李 暉

（南寧市土木建筑工程公司，南寧 530001）

在我國，電力系統(tǒng)規(guī)劃通常包括電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃兩個部分，而電網(wǎng)規(guī)劃又可分為輸電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃。縣級電網(wǎng)作為配電網(wǎng)的范疇，其無功規(guī)劃必須嚴(yán)格按照配電網(wǎng)無功規(guī)劃的要求進行。

無功規(guī)劃作為電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容，長期以來沒有引起規(guī)劃設(shè)計部門的足夠重視，在進行電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時大多按照以前的經(jīng)驗來進行，較少進行無功規(guī)劃的優(yōu)化計算，從而在一定程度上出現(xiàn)無功規(guī)劃容量過?；虿蛔愕牟缓侠憩F(xiàn)象。因此，必須注重電網(wǎng)的無功規(guī)劃問題，以保證電網(wǎng)的無功功率能得到合理的分布，進而保證整個電網(wǎng)安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定的運行。

縣級電網(wǎng)無功規(guī)劃的主要目的是在基本上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有功功率傳輸后，解決縣級電網(wǎng)無功功率如何傳輸和供給的問題，達到在安全、可靠供電的前提下改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

縣級電網(wǎng)無功規(guī)劃的任務(wù)就是在已確定的網(wǎng)架基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)中無功負荷的分布情況，確定進行無功補償?shù)姆绞?，選擇合適的無功補償裝置，合理地確定無功補償點位置、無功補償容量和組數(shù)等相關(guān)信息，保證縣級電網(wǎng)能夠安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地向用戶供電。

1 縣級電網(wǎng)的無功規(guī)劃

縣級電網(wǎng)在 我國量大而面廣，做好縣級電網(wǎng)的節(jié)能降損、無功規(guī)劃是推動電力行業(yè)提高經(jīng)濟效益和供電質(zhì)量的基礎(chǔ)工作。下面本文將簡要介紹一下進行縣級電網(wǎng)規(guī)劃的方法、步驟和相關(guān)注意事項。

1.1 縣級電網(wǎng)規(guī)劃的原則

縣級電網(wǎng)規(guī)劃的目的是確定縣級電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、建設(shè)規(guī)模、投資水平和投資年限?？h級電網(wǎng)的規(guī)劃一般按照以下五個原則進行：

1）電網(wǎng)發(fā)展與電力需求增長水平相適應(yīng)的原則。

2）電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)必須兼顧可靠性和經(jīng)濟性的原則。

3）必須堅持遠近結(jié)合、優(yōu)化 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的原則。

4）電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中必須高低壓網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展的原則。

5）電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟性原則。

在進行縣級電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計時，只有按照上述的原則進行，才可能保證縣級電網(wǎng)的規(guī)劃結(jié)果與實際情況基本相同。因此，在進行縣級電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計時，必須嚴(yán)格按照上述縣級電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的原則進行。

1.2 縣級電網(wǎng)規(guī)劃的基本步驟和方法

進行縣級電網(wǎng)的規(guī)劃，必須按照一定的方法和步驟來進行。否則，規(guī)劃結(jié)果可能與實際的情況出現(xiàn)較大的差異，這對于電網(wǎng)后期的建設(shè)有著非常不利的影響。因此，必須嚴(yán)格按照縣級電網(wǎng)規(guī)劃的方法和步驟進行；下面本文將給出進行縣級電網(wǎng)規(guī)劃的方法和步驟。

1）合理劃分供電區(qū)域

由于地理位置和負荷分布情況等的不同，必須對供電區(qū)域進行劃分。按照不同的規(guī)劃年份，確定不同的供電區(qū)域，組成縣級電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案。

2）按照劃分的供電區(qū)域進行負荷平衡

不同的供電區(qū)域，所具有的負荷水平和地區(qū)供電能力是不相同的。因此，必須按照供電區(qū)域進行負荷的平衡，保證地區(qū)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟和可靠的運行。

3）制定規(guī)劃方案

電網(wǎng)規(guī)劃必須堅持近期與遠期相結(jié)合的原則，逐步實現(xiàn)向長遠目標(biāo)的合理過度。在合理布局的原則下，逐步對現(xiàn)有的電網(wǎng)實行新建和改造，以提高供電可靠性和電能質(zhì)量，改善電網(wǎng)的運行水平。因此，在制定電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計方案時，解決好當(dāng)前電網(wǎng)存在的問題，又要謀求長遠發(fā)展。

4）畫出反應(yīng)上述內(nèi)容的電網(wǎng)地理結(jié)線圖和系統(tǒng)結(jié)線圖。

整個縣級電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的方案流程圖如圖1所示。

5）選址和選線

在選址和選線中，必須確定所址的具體位置和變電容量的具體配置情況。除此之外，還必須進行網(wǎng)絡(luò)接線的優(yōu)化。這對于快速而準(zhǔn)確地完成縣級電網(wǎng)的規(guī)劃工作具有十分重要的作用。

圖1 電網(wǎng)規(guī)劃基本步驟流程圖

2 PSD-BPA 軟件的簡介

PSD-BPA 潮流計算軟件是由中國電力科學(xué)研究院自主研發(fā)設(shè)計的，其具有5000 節(jié)點和10000 節(jié)點兩個版本。主要采用的計算方法有三種：P-Q 分解法、牛頓-拉夫遜法和改進的牛頓-拉夫遜算法，具體采用何種方法進行潮流計算則取決于用戶的個人習(xí)慣和選擇。為了提高程序的收斂速度，通常是先采用P-Q 分解法進行初始迭代，然后再轉(zhuǎn)入牛頓-拉夫遜法求解潮流，這樣不僅可以保證潮流計算結(jié)果的快速收斂性，而且能夠很快的進入迭代過程，為潮流程序的計算節(jié)省了大量的時間。

利用PSD-BPA 軟件進行電力系統(tǒng)的潮流計算，首先需要確定電力網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點的類型，并且需要了解電網(wǎng)所有不同電壓等級的輸電線路和變壓器的型號及參數(shù)。在整理完以上的數(shù)據(jù)之后，就可以開始編制電力網(wǎng)絡(luò)的潮流程序；在潮流程序收斂以后就可以開始利用PSD-BPA 軟件繪制電網(wǎng)的潮流圖。正確的潮流圖能夠幫助我們準(zhǔn)確而快速的進行電網(wǎng)的無功優(yōu)化，對縣級電網(wǎng)的無功規(guī)劃具有不可替代的作用。

3 基于PSD-BPA 的縣級電網(wǎng)潮流計算

利用PSD-BPA 進行電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化，必須首先確定電網(wǎng)各個節(jié)點的類型和相關(guān)參數(shù)；然后才能開始編制電網(wǎng)的潮流程序。下面將以縣級電網(wǎng)為例介紹利用PSD-BPA 進行縣級電網(wǎng)無功規(guī)劃的方法、步驟和相關(guān)注意事項。

1）原始數(shù)據(jù)的收集與整理

在這個過程中，需要收集與整理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括電廠、負荷節(jié)點、變電站和輸電線路等的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2）潮流程序的編制過程

在這個過程中，必須首先確定縣級電網(wǎng)各個節(jié)點的類型，在節(jié)點類型確定之后，就給不同的卡片輸入不同的相關(guān)數(shù)據(jù)。在相關(guān)數(shù)據(jù)卡片的數(shù)據(jù)輸入完成之后，就可以運行原始潮流程序和繪制原始潮流圖。

3）原始潮流圖的分析

在繪制完原始潮流圖之后，就可以對原始潮流圖進行分析。確定原始潮流圖中存在的問題和相關(guān)的解決措施，以便于后面對原始潮流程序和原始潮流圖的調(diào)整修改。

4）原始潮流程序的修改

在分析完原始潮流圖以后，就可以進行原始潮流程序的修改，這個過程主要包括以下兩個方面：節(jié)點相關(guān)數(shù)據(jù)的加入、開環(huán)點的選擇和設(shè)置。

5）修改后潮流圖的分析

在完成原始潮流程序的修改之后，就可以開始運行修改后的潮流程序，并得到修改后的潮流圖。通過對修改后潮流圖的分析，可以得出很多對縣級電網(wǎng)無功規(guī)劃具有重要作用的結(jié)論。

6）潮流計算結(jié)果的分析

在完成以上所有的步驟之后，就可以開始具體分析潮流計算結(jié)果對縣級電網(wǎng)的現(xiàn)狀運行和遠景規(guī)劃所具有的重要作用。

4 基于PSD-BPA 的潮流計算結(jié)果對縣級 電網(wǎng)的意義

本文主要從無功優(yōu)化前后縣級電網(wǎng)電壓合格率的比較來說明本次潮流計算結(jié)果對縣級電網(wǎng)規(guī)劃的作用。

4.1 無功優(yōu)化前縣級電網(wǎng)的電壓合格率

進行無功優(yōu)化以前，縣級電網(wǎng)的電壓質(zhì)量很差，很難滿足縣級電網(wǎng)正常運行對電壓質(zhì)量的要求。表1顯示了無功優(yōu)化以前縣級電網(wǎng)的電壓合格率。

表1 無功優(yōu)化以前縣級電網(wǎng)的電壓合格率

4.2 改善縣級電網(wǎng)電壓質(zhì)量的措施

對于無功優(yōu)化以前縣級電網(wǎng)的電壓質(zhì)量不能滿足縣級電網(wǎng)正常運行的情況，本文主要采取以下措施來改善縣級電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

1）調(diào)整電廠發(fā)電機的出力

針對無功優(yōu)化以前縣級電網(wǎng)電壓質(zhì)量極為低下的情況，可以通過調(diào)整發(fā)電機的有功和無功出力來使系統(tǒng)的電壓水平盡量保持在允許的波范圍之內(nèi)。

2）增加某些節(jié)點有功或無功負荷

對于原始潮流圖中某些線路輸送有功或無功功率為0 的情況，可以通過給相應(yīng)的節(jié)點增加有功或無功負荷來改善這種情況。

3）對某些節(jié)點增設(shè)無功補償

由于原始潮流圖中很多節(jié)點的電壓質(zhì)量很差，難以滿足系統(tǒng)正常運行時對電壓質(zhì)量的要求。因此，對這類電壓質(zhì)量較差的節(jié)點增設(shè)無功補償可以起到調(diào)整這些節(jié)點電壓水平的作用。下面就以表2給出對一些節(jié)點增設(shè)的無功補償容量。

表2 對某些節(jié)點增設(shè)的無功補償容量

4）對縣級電網(wǎng)的出線進行等值處理

對于縣級電網(wǎng)220kV 和110kV 出線本文做了以下的處理；這樣的處理不僅使縣級電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變的緊湊，更有利于縣級電網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化分析。對縣級電網(wǎng)的出線具體做如表3所示的處理。

4.3 無功優(yōu)化后縣級電網(wǎng)的電壓合格率

在對縣級電網(wǎng)的潮流計算結(jié)果進行了以上幾個方面的調(diào)整以后，縣級電網(wǎng)的電壓質(zhì)量得到了很大的改善，完全可以滿足縣級電網(wǎng)安全、經(jīng)濟和可靠運行的要求。下面就以表4列出無功優(yōu)化調(diào)整以后縣級電網(wǎng)的電壓合格率。

表3 縣級電網(wǎng)出現(xiàn)的處理方式

表4 無功優(yōu)化以后縣級電網(wǎng)的電壓合格率

4.4 無功優(yōu)化前后縣級電網(wǎng)電壓質(zhì)量的對比

通過表1和表4的對比可知，在進行無功優(yōu)化前后，縣級電網(wǎng)的電壓質(zhì)量的到了很大的改善。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）220kV 電壓等級的節(jié)點在進行無功優(yōu)化以前節(jié)點電壓合格率為75.00%；在進行了無功優(yōu)化以后，節(jié)點電壓合格率變?yōu)?00%。節(jié)點電壓的合格率得到了明顯的提高。

2）110kV 電壓等級的節(jié)點在進行無功優(yōu)化以前節(jié)點電壓合格率為22.22%；在進行了無功優(yōu)化以后，節(jié)點電壓合格率變?yōu)?00%。節(jié)點電壓的合格率得到了明顯的提高。

3）35kV 電壓等級的節(jié)點在進行無功優(yōu)化以前節(jié)點電壓合格率為00.00%；在進行了無功優(yōu)化以后，節(jié)點電壓合格率變?yōu)?00%。節(jié)點電壓的合格率得到了明顯的提高。

4.5 本次無功優(yōu)化結(jié)果對縣級電網(wǎng)的作用

通過本次利用PSD-BPA 潮流計算軟件進行縣級電網(wǎng)的無功優(yōu)化分析，本文得出了一些對縣級電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)具有重要的作用的結(jié)論，這些結(jié)論對縣級電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)具有的重要作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）解決了以前縣級電網(wǎng)電壓質(zhì)量不合格和無功功率分布不合理的情況，從而保證了縣級電網(wǎng)的電壓波動在允許的范圍之內(nèi)；這對于保證縣級電網(wǎng)安全、經(jīng)濟的運行具有十分重要的作用。

2）得到了縣級電網(wǎng)無功功率合理分布的潮流圖；進而掌握了縣級電網(wǎng)的日常運行狀況和負荷增長情況。這不管是對縣級電網(wǎng)的運行現(xiàn)狀，還是縣級電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)都具有不可替代的作用。

3）了解了縣級電網(wǎng)的無功缺額情況，這對于提出合理的電源容量分布和無功補償裝置的安裝地點及安裝容量都具有很重要的作用。

4）得到了縣級電網(wǎng)2015年豐大運行方式的潮流圖，為2015年縣級電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)提供一定的參考數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

縣級電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的主要目的是在滿足技術(shù)要求和必要的可靠性的基礎(chǔ)上，為廣大電力用戶提供優(yōu)質(zhì)的電能?？h級電網(wǎng)規(guī)劃要遵循電網(wǎng)發(fā)展與電力需求增長的水平相適應(yīng)的原則，滿足用戶對電力需求增長的需求；要兼顧可靠性和經(jīng)濟性，在提高電網(wǎng)可靠性與經(jīng)濟性投資之間尋找平衡；要堅持遠近結(jié)合、優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的原則，并在電網(wǎng)規(guī)劃中保持高低壓網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展。

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