國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)市墾利區(qū)供電公司 茍坤波

1 配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)

隨著社會(huì)科技的持續(xù)發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暉o功補(bǔ)償技術(shù)的使用，尤其是配電網(wǎng)自動(dòng)化管控。目前變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA）的使用比較廣泛，所以能夠利用SCADA系統(tǒng)中的有限線路運(yùn)行參數(shù)和補(bǔ)償電容器，自動(dòng)切換控制電容器，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)的功能（圖1）。因?yàn)樽冸娬局械拿總€(gè)饋線會(huì)同步運(yùn)行多臺(tái)補(bǔ)償器，并且設(shè)置獨(dú)立化補(bǔ)償器，在此過程中不交換信息。所以要根據(jù)實(shí)際線路運(yùn)行情況，利用上位機(jī)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而對(duì)補(bǔ)償器協(xié)調(diào)[1]。

10kV配電網(wǎng)中的主要因數(shù)為饋線首端功率因數(shù)，能夠充分展現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的情況。在無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)中安裝補(bǔ)償電容器，并且計(jì)算補(bǔ)償?shù)南鄳?yīng)參數(shù)，包括補(bǔ)償位置、補(bǔ)償量等。在明確饋線首端功率因數(shù)過程中，一般都是利用變壓器相關(guān)的功率參數(shù)計(jì)算，得到功率因數(shù)。在10kV配電網(wǎng)運(yùn)行過程中，雖然饋線首端功率因數(shù)為補(bǔ)償電容器投切操作主要因數(shù)，但因?yàn)殡娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)和成本因素的影響，一般都是通過無功功率來控制補(bǔ)償電容器投切操作。在部分特殊情況中，假如無法有效獲取饋線首端功率因數(shù)，就要利用電壓控制補(bǔ)償電容器進(jìn)行投切控制。所以，要通過饋線首端功率電壓、因數(shù)與無功功率等設(shè)計(jì)補(bǔ)償電容器投切參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的補(bǔ)償電容器投切控制（圖2）[2]。

2 配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用

2.1 補(bǔ)償點(diǎn)、補(bǔ)償容量及補(bǔ)償位置的確定

補(bǔ)償點(diǎn)與補(bǔ)償容量在10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有重要作用，重點(diǎn)為配電網(wǎng)線損。10kV配電網(wǎng)線路損耗主要包括無功電流與有功電流所產(chǎn)生的線路損耗，在整體10kV配電網(wǎng)無功損耗，主要包括配電線路和無功功率損耗創(chuàng)建的無功線路損耗。針對(duì)無功線路損耗，使用有效措施降低無功電流和線路的損耗。通過補(bǔ)償裝置，在線路安裝配電線路中，從而實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，得出補(bǔ)償容量與補(bǔ)償點(diǎn)。降低線路補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量和容量，從而避免出現(xiàn)過補(bǔ)償?shù)那闆r。預(yù)期目標(biāo)能夠確定補(bǔ)償點(diǎn)和容量，通過基于非節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償算法實(shí)現(xiàn)并行尋優(yōu)，確定最佳補(bǔ)償容量與位置。通過相關(guān)研究表示，并不會(huì)提高無功補(bǔ)償設(shè)備的成本，利用非節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償方式能夠提高電壓的水平、降低線損[3]。

在選擇配電網(wǎng)無功補(bǔ)償位置的過程中，預(yù)期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)尤為重要?；诰偷仄胶庠瓌t進(jìn)行安裝，從而降低主干線中無線電流。通過10kV配電網(wǎng)自動(dòng)化能夠有效控制無功補(bǔ)償技術(shù)，每個(gè)線路中都要在線路負(fù)荷中安裝無功補(bǔ)償裝置。合理配置無功補(bǔ)償?shù)娜萘?，選擇安裝電容器的尋優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電壓質(zhì)量進(jìn)行改善，從而降低線路損耗[4]。

2.2 無功補(bǔ)償技術(shù)要求及管理維護(hù)

利用無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析，在配電網(wǎng)中設(shè)置無功補(bǔ)償技術(shù)參數(shù)中的要求為：泄露比距大于24mm/kV；使用單星型接線方式，中點(diǎn)不接地；使用高壓真空接觸器實(shí)現(xiàn)投切開關(guān)；設(shè)置額定電壓為10.5kV，保持最高工作電壓不超過12kV；電容器組在5分鐘內(nèi)帶自放電電阻，調(diào)節(jié)電容器組剩余電壓不超過50V，在10分鐘內(nèi)完成放電；使用LZKW-10型開啟式電流互感器；使用鍍鋅鐵構(gòu)件；在保護(hù)電容器過程中，要實(shí)現(xiàn)過流、零序、過電壓、過流速斷、欠電壓等禁合，測(cè)量精度設(shè)置為±0.5%[5]。

在對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與管理時(shí)，會(huì)影響到補(bǔ)償?shù)念A(yù)期效果。所以，在配電網(wǎng)中安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，進(jìn)一步的加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)在線動(dòng)態(tài)管理，深入考察無功補(bǔ)償裝置，保證無功補(bǔ)償裝置根據(jù)設(shè)置的方式與參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)投切，另外加強(qiáng)無功補(bǔ)償裝置日常管理與維護(hù)。

2.3 無功補(bǔ)償電壓調(diào)整

切除補(bǔ)償電容器的并聯(lián)，改變變壓器負(fù)載側(cè)電壓，通過投入的電容器能夠提高變壓器負(fù)載側(cè)電壓的質(zhì)量。其一，通過電容器對(duì)變壓器負(fù)載側(cè)電壓進(jìn)行調(diào)整。在電容器投入使用前，設(shè)置變壓器負(fù)載側(cè)功率因數(shù)為cosφ0，設(shè)置負(fù)載側(cè)電壓值為U20。cos φ0在使用電容器后，負(fù)載功率的提高因數(shù)表示為cosφ+，U2+為負(fù)載側(cè)電壓值增加，計(jì)算公式為：

式中U2N是變壓器負(fù)載側(cè)額定電壓，變壓器電源側(cè)的運(yùn)行電壓為U1，變壓器電源側(cè)運(yùn)行電壓分接頭值為Ux。其二，切除電容器，對(duì)變壓器負(fù)載側(cè)電壓值調(diào)整。在切除電容器前變壓器負(fù)載側(cè)電壓值為U20，cosφ0為功率因數(shù)。將電容器切除后，cosφ為負(fù)載側(cè)功率的降低因數(shù)，U1表示降低負(fù)載側(cè)電壓值，那么負(fù)載側(cè)電壓值降低U2-，計(jì)算公式為[6]：

3 無功補(bǔ)償技術(shù)使用的經(jīng)濟(jì)效益

3.1 補(bǔ)償方式的效益

電網(wǎng)中無功功率增加或者減少導(dǎo)致出現(xiàn)有功損耗減少或者增加的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的公式為：公式中的C是無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，Q1是電網(wǎng)無功功率，R是電網(wǎng)電阻，U是電網(wǎng)額定電壓。。以此表示，無功功率、電網(wǎng)電阻和無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量具備正比關(guān)系，通過相關(guān)規(guī)定表示，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的二次變壓設(shè)置為0.05～0.07，兩者的直連中值一般設(shè)置為0.02～0.04；三次電壓值為0.08～0.10。變電器系統(tǒng)通過經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)算表示，一次側(cè)位無功補(bǔ)償?shù)漠?dāng)量零點(diǎn)具備不同種的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量（表1）。以此表示，隨機(jī)補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)當(dāng)量比較高。在實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，通過配電網(wǎng)末端位置能夠提高經(jīng)濟(jì)位置[7]。

表1 補(bǔ)償方式不同中的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量/kW＊kVar-1

3.2 補(bǔ)償方式單位投資的效益

表2 電容器組單位容量的投資效益/元

不同補(bǔ)償方式具有不同的補(bǔ)償設(shè)備型號(hào)與容量，通過實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)中的投資效益也各有不同（表2）。以此表示，隨機(jī)補(bǔ)償與隨器補(bǔ)償?shù)耐顿Y最低，此補(bǔ)償方式經(jīng)濟(jì)方式的經(jīng)濟(jì)效益最好。通過10kV電網(wǎng)管理的工作分析，低壓的分散補(bǔ)償投資小于高壓分散補(bǔ)償投資，并且降低損耗效果。所以，在實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償過程中，將低壓變配電區(qū)作為基礎(chǔ)，能夠有效統(tǒng)計(jì)變壓器終端的電力容量、負(fù)荷、類型，與電網(wǎng)配電結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)低壓變壓器的補(bǔ)償與補(bǔ)充，輔以高壓與線路的集中補(bǔ)償，完善電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)墓芾眢w系，從而能夠降低損耗[8]。