电力配网系统的无功补偿及其优化的研究认识实践

电力配网系统的无功补偿及其优化的研究认识实践

侯方域

国网晋城供电公司 山西省晋城市 048000

摘要：电力系统无功优化是确保电力系统安全、经济运行的有效手段之一，也是降低系统网损、提高电压质量的重要举措之一。由于我国配电网长期存在网损较大、电压质量较差的现象，使得配电网无功优化成为人们日益关注的问题。本文结合无功补偿技术的原理，探讨分析了电力配网系统无功优化方法，以供参考。

关键词：电力配网系统；无功优化；方法

一、无功补偿技术概述

1、无功补偿技术的基本原理

无功功率和有功功率是进行电气自动化输出工作的两种关键功率。有功功率的工作原理就是把直接消耗掉的能源转化为另一种形式的能源，比如热能等等；和有功功率相比，无功功率是不会产生电力消耗的，它仅能够把电能转化成其他形式的能源，并且这种能源在一定时间范围内可以和电能进行相互转化。因此，使用无功补偿技术不仅能够减缓电网中无功功率的流速，而且还能够最大限度的降低在功率传输过程中产生的能源消耗。

2、无功补偿技术的实现方式

无功补偿就是使用并联的方法把感性和容性两种装置装配在一条线路上。然后可以把这两个装置当成转换能量的工具，这样不仅能够让两者间的能量相互转换，还可以让两者的输出功率进行补偿。在电力系统中应用无功补偿技术的主要优点有：提供功率因数，减少能源耗费，提高设备的输出功率等。在通常情况下，无功补偿技术使用的补偿方法主要有三个方面：第一是汇总补偿，通俗来讲就是在高压或者低压的传输线路中安上电容器；第二是分组补偿，即在工厂车间供电显示屏和低压变压器上安置补偿电容器；最后是单个电机原地补偿，也就是在每个单独的电动机上面装配上电容器。

二、配电网无功优化遇到的问题

1、优化的问题

目前无功补偿的出发点往往放在用户侧，只注意补偿用户的功率因数。然而要实现有效的降损，必须从电力系统角度出发，通过计算全网的无功潮流，确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。无功优化配置的主要目的是为了在确保配电网电压水平的基础上最大限度地降低网损，同时也要确保补偿后的运行费用以及相应的安装成本实现最低化。

2、量测的问题

现阶段在10kV配电网有很多都没有配置用于记录负荷点的表计或者是只配置了个负荷测录仪，并且由于表计人员的工作能力水平参差不齐，表计记录准确度和时效性都有待提高。它直接影响了配电网在潮流计算和无功优化计算方面的工作效率和质量。所以需要动员配有专变房的用户，敦促他们可以按照规定完成对负荷点的表计记录。380V终端用户一般只配置了有功电度表，所以无法测量功率因数。

3、谐波的问题

电容器虽然具有对谐波有一定的抵抗能力，然而它也可以将谐波进行放大。谐波过大不仅会加速电容器的折旧速度，还有可能会破坏电容器的结构建；同时因为电容器具有放大谐波的作用，这就会给系统产生更严重的影响。所以在进行无功补偿时，需要同时做好对谐波的处理，如果在还需要进行无功补偿，并且谐波的干扰还非常大的时候就需要额外配置滤波装置。

三、电力配网系统无功优化方法

1、重构配电网网络

配电网网络重构是利用调控联络断路器和分段开关来完成对网络拓扑结构的改变，进而将网络的运行损耗降至最低，平衡负荷，促进电压质量的提高，确保配电网运行的安全稳定。配电网网络重构是非常复杂的，通过对网络结构的优化，为网络运行的提供一个更加可靠的工作环境。而树枝状配电网网络结构没有配置联络断路器，因此是不能进行配电网网络重构，所以只有在环形结构中才可以使用重构配电网网络。为配电网网络设置合理的常闭分段断路器和常开联络断路器，馈线会在负荷变动时，自动在重载、轻载之间进行转换，配电网网络可以开合交换支路，平衡馈线之间的负荷，以促进馈线稳定性和安全性的提高，减少网络损耗，促进电压质量的提高。

2、加强配电网的无功管理

配电网无功优化是一项系统性和复杂性都比较高的工程，它不仅仅需要构建不同的系统模型，还需要对其的效果做出判断，所以要想获得最佳的降耗措施，必须提高对无功管理的重视。将配电网自动化系统和计量系统的作用最大化，实时监控配电网的运行状态，定期分析电网的运行状态，以电网波动和无功潮流变化为依据，合理调控主变调压档位和电容器投切，使陪电网处于最佳运行状态。配电网的综合功率因数与无功功率的就地平衡有着比较密切的联系，只有在平衡状态下，无功电能的流动性才会比较低，不会产生过多的能耗。同时还需要对配电网的构造和无功补偿装置的配置进行细致的分析，进而评估配电网的电能功率因数指标，确保功率功率因数的合理科学，减少电网中无功电能的流动。

3、电容器投切

电容器投切在配电网优化时可以有效减少网络损耗，促进电能质量的提高，所以电容器投切的作用是非常重要的。在中低压配电网中，三相负荷的变化是不确定的，无法保持在一个平衡状态，一般来说电容器投切优化都是在三相负荷不平衡状态下建立的，如果三相负荷的不均衡，那么供电点的三相电流和电压也不会平衡，线路损耗就会不断增加。与此同时，它也会影响配电设备的工作状态，所以通过对电容器投切的优化，改变三相负荷不平衡的状态，进而实现优化配电网的目标。

4、综合优化

要想实现配电网的综合优化，需要将配电网网络重构和电容器投切综合利用。配电网网络重构和电容器投切分别约束整数规划问题和非线性整数规划问题，两者都是非常复杂的，所以两者的综合利用会更加复杂，二者之间是会相互影响的，因所以在进行配电网的综合优化时可以分为两个子问题，即从配电网网络重构和电容器投切这两个方面分别处理，以获得最佳的优化效果。配电网网络重构算法在进行重构方案的计算时，会将电容器投切加入其中，使方案进行综合优化，之后就可以根据目标函数，进行计算找到最优解，进而制定出最佳的的综合优化方案。此配电网无功优化管控方法多被应用在离线运行规划、配电网安全性分析、电网调度等工作中。电容器投切和重构网络的计算方法是不同的，前者使用的是遗传算法，后者采用的是仿真配电网潮流计算的方法，二者的目的都是为了降低网络损耗和优化网络结构。在配网网络重构、电容器投切和综合优化三种优化方式中，降耗效果最好的是电容器投切，其次是综合优化，最后是配电网网络重构，而然配电网的优化是一个整体的问题，所以需要从整个网络优化方面来考虑，因此需要综合更方面的影响，选择与实际情况契合度最高的配电网无功电压优化管控措施。

结束语

无功补偿技术对电气自动化系统有着非常重要的影响，应用这项技术不仅能够解决在电力系统工作中出现的无功率，电流不稳定等问题，同时还可以大大降低电力资源在输送过程中出现的能源消耗，实现能源节约的目的。因此，电力企业必须要结合自身配电网运行的实际情况，确保配电网运行的安全、可靠、稳定，提升电力系统的供电质量，提升电力企业的综合实力。

参考文献

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