摘 要：在對配電網(wǎng)無功優(yōu)化方面的理論研究及單臺補(bǔ)償設(shè)備研究的在相關(guān)文獻(xiàn)較多，但是針對配電網(wǎng)10kV線路的無功優(yōu)化智能控制系統(tǒng)的研究，目前領(lǐng)域內(nèi)研究較少。本文主要針對當(dāng)前年無功補(bǔ)償在現(xiàn)階段的狀況進(jìn)行研究。10kV線路將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)集成在一起，通過該項(xiàng)技術(shù)可直接在調(diào)度室遠(yuǎn)程監(jiān)視、管理及自動控制，通過上下位機(jī)數(shù)字化技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了無功優(yōu)化智能系統(tǒng)。相關(guān)措施表明，變電站的每個(gè)出口功率因數(shù)總是在0.95～0.98之間波動，基本上是一條直線。該系統(tǒng)的實(shí)施為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

無功補(bǔ)償裝置目前廣泛應(yīng)用于變電所，箱變在符合了條件后，應(yīng)將低壓無功補(bǔ)償裝置安裝在箱變上。安裝低壓無功補(bǔ)償裝置后，可以達(dá)到改善居住區(qū)電壓質(zhì)量的效果，減少電能在運(yùn)輸過程中的消耗，提高了居民的生活水平，同時(shí)也符合國家建設(shè)節(jié)約型社會的要求。因此，要在變電所應(yīng)盡可能安裝低壓無功補(bǔ)償裝置，箱變在滿足低壓無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行環(huán)境需要及設(shè)計(jì)要求時(shí)，也應(yīng)該按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)裝設(shè)低壓無功補(bǔ)償裝置。

1 設(shè)置低壓無功補(bǔ)償裝置的重要性

低壓無功補(bǔ)償箱，在安裝無功補(bǔ)償裝置時(shí)，要充分考慮無功功率的需量及電能質(zhì)量，采用智能型免維護(hù)無功自動補(bǔ)償裝置，該設(shè)備可具備自動過零投切、分相補(bǔ)償功能。配變低壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置（低壓無功補(bǔ)償箱一般設(shè)置于變電所低壓開關(guān)柜內(nèi)）。低壓無功補(bǔ)償?shù)娜萘颗渲靡话銘?yīng)不少于配變?nèi)萘康?5%，建議采用晶閘管—交流接觸器復(fù)合投切電容器型式實(shí)現(xiàn)循環(huán)投切控制、分相補(bǔ)償；采用微處理器的測量、控制系統(tǒng)。電容器應(yīng)優(yōu)先采用干式、自愈式阻燃型電容器，電容允許偏差-5%+10%，最大過載電壓達(dá)135%額定電壓，允許最高環(huán)境溫度+55℃。按變壓器額定容量的30%左右作一次性配置分組。全部電容器組應(yīng)采用低壓塑殼式斷路器保護(hù)，分組電容器應(yīng)設(shè)置熔斷器保護(hù)。電壓質(zhì)量是穩(wěn)定的，通常以對稱性和正弦和其他指標(biāo)來衡量，為提高供應(yīng)能力和電壓質(zhì)量，經(jīng)常與電力電容器無功補(bǔ)償及濾波的高次諧波，這種方法側(cè)重于賠償，補(bǔ)償和地方組補(bǔ)償3種方式。并聯(lián)電容器同時(shí)具備優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是其無功補(bǔ)償簡單、經(jīng)濟(jì)且比較靈活，缺點(diǎn)是有可能出現(xiàn)系統(tǒng)諧波放大嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致并聯(lián)諧振。

當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對電力的需求仍在持續(xù)增長，但是不斷增加的電力需求，導(dǎo)致電力系統(tǒng)負(fù)荷功率負(fù)擔(dān)過重，諧波源和負(fù)載不平衡，進(jìn)而造成日益嚴(yán)峻的影響。老方法已經(jīng)難以滿足新的需求，目前隨著國家在超大功率半導(dǎo)體器件、電力電子應(yīng)用技術(shù)和控制技術(shù)方面的發(fā)展，無功補(bǔ)償和電網(wǎng)諧波治理新技術(shù)取得的新突破，很多問題可以迎刃而解，尤其是靜止式動態(tài)無功補(bǔ)償器在實(shí)踐中得到了良好的應(yīng)用。

配電作為鏈接高端網(wǎng)絡(luò)面積配置，其占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的總損失的40%的損失。無功補(bǔ)償可以取得降低損耗并提高輸電質(zhì)量的效果。在過去的一段時(shí)間里，很多設(shè)計(jì)考慮了無功優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和規(guī)劃等方面，卻對無功補(bǔ)償裝置在開關(guān)操作優(yōu)化上的設(shè)計(jì)考慮得較少，在10kV配電線路與分布補(bǔ)償電容器上，固定補(bǔ)償電容器被更多地采用。為了發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備的功能，挖掘設(shè)備潛力，提高設(shè)備服務(wù)質(zhì)量，取得無功優(yōu)化最優(yōu)的效益，就要利用各種無功補(bǔ)償設(shè)備的有效投切，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度。

2 配電網(wǎng)無功基本特點(diǎn)與現(xiàn)狀

最近幾年國家在電網(wǎng)的建設(shè)與改造上投入了大量的資金，對設(shè)備的優(yōu)化和運(yùn)行方式的優(yōu)化更是不遺余力，但是我國目前在配電網(wǎng)無功優(yōu)化方面的建設(shè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于電網(wǎng)建設(shè)。我國主要采用的是變電站二次側(cè)集中補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式，先進(jìn)設(shè)備偏少、甚至沒有，設(shè)備老化很嚴(yán)重，很多是十幾年前的老舊設(shè)備，無功補(bǔ)償缺額很大，裝備的設(shè)置更是不合理。這是當(dāng)前我國配電網(wǎng)無功優(yōu)化的現(xiàn)狀。當(dāng)前我國仍在該領(lǐng)域存在很多問題，配電線路能量損耗仍然較高，輸電網(wǎng)末端電壓低等，很多問題都無法得到有效解決，各種裝備在自動化方面，仍然很低，隨器補(bǔ)償、線路分散補(bǔ)償大多數(shù)采用固定補(bǔ)償，無法實(shí)時(shí)監(jiān)控，電網(wǎng)具有季節(jié)性以及階段性強(qiáng)的特性，目前仍然無法滿足?？梢娢覈娋W(wǎng)無功補(bǔ)償裝置自動化程度不高，動態(tài)補(bǔ)償和固定補(bǔ)償不平衡，所以開發(fā)出適合10kV配電網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)無功優(yōu)化是必要的和有意義的。

3 無功補(bǔ)償裝置中智能無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)要求

無功補(bǔ)償控制器在運(yùn)行過程中有具體的要求，其運(yùn)行中既要能夠滿足輸電系統(tǒng)穩(wěn)定無震蕩，還要能夠起到補(bǔ)償效果。設(shè)備在選擇時(shí)，要能夠?qū)㈦娙萜髯杂蛇M(jìn)行組合，針對Y-Δ結(jié)合情況，根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容組合，同時(shí)可以滿足設(shè)備智能化和可循環(huán)的要求，供用戶進(jìn)行選擇。在選擇智能低壓復(fù)合開關(guān)時(shí)，該開關(guān)要絕筆以下性能：一是能夠滿足過零投入和過零關(guān)斷的效果；二是要保證該開關(guān)在使用開和關(guān)的功能時(shí)沒有諧波和涌流，并且能耗低，對電網(wǎng)沖擊小，同時(shí)還可以抗干擾，具備一定的鎖閉保護(hù)等功能。

4 配電網(wǎng)10kV線路無功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實(shí)施

在很多文獻(xiàn)資料中，都報(bào)道了配電網(wǎng)的隨機(jī)補(bǔ)償技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)基本上已經(jīng)成熟，本文主要針對10kV配電網(wǎng)智能無功功率集中優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行研究。10kV線路分散補(bǔ)償是根據(jù)電壓使用智能系統(tǒng)投切布點(diǎn)，電壓型遠(yuǎn)程控制模式。調(diào)度室的電腦，根據(jù)電路的開關(guān)后，從測得的電壓和開關(guān)，以及變電站出口（第一行的末尾）功率和無功功率因數(shù)值，確定重點(diǎn)設(shè)備的GPRS，直接調(diào)整上限和下限電容器鑒于從控制中心交換設(shè)備的開關(guān)電容命令行。要增加一倍的電壓和功率因數(shù)控制的目的。

5 無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 系統(tǒng)概述

無功優(yōu)化自動控制系統(tǒng)使用的技術(shù)，由DotNet技術(shù)發(fā)展到了c/s結(jié)構(gòu)。在客戶端運(yùn)行的系統(tǒng)，其服務(wù)器可以在任何時(shí)間對設(shè)備狀態(tài)的補(bǔ)償進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過自動運(yùn)行調(diào)度的第一側(cè)線系統(tǒng)參數(shù)的局域網(wǎng)，服務(wù)器系統(tǒng)，同時(shí)通過GPRS與現(xiàn)場的補(bǔ)償裝置通信，控制或獲取工作現(xiàn)場補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)服務(wù)器來訪問實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫采用SQLSERVER的2005年設(shè)計(jì)和管理。系統(tǒng)管理者、使用者可以對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、使用、下載和分析，并且具備自動生成報(bào)表的功能，以Excel表格的形式輸出。

5.2 無功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無線集控系統(tǒng)

該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使用一個(gè)遙控器對設(shè)備進(jìn)行綜合管理，具體采用無線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、自動化和數(shù)據(jù)綜合管理等技術(shù)。由處理器、智能手機(jī)芯片和電信通訊系統(tǒng)對顯示器進(jìn)行控制。該系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路技術(shù)，高精度A/D轉(zhuǎn)換器，微控制器技術(shù)、抗干擾技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，安裝簡單且精度較高，后端系統(tǒng)安裝也比較簡單，懂得簡單操作計(jì)算機(jī)的人士即可使用，軟件使用非常靈活，裝有XP操作系統(tǒng)、WIN7系統(tǒng)環(huán)境中比較常用的軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，不需要對設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)的維護(hù)。

5.3 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由上級遠(yuǎn)程主控微機(jī)、下級執(zhí)行微機(jī)和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)組成兩級微機(jī)控制系統(tǒng)，從運(yùn)行情況來看。在上級調(diào)度室集中控制計(jì)算機(jī)集中采集的線路無功功率補(bǔ)償和電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的因素，根據(jù)模糊控制算法來計(jì)算所需的補(bǔ)償線需要投入或切除的能力補(bǔ)償電容，降低了微機(jī)遠(yuǎn)程通信傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)切換補(bǔ)償點(diǎn)線的局勢，并確定開關(guān)電壓測量對象，然后表決通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令來調(diào)整對象的控制下關(guān)閉所有設(shè)備實(shí)施兩個(gè)控制參數(shù)（刪除上限/輸入下限）。發(fā)送前控制PC自動切換目標(biāo)的補(bǔ)償電容值，因此，當(dāng)行至維持在輕負(fù)載中得到了超過0.95功率factor重型裝載穩(wěn)定性無法彌補(bǔ)的現(xiàn)象發(fā)生。

6 結(jié)論

配電網(wǎng)10kV線路無功補(bǔ)償智能系統(tǒng)，補(bǔ)償點(diǎn)位置和容量需要設(shè)置最佳補(bǔ)償點(diǎn)，在確定最佳補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該對下述問題優(yōu)先考慮。系統(tǒng)通過遙控通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電容器投切控制，實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換，下位機(jī)采集到補(bǔ)償點(diǎn)和測量電壓切換條件后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)，個(gè)人電腦和調(diào)度室重點(diǎn)對變電站綜合功率因數(shù)和無功功率輸出，決定了交換條件、補(bǔ)償點(diǎn)，然后切換到下位機(jī)發(fā)送命令，達(dá)到功率因數(shù)和電壓雙控目的。無功電壓開關(guān)設(shè)備通過電壓采樣采集數(shù)據(jù)，該項(xiàng)通信技術(shù)對采集到的無功功率和功率因數(shù)進(jìn)行分析，基本上攻克了成本高，設(shè)備大，需要同時(shí)對電壓和電流進(jìn)行采集的難題。利用通訊技術(shù)，同時(shí)交換設(shè)備安裝點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以有效避免為了考核電壓，需要到現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)安裝電壓監(jiān)測裝置的問題。

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（作者單位：神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司）