夏永平

摘 要：針對10kV配電線路無功功率分布不合理引起的線路損耗嚴重、電壓質量和運行效率偏低的問題，本文以新疆區(qū)域配電網為研究對象，重點研究了基于多點無功補償技術的配電網無功優(yōu)化系統(tǒng)在10kV配電線路中的應用。

關鍵詞：區(qū)域配電網；無功優(yōu)化；設備監(jiān)測；協(xié)調控制

中圖分類號： TM714 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）28-182-2

0 引言

配電網是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，在電力系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)中，配電網處于末端直接與用戶相聯(lián)系。對配網系統(tǒng)無功功率分布的忽視會導致大量無功功率在配網中流動，既增加了配電網有功損耗，又影響了電壓質量，降低了配網運行效率。因而對于如何利用和配置無功資源進一步降低配網損耗，提高電壓合格率，提高配網運行經濟性的研究，無論是從運行實際還是從研究現狀來看都表現出很強的迫切性。

目前，國內外在10kV配電網線路上無功補償設備大多采用固定電容器組單點補償方式或單雙點柱上無功自動補償方式，這些類型無功補償裝置大多選點根據經驗，單組容量過大，補償方式不合理、不精細、控制策略單一，設備運行狀態(tài)無法監(jiān)測。同時現有設備多為一體式結構，重量較重，偏遠山區(qū)不好運輸，人力抬不動，且需要再立電線桿，施工存在諸多困難[1]。

針對以上問題，研究10kV配網線路多點無功自動補償裝置，以及在線監(jiān)測、控制優(yōu)化、統(tǒng)籌管理系統(tǒng)具有重要的意義。一方面，使用多點分體式、集成化安裝結構，以達到免維護，補償更加精細及安裝便捷的技術要求；另一方面使配網滿足了一定約束，使各節(jié)點電壓滿足要求的同時降低線路的無功損耗，實現配網線路無功最優(yōu)補償，設備遠程監(jiān)控、經濟運行的目標。

1 基于多點無功補償技術的配電網無功優(yōu)化系統(tǒng)

多點無功自動補償系統(tǒng)與無功自動優(yōu)化設備相配合的方式補償線路無功是一種新型的配網無功補償技術思路。

1.1 無功自動補償裝置

10kV線路無功自動補償裝置主要由控制器、并聯(lián)電容器、真空接觸器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、跌落式熔斷器等組成?？刂破髦悄芸刂破鞑杉€路實時電壓和電流，經過控制器運算處理，發(fā)出投切電容器指令，控制真空接觸器分合，從而實現對電容器的自動投切。戶外跌落式熔斷器對裝置進行短路保護，一旦裝置內部有短路故障，熔斷器立即熔斷，防止裝置故障擴大，避免對線路造成損害[2]。如圖1所示，10kV線路無功自動補償裝置為分體式結構設計。其中電容器采用單桿架設的外置方式，方便設備的安裝和維護工作。

1.2 分體式無功補償設備開關電源單元

①研制適應與10kV線路的分體式無功補償設備，并進行相關試驗驗證設備可靠性，以保證新增無功補償設備能夠很好地發(fā)揮其無功補償功能，最大限度減少線路損耗[3]。

②分體式無功補償設備開關電源是將投切開關和電源PT、保護CT集合于一個箱體內。該設計充分考慮電容器支路補償方式及容量變化，可實現動靜結合補償方式。補償容量可在50～600kvar范圍內調整。這樣的結構設計可以大大節(jié)省補償箱體的空間及質量，便于運輸及安裝，可適應多種線路環(huán)境。開關電源結構如圖2所示。

1.3 無功優(yōu)化系統(tǒng)

基于多點無功自動補償技術的無功優(yōu)化系統(tǒng)是實現對區(qū)域配電網無功補償設備從統(tǒng)一規(guī)劃、合理布置、優(yōu)化協(xié)調到統(tǒng)籌管理的多功能應用平臺。它主要由系統(tǒng)主站、通信裝置、無功設備規(guī)劃與監(jiān)控、優(yōu)化控制等應用軟件組成。系統(tǒng)首先通過計算線路潮流分布，對10kV線路無功補償裝置的安裝點進行科學合理的規(guī)劃，實現無功補償裝置在線路的多點分布。然后利用GPRS遠程通信功能，在線監(jiān)測多點無功補償設備的運行狀況，根據用戶預先設定的系統(tǒng)優(yōu)化目標，采用智能優(yōu)化算法分析無功補償設備最優(yōu)投切方案，最后控制器通過“遙調、遙控”實現主站系統(tǒng)對無功補償設備的協(xié)調控制，系統(tǒng)工作原理如圖3所示。

2 典型案例

2.1 存在的問題

新疆某35kV變電站10kV線路上無功補償裝置原來為單點固定投切補償，存在無功補償不精細，靈活性低、布局不合理等問題，由于多種原因有幾臺無功補償設備已經退出運行，且用戶對目前投入運行的設備狀態(tài)無法實時掌握。

2.2 解決方案

該升級改造項目新增1套多點無功自動補償后臺系統(tǒng)安裝于項目10kV線路所屬變電站主控室，并具備“四遙”功能。系統(tǒng)首先利用多點無功自動補償系統(tǒng)對10kV線路上原有設備及預備新增的無功自動補償裝置進行統(tǒng)籌規(guī)劃與合理分配，以實現最大程度上的無功就地補償，然后通過對已安裝設備進行實時監(jiān)測和優(yōu)化協(xié)調，以實現對10kV線路無功自動補償裝置的協(xié)調控制。

2.3 實施效果

該項目的實施后提高了10kV線路功率因數，大大降低線路損耗，并提高了該線路無功補償的自動化運行水平。

2.4 研究展望

首先，要加強電網電能質量監(jiān)測系統(tǒng)建設，提高特殊負荷電能質量問題的可監(jiān)控性；其次就是完善電網電能質量控制技術，對各類電能質量控制裝置進行協(xié)調優(yōu)化控制，使其具有自診斷、自愈功能，實現全網電能質量優(yōu)化。

3 結論

當前我國電力系統(tǒng)自動化水平的發(fā)展與日俱進，為適應快速發(fā)展變化的配電網，本文所研究的基于多點無功自動補償技術的無功優(yōu)化系統(tǒng)是經過大量實踐總結的寶貴的經驗，是響應新一輪農網升級改造和城鎮(zhèn)配電網建設的重要一步，有利于實現配電網節(jié)能降損、優(yōu)質經濟運行。

參 考 文 獻

[1] 彭明智，劉永強，趙富強.風電電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用[J].低壓電器，2010（07）.

[2] 胡文錦，武志剛，張堯，鐘慶.風電場電能質量分析與評估[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2009（04）.

[3] 劉兵，李群湛.電能質量監(jiān)測裝置的優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2009（06）.