劉曉莉 王斌

摘 要 在社會(huì)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，電網(wǎng)電壓管理系統(tǒng)日益復(fù)雜化，特別是電壓無功優(yōu)化這一問題，已經(jīng)成為制約電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的重要因素之一。本文主要探討和研究了一種集合了電壓無功分析、規(guī)劃、控制以及報(bào)表于一體的可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)，希望能夠?yàn)檫M(jìn)一步改善配電網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化設(shè)計(jì)方案貢獻(xiàn)一份力量。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 無功優(yōu)化系統(tǒng) 全網(wǎng)無功優(yōu)化 設(shè)計(jì)

1 全網(wǎng)無功優(yōu)化的概念及設(shè)計(jì)思路

所謂全網(wǎng)無功優(yōu)化，就是以配電網(wǎng)全網(wǎng)的安全運(yùn)行、設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)為前提，將不同節(jié)點(diǎn)的電壓合格因數(shù)以及關(guān)口功率因數(shù)作為約束條件，主要利用發(fā)電機(jī)電壓、變壓器分接頭的調(diào)整，并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器的投切等方式來對(duì)不同負(fù)荷條件下的動(dòng)態(tài)電壓進(jìn)行跟蹤和無功調(diào)節(jié)，從而達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。通過全網(wǎng)無功優(yōu)化，能夠充分利用有限的資源對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行安全管理。由于配電網(wǎng)處在整個(gè)電網(wǎng)的末端，多為輻射狀分布，不僅節(jié)點(diǎn)眾多么企鵝接線十分復(fù)雜。由于節(jié)點(diǎn)分布廣，往往很難將各個(gè)節(jié)點(diǎn)都納入到全網(wǎng)無功優(yōu)化中，且各節(jié)點(diǎn)全部?jī)?yōu)化的速度也比較慢，無法達(dá)到理想的效果。

配電網(wǎng)具有開環(huán)運(yùn)行、閉環(huán)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，因此，在進(jìn)行全網(wǎng)電壓無功優(yōu)化時(shí)，可以按照電壓等級(jí)將整個(gè)配電網(wǎng)劃分為低、中、高三級(jí)，并將各級(jí)電網(wǎng)細(xì)分為多個(gè)優(yōu)化單元，為了方便管理，優(yōu)化單元應(yīng)為10KV之上的配電網(wǎng)或者某一個(gè)臺(tái)區(qū)、饋線。由于下級(jí)電網(wǎng)的全網(wǎng)電壓無功優(yōu)化對(duì)上級(jí)電網(wǎng)有著重要的影響，需保證下級(jí)電網(wǎng)中的各個(gè)優(yōu)化單元均實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化后，再對(duì)上級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行全局無功優(yōu)化，在這一過程中，要充分考慮到下級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行無功優(yōu)化后，是否會(huì)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)產(chǎn)生影響。

2 可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)的功能

該可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)模塊組成：電壓無功分析模塊、無功規(guī)劃模塊、圖形系統(tǒng)模塊、無功控制模塊以及電壓無功報(bào)表模塊。

2.1 圖形系統(tǒng)

圖形系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)圖模庫一體化，保證電力圖形繪制、電力對(duì)象數(shù)據(jù)庫操作能夠同時(shí)進(jìn)行，同時(shí)還要建立一種連接拓?fù)淠Ｐ汀D模庫一體化對(duì)附有連接意義的電力系統(tǒng)接線圖的繪制有著重要的作用。本研究開發(fā)設(shè)計(jì)的圖形系統(tǒng)主要具備如下功能：

（1）能夠執(zhí)行圖像縮放、任意漫游等基本操作。

（2）能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)著色，結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，可對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確定。

（3）附帶圖元編輯系統(tǒng)，能夠方便用戶對(duì)圖元進(jìn)行自定義。

（4）錄入設(shè)備參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)，及時(shí)查出拓?fù)溥B接錯(cuò)誤并準(zhǔn)確定位對(duì)應(yīng)的設(shè)備，將設(shè)備想要定位的設(shè)備進(jìn)行編號(hào)，并將被定位設(shè)備投放到圖形編輯系統(tǒng)上，跟蹤和記錄線損數(shù)據(jù)、潮流數(shù)據(jù)。

2.2 無功分析

傳統(tǒng)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化往往忽視了電壓分析，用戶不能獲取設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。該可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)中的電無功分析模塊，能夠方便用戶對(duì)電網(wǎng)整個(gè)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)作更加全面的分析，同時(shí)還提供了具體的分析結(jié)果以及可行性解決措施，能夠讓用戶準(zhǔn)確掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，及時(shí)了解到無功補(bǔ)償?shù)男б?。?duì)于高壓電網(wǎng)，其電壓無功分析主要包含以下內(nèi)容：計(jì)算潮流，分析變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行趨于和運(yùn)行曲線，分析變壓器的無功運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電容器的投切情況和利用率進(jìn)行分析。對(duì)于中壓電網(wǎng)，其電壓無功分析主要包含以下內(nèi)容：計(jì)算潮流，分析變壓器、饋線的無功運(yùn)行狀態(tài)，分析配變、饋線的無功補(bǔ)償效益，對(duì)電容器的投切情況和利用率進(jìn)行分析。

2.3 無功規(guī)劃

配單網(wǎng)的電壓無功規(guī)劃是通過計(jì)算對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備的類型、安裝位置以及容量進(jìn)行最優(yōu)規(guī)劃，從而降低設(shè)備損耗，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，進(jìn)一步節(jié)省投資費(fèi)用。

在傳統(tǒng)高壓配電網(wǎng)電壓的無功規(guī)劃項(xiàng)目中，無功補(bǔ)償裝置的容量通常是主變壓器容量數(shù)值的10～30%，中壓配電網(wǎng)電壓的無功規(guī)劃項(xiàng)目中，無功補(bǔ)償裝置的容量通常是配變?nèi)萘繑?shù)值的20～40%。受經(jīng)濟(jì)因素等條件的限制，低壓電網(wǎng)在無功配置方面往往比較落后，無功需通過電網(wǎng)進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送。該可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)無功補(bǔ)償方法作了改進(jìn)，從全網(wǎng)無功優(yōu)化策略出發(fā)，按照從上至下的原則，對(duì)不同電壓等級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行了分層優(yōu)化。首先，按照低壓電網(wǎng)的具體負(fù)荷情況，對(duì)該電網(wǎng)中的各個(gè)臺(tái)區(qū)實(shí)行全局無功優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算，以達(dá)到無功設(shè)備最優(yōu)配置。其次，對(duì)中壓電網(wǎng)中的各條饋線實(shí)行全局無功優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算，在計(jì)算時(shí)需充分考慮到下級(jí)電網(wǎng)無功優(yōu)化所產(chǎn)生的影響。最后，以高壓電網(wǎng)為一個(gè)整體的優(yōu)化單元，結(jié)合無功裝置、發(fā)電廠以及變壓器分接頭等組成部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算，并在負(fù)荷部分的計(jì)算中納入下級(jí)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化所產(chǎn)生的影響。

2.4 無功控制與無功報(bào)表

無功控制主要指以無功補(bǔ)償裝置既定為前提，結(jié)合具體負(fù)荷變化情況來擬定無功補(bǔ)償設(shè)備控制方案（設(shè)備投切、變壓器抽頭定位等），并在滿足電壓質(zhì)量要求的同時(shí)，盡可能減小網(wǎng)損或線損，以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。該可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)主要通過負(fù)荷預(yù)測(cè)功能，對(duì)未來的負(fù)荷曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)，并結(jié)合這一短期預(yù)測(cè)的結(jié)果，制定針對(duì)性的無功控制方案。除了系統(tǒng)的報(bào)表定制功能以外，該系統(tǒng)還提供了自定義報(bào)表模塊，用戶能夠結(jié)合自身的需要使用自定義報(bào)表，這一功能為供電企業(yè)的基本工作和考核提供了重要支持。

3 結(jié)束語

在配電網(wǎng)的運(yùn)行管理中，傳統(tǒng)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化有著諸多弊端，如無功電力運(yùn)行機(jī)制復(fù)雜，存在重復(fù)性建設(shè)問題，多級(jí)設(shè)備雖然投資多，但是實(shí)際利用率低下，無功優(yōu)化軟件的功能相對(duì)單一，且忽視了無功分析，無功補(bǔ)償只顧及到局部，忽視了整體等。為了進(jìn)一步完善電壓無功優(yōu)化設(shè)計(jì)，使配電網(wǎng)安全、有序地運(yùn)行，有必要設(shè)計(jì)一套融合了管理功能與分析功能的可視化無功優(yōu)化系統(tǒng)，對(duì)配電網(wǎng)全網(wǎng)進(jìn)行分層、分區(qū)電壓無功優(yōu)化，保證能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)及其設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)控、分析、規(guī)劃和控制，從而不斷提高配電網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化水平，為電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策提供更加可靠的信息支持，進(jìn)一步提升電壓質(zhì)量、節(jié)約運(yùn)行成本以及減少線路損耗，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

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作者單位

國網(wǎng)河南滎陽市供電公司 河南省滎陽市 450100