农村电网无功优化

农村电网无功优化

童丽萍南志军

（国网新疆哈密供电公司新疆哈密839000）

摘要：通过采用无功优化及控制系统技术措施,从整个农村电网角度如能实现分级补偿,实时、智能、无功动态就地平衡,进行综合电压、无功控制,才能达到农村电网全网最优改善各节点电压水平和减少网损的目的。该文介绍了开展农村电网全网无功优化的方法。

关键词：农村；电网；无功优化

农村电网在供电方面存在供电半径长、档位不合理、配变过负荷、相位不平衡、导线截面小等问题,从而导致输电线路网损大、电网末端电压水平低等现象。为了确保“新农村、新电力、新服务”的顺利推展,我们需从电网管理层面对电网运行进行技术优化,以保证电能质量,减少输电线路的功率损耗。电网中大多数元件、负荷均要消耗无功功率,而无功功率的分布直接影响电网电压和潮流分布。目前的无功优化主要是通过系统无功设备的合理配置,确保电网在满足一定的安全约束条件下,使得系统的无功补偿设备的投资和电网运行费用最小。

1开展农网全网无功优化及控制工作的重要性

随着一、二期农网改造的结束,每年各类电网完善工程的持续深入进行,农村电网结构和供电能力都有了显著的提高,同时负荷水平的增长,各类新型用电设备在电网中引入,也造成系统峰谷差加大,系统电压及无功波动幅度频率升高,超出常规控制,调压调容(补偿容量)问题变得越来越困难。在农网全网无功优化及控制应用实践中,重点要解决无功电源最优分布规划,无功容量最优补偿分析求解,综合各层次系统智能控制技术,实时数据广域无缝共享开发等方面问题,才能够达到全网无功优化的目标:全网电压合格率范围最大化;全网的电能损耗最低;全电网的设备动作次数最少;所有的操作均符合安全规程、运行规程、调度规程等相关规定。如何科学合理地制定调整方案,在农网整体框架范围内开展全网无功优化及控制,提高电网的电压质量和安全运行水平,降低损耗,是摆在县级电力企业面前的一项重要任务,也是当前建设智能电网的一个重要课题。

2目前农村电网无功管理现状及问题分析

2.1缺乏技术平台

农网电压无功管理工作缺乏高效技术手段,农网电压无功管理工作还没有建立起统一的信息管理平台。农网电压无功管理工作所需监测数据的代表性不够,统计数据上传不及时、不准确,难以满足管理需要。

2.2县级调度SCADA系统中普遍设有无功优化控制模块或单独控制软件终端,根据电网实时情况调整主变分接头,投切无功补偿装置。由于系统负荷波动频繁,软件参数设计致使每天调节主变分接头数量过多,或是在负荷高峰时调节主变分接头,容易造成主变损坏,所以实际一般将主变分接头调整打在手动位置,由值班人员根据系统提示,参照经验人工调节。

2.3变电站无功补偿运行情况:多采用固定补偿装置,分组容量差异大。多数情况下投入电容器会出现过补,切除电容器就会出现补偿不足,出于安全考虑,多数变电站将此类补偿设备闲置起来,造成设备利用率不高,补偿效果不好等问题;分组自动投切无功补偿装置,只是在一定程度上细化了补偿容量,通过开关的动作来改变接入系统的电容值,这种补偿方式缺点是开关频繁操作,容性冲击电流对设备损伤严重,同时引起电流畸变影响系统电压质量,补偿容量也无法满足精细补偿的要求。

2.4.10KV线路无功动态补偿率较低,主要还是由供电所人员根据线路功率因数情况进行人工投切,经常因投切不及时造成过补或欠补现象。特备对用电情况复杂,负荷波动频繁的线路无法满足实时,精确投切的要求,加重了线路损耗给企业也造成了额外负担。

2.5.综合配变无功补偿装置多采用固定补偿方式,自动化程度不高,无法做到准确及时的无功补偿。工副业客户对于无功补偿工作的重要性认识不到位,自用低压设备及配变无功补偿容量不足、功率因数低于企业标准要求,加重了县公司开展无功优化治理的难度。

2.6.大量农灌机井没有补偿装置,无功需量需要上一级电网远距离输送,造成无功电量不合理流动。

3农村电网的无功补偿的优化措施

从最大负荷方式、一般负荷方式以及最小负荷方式三种模型来对配电网无功补偿规划问题进行详细分析，同时为了使得问题得到简化，仅仅在最大化补偿后节省下来的资金来考虑最佳的配电网无功优化补偿。

3.1最大负荷方式下的配电网无功优化补偿。首先，考虑在最大负荷方式下对无功补偿设备投资费用的计算，其投资费用用Z来表示，则Z可以表示为：

(1)式中：Qi代表的是无功补偿设备各个节点的容量；Ci代表的是无功补偿设备单位容量投资所需的费用系数；n表示的是所补偿节点的数量。其次，分析最大负荷方式先全年无功补偿后可以节省的网损费用，该费用用F1来表示，其表达式为：

F1=（PLmax-P'Lmax）tmaxKD（2）

式中：PLmax代表的是最大负荷方式下补偿前的网损；P'Lmax代表的是最大负荷方式下补偿后的网损；tmax代表的是在最大方式下系统运行的时间；KD代表的是电价。最后，对配电网电压稳定性指标进行分析，得出，整个配电网电压稳定指标取得是各个支路中的最大值，即：L=max{L1，L2，…，LN}<1，式中通常情况下，L所对应的是系统中最为薄弱的一条支路，所以在判断系统电压稳定的程度时，可以根据L的值与临界值1.0之间的距离来进行。

3.2一般和最小负荷方式下的配电网无功优化补偿。因为在最大负荷方式下已经将无功补偿设备的投资考虑在内，因而将处在一般负荷方式或者最小负荷方式的系统运行过程中的现有补偿，用最大负荷方式下的补偿设备来实现，所以无需再将投资问题考虑在内，此时的目标函数只需对电能的损失进行分析考虑。在一般符合方式之下全年采取配电网无功优化补偿后可节省的电能损失费用用F2来表示，其表达式为：

F2=（PLnor-P'Lnor）tnorKD（3）

式中：PLnor代表的是一般负荷方式下无功优化补偿前的网损；P'Lnor代表的是一般负荷方式下无功优化补偿后的网损；tnor代表的是一般负荷方式下系统运行的时间。在最小负荷方式下全年采取配电网无功优化补偿后可节省的电能损失费用F3来表示，其表达式为：

F2=（PLmin-P'Lmin）tminKD（4）

式中：PLmin代表的是最小负荷方式下无功优化补偿前的网损；P'Lmin代表的是最小负荷方式无功优化补偿后的网损；tmin代表的是最小负荷方式下系统运行的时间。

3.3计算无功补偿后节省的资金。在经济评价电力系统无功补偿优化规划时，选择的主要内容是新增无功补偿设备的投资费用及电能损失费用。又因为无功补偿设备的投资费用通常都是一次性并长时间运行，而电能损失费用却每年都需进行计算，所以必须将两者用一定的关系加以协调。若将无功补偿设备的总投资费用折算成年均值，那么其无功补偿费用的现值和平均值的转换可以利用转换系数A来是实现。用Z1表示平均值，则其可表示为：

式中：a表示贴现率；n表示补偿设备的使用年限。那么每年无功补偿可节省的资金总数S可表示为：S=F1+F2+F3-Z1

结束语

本文对农村电网无功优化最大负荷方式下的无功补偿、一般负荷方式下的无功补偿以及最小负荷方式下的无功补偿在最大化补偿后节省下来的资金来考虑最佳的配电网无功优化补偿。同时，还建立了三种方式下的优化模型，对损失费及投资费之间的关系进行综合考虑，利用平均值法将总补偿费用折算成年平均值，并将其与电能损失协调统一，实现最较合理的经济评价方式。

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