閉志清

【摘 要】智能電網(wǎng)建設(shè)在電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程中所占的比例越來(lái)越高，促進(jìn)了電力能源在多種生產(chǎn)生活方式中的應(yīng)用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，在智能電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，需要安裝大量的非線性設(shè)備，以保證電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量和穩(wěn)定性，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，給電網(wǎng)的整體運(yùn)行帶來(lái)較大的負(fù)擔(dān)。深入研究智能電網(wǎng)運(yùn)行條件下的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，不僅能夠降低無(wú)功功率的負(fù)面影響，還能提升電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，文章就此展開(kāi)分析。

【關(guān)鍵詞】無(wú)功補(bǔ)償;智能電網(wǎng);電力系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】TM714 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）11-0106-02

智能電網(wǎng)的發(fā)展在我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中取得了較大的進(jìn)展，不僅為社會(huì)生產(chǎn)生活做出了巨大的貢獻(xiàn)，還提升了我國(guó)電力技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)國(guó)際地位的提高起到了重要的促進(jìn)作用。智能電網(wǎng)的整體運(yùn)行是建立在非線性電力設(shè)備運(yùn)行基礎(chǔ)之上的，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)造成無(wú)功功率的增加，不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成極大的影響，而且一定程度上還會(huì)影響電力用戶的使用體驗(yàn)，給電力企業(yè)帶來(lái)負(fù)面的影響。

1 智能電網(wǎng)中電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的必要性

在智能電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，大量非線性設(shè)備的作用，不僅會(huì)降低電網(wǎng)線路輸變電的供電能力，還會(huì)造成線路運(yùn)行的電壓損失不斷增大，進(jìn)而造成電能的損耗。在電力用戶的實(shí)際使用過(guò)程中，如果電壓下降至一定程度，使電氣設(shè)備的容量不能得到有效發(fā)揮，不僅會(huì)影響電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益，在嚴(yán)重的情形下，還會(huì)造成電氣設(shè)備損壞。在這種情況下，必須選擇合理的補(bǔ)償裝置，在采用對(duì)應(yīng)的處理措施的基礎(chǔ)上，降低智能電網(wǎng)的損耗，提高整體供電效率，最大限度地降低電網(wǎng)的運(yùn)行損耗，為電力用戶提供更加穩(wěn)定、安全的電力能源服務(wù)。

2 智能電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

對(duì)于不同電壓規(guī)格的電網(wǎng)，其補(bǔ)償方式存在較大的差別，本文主要討論110 kV及以上電網(wǎng)電力無(wú)功補(bǔ)償和10 kV以下電網(wǎng)電力無(wú)功補(bǔ)償兩種情形。

2.1 110 kV及以上電網(wǎng)電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

對(duì)于110 kV電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，主要是基于變電站之內(nèi)對(duì)電容器進(jìn)行分組投切，從而由自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)依照智能設(shè)定的控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)。在滿足電網(wǎng)運(yùn)行和無(wú)功需求的前提下，按照電網(wǎng)運(yùn)行的不同需求來(lái)自動(dòng)投切對(duì)應(yīng)數(shù)量的電容器分組，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié)，其補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是在正常情形下，110 kV變電站的功率因數(shù)在用電高峰階段還能夠維持在0.95以上。采用變電站集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，能夠合理調(diào)節(jié)智能電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高終端變電站的運(yùn)行電壓。

2.2 10 kV母線以下智能電網(wǎng)電力的無(wú)功補(bǔ)償方式

110 kV的電力無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一般安裝在10 kV的母線上，能夠提高巡檢工作的便利性和維護(hù)工作的效率，但是其對(duì)10 kV以下的配電網(wǎng)無(wú)法起到降損的作用。隨著智能電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量要求的提高，對(duì)于配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。通常情形下，這方面工作的開(kāi)展有以下3種方式。

（1）桿上無(wú)功補(bǔ)償。桿上無(wú)功補(bǔ)償方式，即在架空線路上的桿塔上安裝相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)備，從而達(dá)到提升輸電電壓、降低電能損耗的目的。桿上無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞皆趹?yīng)用過(guò)程中能夠進(jìn)行集中布設(shè)，提高設(shè)備的利用效率，還能夠節(jié)省占地空間，從長(zhǎng)距離電網(wǎng)進(jìn)行整體控制。但是安裝在桿上的并聯(lián)電容器距離變電站較遠(yuǎn)，在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)不容易進(jìn)行控制和維修，并且在采用固定電容補(bǔ)償?shù)那樾蜗?，如果電網(wǎng)荷載量較小，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓和過(guò)補(bǔ)償?shù)那樾巍?/p>

（2）低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償方式在我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用范圍最為廣泛，采用這種方式時(shí)，在用戶負(fù)荷發(fā)生較大波動(dòng)的情況下，補(bǔ)償裝置能夠自動(dòng)分析電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)配置，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤補(bǔ)償?shù)哪康?。該方式接線線路比較簡(jiǎn)單，對(duì)于維護(hù)運(yùn)行的要求不高，補(bǔ)償效果較好，并且成本投入不高，具有較為廣泛的應(yīng)用范圍。但是，該方式的投切運(yùn)行是整組進(jìn)行的，無(wú)法進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)，所以對(duì)于電壓補(bǔ)償范圍較大的情況，可能會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償不足或者補(bǔ)償過(guò)度的情況。

（3）用戶終端分散補(bǔ)償。用戶終端分散補(bǔ)償?shù)姆绞?，又被稱為分組補(bǔ)償，其補(bǔ)償點(diǎn)是直接作用在電力用戶使用的終端部位，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)損耗和電壓水平維持在最優(yōu)的組合水平，以此達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。但是在采用這種方式的情況下，實(shí)際的補(bǔ)償點(diǎn)分布范圍比較混亂，對(duì)于整體控制工作的效率要求較高，在出現(xiàn)故障時(shí)處理不便，并且在用戶電力荷載較低的情況下，補(bǔ)償器會(huì)處于閑置的狀態(tài)，造成資源浪費(fèi)。

3 合理確定補(bǔ)償容量和補(bǔ)償度

智能電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，造成無(wú)功功率產(chǎn)生的非線性設(shè)備復(fù)雜多樣，這些設(shè)備的安裝方式和布置情況，包括電纜質(zhì)量和數(shù)量等多方面因素都會(huì)造成電力無(wú)功功率的產(chǎn)生，為了確保智能電網(wǎng)運(yùn)行的整體水平達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不僅要在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中選擇合適的補(bǔ)償方式，還要對(duì)補(bǔ)償度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，從而在滿足補(bǔ)償要求的情況下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)化。在目前的電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，確定補(bǔ)償度與補(bǔ)償容量主要有2種方法。

3.1 估算法

估算法在初期智能電網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)用比較廣泛，根據(jù)不同的電網(wǎng)類型，其估算方式一般有以下3種：一是容量估算法，對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)的相關(guān)企業(yè)而言，必須依照最新版本的《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》進(jìn)行合理確認(rèn)，在對(duì)補(bǔ)償?shù)谋匾赃M(jìn)行確認(rèn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需要，依照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算。二是2/3法，將無(wú)功補(bǔ)償裝置布置在線路的2/3處，而將最佳配置容量設(shè)定為總無(wú)功負(fù)荷的2/3。三是等面積法，也就是將補(bǔ)償容量和補(bǔ)償度的確定與時(shí)間關(guān)聯(lián)起來(lái)，使無(wú)功補(bǔ)償能夠達(dá)到較好的效果。整體而言，采用估算法確定補(bǔ)償容量和補(bǔ)償度具有簡(jiǎn)單快速的特點(diǎn)，為智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)，但是隨著智能電網(wǎng)的運(yùn)行水平不斷提高，對(duì)于技術(shù)水平的要求越來(lái)越高，使得這種粗放式的管理方法已經(jīng)不能滿足實(shí)際管理工作的需要，甚至在某些情況下不僅無(wú)法達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，反而造成不必要的損失，在這種情形下，就需要基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的手段，進(jìn)行智能運(yùn)行。

3.2 智能運(yùn)算

智能算法是將智能電網(wǎng)運(yùn)行中對(duì)無(wú)功功率作用的影響因素進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，在確定各種影響因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，從而確定最佳的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償度。建模的目標(biāo)是將智能電網(wǎng)的損失和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的成本投資之和降到最低，其影響因素主要包括以下幾個(gè)方面：電壓要能夠達(dá)到智能電網(wǎng)輸送的要求、無(wú)功補(bǔ)償后的容量要小于總?cè)萘俊o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備每天的動(dòng)作次數(shù)不能超過(guò)相應(yīng)的動(dòng)作限值、費(fèi)用投資要限定在科學(xué)的投資額度之內(nèi)。此外，還要建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系方程式。由于數(shù)據(jù)關(guān)系方程式中所考慮各個(gè)因子參數(shù)的比例不同，在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生多種不同的計(jì)算結(jié)果。在這種情況下，如果采用人工計(jì)算的方式，不僅計(jì)算量巨大，還會(huì)使最終結(jié)果之間產(chǎn)生較大的誤差，因此必須采用智能運(yùn)算的方式。目前在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用范圍比較廣泛的智能算法有遺傳算法和粒子群算法兩種，無(wú)論采用哪種方式，都需要在實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)的方式，從而確保無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到最佳結(jié)果。

4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

智能電網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中，電力無(wú)功補(bǔ)償是必不可少的環(huán)節(jié)，這方面的工作對(duì)于智能電網(wǎng)的運(yùn)行水平和電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有著巨大的影響，因此在進(jìn)行技術(shù)分析的過(guò)程中，必須從一定的原則出發(fā)，從而確保無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性。一是要堅(jiān)持綜合補(bǔ)償原則，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中三相電和兩相電之間運(yùn)行負(fù)荷的不同會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，在這種情形下如果僅采用單相補(bǔ)償?shù)姆绞?，將?huì)打破電網(wǎng)的三相平衡，從而使總體運(yùn)行成本不斷提高。二是要堅(jiān)持固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的原則，由于智能電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行中非線性設(shè)備較多，電力用戶對(duì)電力能源的需求也不斷朝著多樣化發(fā)展，傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際需要。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)水平的不斷提高，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，必須將固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆绞浇Y(jié)合起來(lái)，從而滿足智能電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的需要。三是要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則，智能電網(wǎng)運(yùn)行之中，做好無(wú)功補(bǔ)償?shù)母灸康氖窃诖_保電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的前提下，盡量提升電網(wǎng)運(yùn)行企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此在設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償方案時(shí)，必須對(duì)其資金投入和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行科學(xué)測(cè)算，一般情況下，要確保無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入和施工成本在1～3年之內(nèi)在滿足電網(wǎng)功率因數(shù)情況下能夠全部回收。對(duì)于部分供電質(zhì)量要求不高的地區(qū)，則要求在2年之內(nèi)滿足補(bǔ)償回報(bào)。

5 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量提出了更高的要求，利用智能化技術(shù)不斷提高電力無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)水平，研究與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償組合方式，提升無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，為電力用戶提供更加穩(wěn)定、高效的電力能源服務(wù)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)，是踐行電力企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的重要形式。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]徐桂華.當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)變電站中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)改進(jìn)[J].通信電源技術(shù)，2018，35（10）：10-11，14.

[2]金一丁，于釗，李明節(jié)，等.新一代調(diào)相機(jī)與電力電子無(wú)功補(bǔ)償裝置在特高壓交直流電網(wǎng)中應(yīng)用的比較[J].電網(wǎng)技術(shù)，2018，42（7）：2095-2102.

[3]荊杰，曹琪娜，江浩俠，等.10 kV線路桿上補(bǔ)償與配變低壓側(cè)補(bǔ)償?shù)膶?duì)比分析[J].寧夏電力，2018（1）：13-18.