì)越多，本文采用配變低壓側(cè)電壓即臺(tái)區(qū)首端電壓與節(jié)點(diǎn)中最小電壓的差值作為節(jié)點(diǎn)電壓峰谷值，該指標(biāo)反映臺(tái)區(qū)某一主干線路或者是分支線路的最大損失電壓，計(jì)算公式如下：

Up-p=U配低-U最小

(3)

式中：U配低表示變比為10/0.4的變壓器低壓側(cè)的電壓值即臺(tái)區(qū)首端電壓；U最小表示臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓最小值，節(jié)點(diǎn)電壓峰谷值越小表示線路損耗電壓越小，整個(gè)臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量也就越好。

1.1.4 節(jié)點(diǎn)電壓最大偏移量ΔUmax

節(jié)點(diǎn)電壓最大偏移量反映臺(tái)區(qū)電壓最差的節(jié)點(diǎn)與額定電壓之間偏移量大小，該指標(biāo)越大說(shuō)明最差的節(jié)點(diǎn)電壓偏離額定電壓越大，計(jì)算公式如下：

(4)

式中：U額定表示臺(tái)區(qū)額定電壓，節(jié)點(diǎn)電壓最大偏移量越小說(shuō)明臺(tái)區(qū)中電壓質(zhì)量最差的節(jié)點(diǎn)越靠近額定電壓380V。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

臺(tái)區(qū)無(wú)功補(bǔ)償能夠節(jié)省網(wǎng)損，但是補(bǔ)償設(shè)備初始投資也很大，而且無(wú)功補(bǔ)償在使用過(guò)程中運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、節(jié)省的網(wǎng)損費(fèi)是較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)發(fā)生的費(fèi)用，所以無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益需要考慮資金的時(shí)間價(jià)值，文中無(wú)功補(bǔ)償裝置成本費(fèi)的計(jì)算借鑒了文獻(xiàn)[11]的計(jì)算模型，如下是具體評(píng)估過(guò)程：

1.2.1 無(wú)功補(bǔ)償裝置成本費(fèi)LCC

無(wú)功補(bǔ)償裝置成本包括初始成本以及運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、故障費(fèi)等等，其中初始成本是指建設(shè)階段的設(shè)備采購(gòu)成本以及施工安裝成本，設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的使用壽命為T年，則從無(wú)功補(bǔ)償裝置使用過(guò)程中總的投資費(fèi)用為L(zhǎng)CC，計(jì)算如下：

(5)

(6)

(7)

C0=Qc×ζ×τ×OC

(8)

式中：T為無(wú)功補(bǔ)償裝置的使用壽命；Ck是初始成本，包括兩部分，一部分是購(gòu)買無(wú)功補(bǔ)償裝置以及相應(yīng)安裝盒的費(fèi)用，第二部分為施工安裝成本費(fèi)；C0是無(wú)功補(bǔ)償運(yùn)行成本費(fèi)，主要包括電容器等無(wú)功補(bǔ)償裝置自身消耗電能造成的經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)用；Qc是臺(tái)區(qū)某種無(wú)功補(bǔ)償方案下總的無(wú)功補(bǔ)償容量；ζ表示的是無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備損耗功率占補(bǔ)償容量的比例,文獻(xiàn)[12]中指出對(duì)于電容器補(bǔ)償ζ取0.5%；τ是無(wú)功補(bǔ)償裝置年投運(yùn)小時(shí)數(shù)；OC是電價(jià)；Cm是維護(hù)成本；Cf是故障成本，包括故障檢修費(fèi)用和故障損失費(fèi)用;Cd是廢棄成本費(fèi);r表示的通貨膨脹率;R社會(huì)貼現(xiàn)率。國(guó)家發(fā)改委《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第 3版)》規(guī)定將社會(huì)折現(xiàn)率取為R=8%，通貨膨脹率可取r=4%。

1.2.2 無(wú)功補(bǔ)償節(jié)省網(wǎng)損費(fèi)W網(wǎng)損

臺(tái)區(qū)網(wǎng)損包括線路以及變壓器損耗，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在使用過(guò)程節(jié)省的總網(wǎng)損費(fèi)，計(jì)算如下：

(9)

式中：ΔP網(wǎng)損表示無(wú)功補(bǔ)償后與無(wú)功補(bǔ)償前相比節(jié)省的有功功率。

1.2.3 無(wú)功補(bǔ)償凈收益ΔLCF

無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在使用過(guò)程中凈收益為節(jié)省網(wǎng)損費(fèi)與總成本費(fèi)之差，計(jì)算如下：

ΔLCF=W網(wǎng)損-LCC

(10)

2 本文算法流程

不同無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量對(duì)改善電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損效果不同，本文從補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量?jī)蓚€(gè)維度設(shè)計(jì)多種無(wú)功補(bǔ)償方案；然后通過(guò)潮流等手段計(jì)算不同補(bǔ)償方案電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)值；最后通過(guò)指標(biāo)值的直觀對(duì)比反映不同無(wú)功補(bǔ)償方案綜合效益優(yōu)劣，其具體的流程如圖1所示。

圖1 本文無(wú)功補(bǔ)償方案評(píng)估流程

上述流程圖中提到從補(bǔ)償容量及補(bǔ)償點(diǎn)兩個(gè)維度建立無(wú)功補(bǔ)償方案，具體實(shí)施過(guò)程如下：

① 目前臺(tái)區(qū)常用無(wú)功補(bǔ)償方式是配變低壓側(cè)集中補(bǔ)償，《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》中明確規(guī)定該方式下補(bǔ)償容量為配變?nèi)萘康?0%～40%，但是補(bǔ)償容量在這個(gè)范圍內(nèi)并沒(méi)有一個(gè)細(xì)化規(guī)定，供用電雙方在選擇補(bǔ)償容量時(shí)往往會(huì)人為選擇一個(gè)值，本文從最小補(bǔ)償容量開始，以一定步長(zhǎng)逐步增大補(bǔ)償容量，形成補(bǔ)償點(diǎn)不變而改變補(bǔ)償容量的無(wú)功補(bǔ)償方案。

② 用戶側(cè)分散補(bǔ)償，該方式補(bǔ)償點(diǎn)一般是電壓偏低的節(jié)點(diǎn)或者是所帶負(fù)荷較重的節(jié)點(diǎn)，補(bǔ)償容量為該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷所需的無(wú)功功率。

③ 集中和分散結(jié)合補(bǔ)償方式，該補(bǔ)償方式為了減少補(bǔ)償點(diǎn)，通常選擇選出3～4個(gè)電壓明顯偏低的節(jié)點(diǎn)作為分散補(bǔ)償點(diǎn)，除此以外還在配變壓低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例模型和參數(shù)設(shè)置

本文以某供電局臺(tái)區(qū)為例分析3種無(wú)功補(bǔ)償方式下電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益改善效果，如圖2是某臺(tái)區(qū)結(jié)構(gòu)圖，該臺(tái)區(qū)總共有18個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓額定值為380V,從結(jié)構(gòu)圖中可以看出該臺(tái)區(qū)典型特點(diǎn)是負(fù)荷呈“串燈籠”接線方式，最小截面積只有10mm2，各元件的參數(shù)如下：①配電變壓器為S11-500型，容量為500kVA;②各輸電線路的型號(hào)、長(zhǎng)度和截面積如圖2，導(dǎo)線的銅電阻率為ρ=0.017 5Ω·mm2/m，通過(guò)計(jì)算可得到各段線路電阻及電抗；③各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率如表1，其中有功功率由電量估算得到，并以功率因數(shù)0.85估算無(wú)功功率值。

圖2 某臺(tái)區(qū)結(jié)構(gòu)圖

表1 負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率和無(wú)功功率

負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率/kW無(wú)功功率/kvar負(fù)荷節(jié)點(diǎn)有功功率/kW無(wú)功功率/kvar134 50821 3861020 00012 394214 1778 7861124 39015 116324 37315 1051222 63314 027429 33518 1801320 83312 911535 67722 1111419 98012 382632 77220 3101535 25021 846713 7238 5051614 7819 161819 56712 1261716 99510 533925 56815 8461820 56912 748

經(jīng)濟(jì)效益中參數(shù)如下：①無(wú)功補(bǔ)償裝置使用壽命為10a，電容單價(jià)為80元/kvar,安裝盒為2 500 元/個(gè)，每一個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝費(fèi)為1 000元；②前5a年維護(hù)費(fèi)為無(wú)功補(bǔ)償裝置初期成本的10%，后5a的年維護(hù)費(fèi)為初期成本的15%；③無(wú)功補(bǔ)償裝置年投運(yùn)小時(shí)數(shù)為4 800h，電費(fèi)單價(jià)為0.6元/kWh；④每臺(tái)裝置年故障成本為1 000元，無(wú)功補(bǔ)償裝置的回收費(fèi)為10元/kvar。

3.2 實(shí)例計(jì)算結(jié)果

本算例以配變高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，由于配變?nèi)萘繛?00kVA，則集中補(bǔ)償容量范圍為100～200kvar，以20kvar為步長(zhǎng)逐步增大補(bǔ)償容量，限于篇幅，本文只作出了部分不同集中補(bǔ)償容量下1～19節(jié)點(diǎn)電壓曲線圖，如圖3所示，是不同集中補(bǔ)償容量1～19節(jié)點(diǎn)電壓曲線圖。

圖3 不同集中補(bǔ)償容量臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓分布

算例中為了對(duì)補(bǔ)償容量一定，而改變補(bǔ)償方式的綜合效益進(jìn)行比對(duì)分析，所以從集中補(bǔ)償中選擇出某種容量分別作為分散補(bǔ)償方式及集中和分散結(jié)合補(bǔ)償方式的總補(bǔ)償容量。

限于篇幅本文只選擇100kvar 作為分散補(bǔ)償?shù)目側(cè)萘浚沙绷饔?jì)算結(jié)果知4、5、6、7、8、9節(jié)點(diǎn)的電壓偏低，所以選擇這6個(gè)點(diǎn)作為補(bǔ)償點(diǎn)，各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償容量近似為該負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所需的無(wú)功功率，由表1各個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率知補(bǔ)償容量分別為19kvar、23kvar、20kvar、9kvar、13kvar、16kvar；對(duì)于集中和分散結(jié)合補(bǔ)償方式，補(bǔ)償總?cè)萘咳匀贿x擇為100kvar，分散補(bǔ)償點(diǎn)為電壓明顯偏低的4、8、9節(jié)點(diǎn)，補(bǔ)償容量分別為19kvar、13kvar、16kvar，則配變低壓側(cè)集中補(bǔ)償總?cè)萘繛?2kvar，如圖4是不同補(bǔ)償方式臺(tái)區(qū)1～19節(jié)點(diǎn)電壓曲線圖。

從圖3和圖4中可以看出有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的臺(tái)區(qū)其電壓分布復(fù)雜，電壓曲線呈現(xiàn)轉(zhuǎn)折特性，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行分析進(jìn)而得到整個(gè)臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量好壞難以實(shí)現(xiàn)，所以對(duì)臺(tái)區(qū)建立特征性電壓質(zhì)量指標(biāo)，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化是非常必要的。表2和表3

是本文算例集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、集中與分散結(jié)合補(bǔ)償方式下指標(biāo)值分布情況。

圖4 不同無(wú)功補(bǔ)償方式臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓分布

表2 不同集中補(bǔ)償容量臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)結(jié)果比對(duì)

方案β/%Umax/VUp-p/VΔUmax/VCk/萬(wàn)元LCCΔP網(wǎng)損/kWΔLCF/萬(wàn)元補(bǔ)償前78399 040475 233856 193400--100kvar84 2402 567874 581552 01371 154 2432 37511 5623120kvar84 2403 267874 455651 18781 414 7992 78952 019140kvar84 2403 988774 354250 36561 575 3563 18402 4265160kvar84 2404 767874 224949 45711 735 9123 55912 7874180kvar84 2405 368974 101448 73251 896 4703 91493 0990200kvar78406 267874 004547 73672 057 0264 25173 3662

表3 不同補(bǔ)償方式臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)結(jié)果對(duì)比

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

3.3.1 首端集中補(bǔ)償綜合效益分析

① 首端集中補(bǔ)償不能實(shí)現(xiàn)全臺(tái)區(qū)的有效補(bǔ)償，尤其是中段和末端電壓。

集中補(bǔ)償補(bǔ)償點(diǎn)只有一個(gè)，初始投資小，易于被供用電雙方采用，但是這種補(bǔ)償方式的無(wú)功仍然要沿線輸送到各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，使得網(wǎng)損和線路損耗電壓仍然居高難下。

② 增大首端集中補(bǔ)償容量，電壓質(zhì)量指標(biāo)改善效果不明顯。

隨著補(bǔ)償容量增加，節(jié)點(diǎn)電壓合格率基本沒(méi)有變化，而補(bǔ)償?shù)揭欢ㄈ萘繒r(shí)使離配變較近節(jié)點(diǎn)電壓越上限且補(bǔ)償容量在100～180kvar時(shí),只考慮節(jié)點(diǎn)電壓合格率指標(biāo)，各方案的優(yōu)劣是無(wú)法比較的，需要結(jié)合其他指標(biāo)綜合考慮。

③ 在只考慮經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，補(bǔ)償容量越大初始投資越大，但最終凈收益也越大。

3.3.2 分散補(bǔ)償綜合效益分析

① 分散補(bǔ)償能夠很好改善臺(tái)區(qū)電壓質(zhì)量

由表3中指標(biāo)可以看出，分散補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)電壓合格率得到明顯提高，19個(gè)節(jié)點(diǎn)中只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓越下限，節(jié)點(diǎn)電壓最大值為402V左右，不存在節(jié)點(diǎn)電壓越上限的隱患。

② 分散補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了無(wú)功就地補(bǔ)償，避免無(wú)功大量傳輸，所以網(wǎng)損改善效果好，最終凈收益大，但是由于補(bǔ)償點(diǎn)多、維護(hù)困難等原因?qū)е鲁跏纪顿Y大。

3.3.3 集中和分散結(jié)合補(bǔ)償綜合效益分析

① 該方案19個(gè)節(jié)點(diǎn)中有3個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓越下限，其他指標(biāo)均有較大改善；

② 該方式由于存在首端集中補(bǔ)償，無(wú)功仍然要沿線傳輸，網(wǎng)損改善效果一般。

3.3.4 3種方式效益比對(duì)分析

在總補(bǔ)償容量相同的情況下：

① 改善電壓質(zhì)量和網(wǎng)損效果優(yōu)劣排序；分散補(bǔ)償>分散和集中結(jié)合補(bǔ)償>集中補(bǔ)償;

② 初始投資及成本優(yōu)劣排序：集中補(bǔ)償>分散和集中補(bǔ)償>分散補(bǔ)償；

③ 最終凈收益優(yōu)劣排序：分散補(bǔ)償>分散和集中結(jié)合補(bǔ)償>集中補(bǔ)償;

通過(guò)以上指標(biāo)對(duì)比可以看出：① 采用分散補(bǔ)償綜合效益最好且首端集中補(bǔ)償最差；② 集中和分散結(jié)合補(bǔ)償改善電壓質(zhì)量、網(wǎng)損的效果及最終的凈收益大小與分散補(bǔ)償相差不大，但是分散補(bǔ)償?shù)某跏纪顿Y、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等過(guò)大，所以實(shí)際應(yīng)用中考慮到成本問(wèn)題，首選集中和分散結(jié)合補(bǔ)償也是可行的。

4 結(jié)束語(yǔ)

① 本文提出從電壓質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面對(duì)無(wú)功補(bǔ)償方案綜合效益進(jìn)行評(píng)估的方法，首先結(jié)合臺(tái)區(qū)特點(diǎn)從3個(gè)方面著手提出4個(gè)電壓指標(biāo)；其次對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的初始投資、網(wǎng)損費(fèi)等分別進(jìn)行評(píng)估，將最終產(chǎn)生的凈收益作為經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。

② 臺(tái)區(qū)首端集中補(bǔ)償成本小，但是不能實(shí)現(xiàn)全臺(tái)區(qū)有效補(bǔ)償；分散補(bǔ)償改善電壓質(zhì)量及網(wǎng)損效果好，最終凈收益大但由于補(bǔ)償點(diǎn)多且維護(hù)困難，所以初始投資、維護(hù)費(fèi)等大；集中和分散結(jié)合補(bǔ)償方式匯聚了集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)牟糠謨?yōu)點(diǎn)，但是仍然存在不能很好改善臺(tái)區(qū)中端及末端電壓質(zhì)量問(wèn)題；所以在不考慮初始投資及后續(xù)維護(hù)費(fèi)等問(wèn)題時(shí)對(duì)于本文所研究的臺(tái)區(qū)首先推薦分散無(wú)功補(bǔ)償方式，但是如果實(shí)際應(yīng)用中考慮初始投資及后續(xù)維護(hù)費(fèi)大等問(wèn)題，采用集中和分散補(bǔ)償相結(jié)合的方式也是可行的。

③ 從實(shí)例結(jié)果可以看出采用本文的指標(biāo)很容易直觀地評(píng)估無(wú)功補(bǔ)償方案綜合效益的優(yōu)劣，同時(shí)說(shuō)明如果只考慮初始投資其評(píng)估結(jié)果過(guò)于片面，需要結(jié)合電壓質(zhì)量、初始投資、最終凈收益等指標(biāo)才能做出合理的評(píng)估。

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(責(zé)任編輯：林海文)

Reactive Compensation Evaluation Method for Low Voltage Distribution NetworkArea by Considering the Comprehensive Benefit and Its Application

OUYANG Sen, GENG Hongjie ,CHEN Xinhui

(School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640,China)

The benefit evaluation for low voltage distribution network area mainly considers economic benefit and ignores the voltage quality problems, which results in the problem that the initial investment is only considered in reactive power compensation schemes. So in this paper, a comprehensive benefit method of reactive compensation for low voltage distribution network area is presented from two aspects of voltage quality and economic benefit. Firstly, index system for voltage quality is established and each index is described and defined. At the same time，the operation cost of reactive power compensation device and the saved network-loss cost are evaluated separately, which take net income as economic benefit index. Then, different compensation schemes are designed from two aspects of the reactive power compensation capacity and compensation site, and their comprehensive benefit are compared. In the end, examples are analyzed by using proposed indexes, and the results show the method can directly evaluate the advantages and disadvantages of comprehensive benefits for reactive compensation schemes.

low voltage distribution network area; comprehensive benefit evaluation; voltage quality index; economic benefit index

1007-2322(2015)04-0062-06

A

TM15

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(50937001)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2012ZM0018)

2014-09-25

歐陽(yáng)森(1974—)，男，副研究員，工學(xué)博士，主要從事電能質(zhì)量、節(jié)能技術(shù)與智能電器研究,E-mail: ouyangs@scut.edu.cn；

耿紅杰(1988—)，女，通信作者，碩士研究生，主要從事電能質(zhì)量分析與控制方面的研究,E-mail:1052156466@qq.com;

陳欣暉(1992—)，男，碩士研究生，主要從事電能質(zhì)量分析方面的研究,E-mail:147752597@qq.com。