如何利用主网调度自动化和配网自动化技术

如何利用主网调度自动化和配网自动化技术

周宇

国网青海省电力公司海西供电公司 青海省格尔木市 816099

摘要：随着我国电力企业的不断发展，用户对电能的需求也在不断提升。因此为满足群众需求，本文针对主网调度自动化和配网自动化技术进行研究，以期可以为电力企业的发展奠定良好基础。

关键词：主网；调度自动化；自动化技术；研究

引言：在我国主网不断发展的背景下，不平衡负载日益增多，已无法满足用户对电能质量的需求。因此电力系统需利用自动化技术，降低无功功率的消耗，该点对改善主网调度自动化具有积极的促进意义。

1.自动化技术的作用

自动化技术在电网安全中具有重要地位^[1]。因此本文结合多方资料，首先对自动化技术的作用进行分析。

1.1.有效降低电力线路损耗

在电力线路中，感性负荷电流相位落后于电压一个角度 ，而在并联电容器成功接入主网后，容性阻抗特性电流产生，相位角度超过电压90°。此时，因容性阻抗特性电流与感性阻抗特性电流相位相反，所以主网功率因数角 相较于无功补偿前明显缩小，进而提升因数数值。

此外，结合有功功率损耗公式（如图1所示），可发现功率因数与有功功率损耗成反比，而功率因数数值得以提升后，∆P将下降^[2]。功率因数数值从0.7提升到0.97时，电力线路有功功率显著降低。由此可以发现，无功补偿可有效减少电力线路损耗程度。

图1 有功功率损耗公式

1.2.提升电力线路电压

在电网负荷经过电力线路时所产生的电压损失△U计算公式如下：

而在其中成功安装无功补偿设备容量Q_c后，电力线路电压降下降至∆U₁，公式转变如下：

结合以上两项公式可以看出，在成功接入无功补偿容量Q_c后，电力线路末端电压显著升高，具体公式如下：

结合以上内容，可发现无功补偿装置距离电力线路末端越近，所降低的电压越小。

1.3.加强设备利用效率

在用电设备电容量不变的情况下，视在功率一定是S^[3]。有功、无功以及视在功率关系如下：

因无功补偿装置成功提升功率因数，可减少所输送的无功功率，因此主网可增加输送有功功率∆P，加强主网输电能力，∆P计算公式如下：

此外，如果有功功率需求未发生改变，因无功补偿后无功功率减少，所以新装配变容量可以相应减少∆s，具体公式如下：

2.调度无功补偿算法

为将无功补偿效果最佳化，首先需建立目标函数，以目标 补偿 的损耗，因为如果H是最小值，则三相无功电流也将趋向于最小、三相有功电流必须平衡。具体公式如下：

结合电力原理可得出：

在电容装置的实际应用中，电容容量一概是取离散的若干值，利用其余方法可将 的数值代入H中，而H最小的解，即是电容配置的最优解^[4]。但该种计算方式的计算量极大，所以必须进行简化计算。

将电容C连接至AB之间，并使其在A相中产生超前 90°的电流 、使其在B相中产生超前 90°的电流 （如图2所示）。此时，A相的无功功率电流如下：

图2 AB相间加电容后

在A、B、C之间加入电容后，A相的无功功率电流如下：

加入电容 后，其无功功率电流如下：

如需要完全进行补偿，则应确保 ，针对该点，可得出：

同理，可得出：

以此为基础，即可利用 。将公式轮番代入，就可得到H值，即，H值= 。

此外，因相与地之间仅接入电容，所以无功补偿容量必然是非负数。

3.利用主网调度自动化和配网自动化技术

面对主网调度自动化，电力企业所采取的措施多是利用并联电容器进行无功补偿，但目前市场上智能无功补偿装置的功能多以补偿电能功率因数为主，该种补偿装置无法有效改善主网调度自动化的问题。根据并联电容器，可将无功补偿接线形式分为共补以及分补。

3.1.共补

并联电容器共补的无功补偿接线形式为△形接法（如图3所示）。△形可根据主网三相中负载最小相的大小以及无功补偿装置的并联电容器配置选取自身每相所补偿的电容量，其电容器控制投切的方法是利用双重晶闸管过零检测。该种接线形式可补偿主网的功率因数，主要应用于主网三相有功功率与无功功率较为平衡的情况下。

图3 △形无功补偿接线形式

3.2分补

并联电容器分补的无功补偿接线形式为Y形连接（如图4所示）。Y形可根据主网三相各相负载无功功率大小以及无功补偿装置的并联电容器配置选取每相所补偿的容量。其控制并联电容器分组投切的方式是利用三组晶闸管过零检测。该种接线形式不仅可显著改善主网调度自动化的情况，还可提升电力系统以及用电设备功率因数，主要应用于主网调度自动化的情况。

图4 Y形无功补偿接线形式

3.3.△形与Y形混合无功补偿接线形式

△形与Y形能够依照一定比例合理分配补偿容量，并可应用于任何形式下的负载情况（如图5所示）。为避免出现过度补偿或缺少补偿的现象、节约并联电容器无功补偿容量以及成本，其可实现划分主网三相负载各相，并实现稳定且快速的无功补偿

^[6]。此外，混合无功补偿接线形式具有极强的经济性，但其无法彻底平衡主网三相。

图5 △形与Y形混合无功补偿接线形式

4.主网调度自动化无功补偿算法

P_a、P_b、P_c、与Q_a、Q_b、Q_c分别代表主网三相中的有功功率以及无功功率，△接法与Y接法不仅可组成补偿部分，还可混合构成负荷（如图6所示）。有功功率与无功功率由两部分联合组成，但比例还未确定。

图6 主网调度自动化无功补偿

此外，可列公式，如：假设参数为 ，分别计算△接法与Y接法所补偿的电容容量，利用叠加原理，将其进行叠加，可得出公式如下（如图7所示）。

图7 补偿容量计算公式

结束语：综上所述，正确应用自动化技术可有效平衡主网三相、提升功率因数、降低线路与变压器的损耗程度以及加强电力系统安全性。因此，电力企业应积极利用该项手段，安装无功补偿装置，满足用户对电能质量的需求。基于此，我国电力企业才可稳步发展。

参考文献：

[1]吴鎏婧.自动化技术在低压电网中的应用研究[J].电子元器件与信息技术,2020,4(08):84-85.

[2]刘璐璐,杨霞,杨柳.主网和配网调度的自动化技术分析[J].数字通信世界,2020，38(08):112-113.

[3]朱洪,吴凯.主网负载不平衡补偿控制策略仿真研究[J].电工技术,2019(14):115-116.

[4]郭亚男,韩晓燕,孙继卫.调度下静止同步补偿器控制策略研究[J].水电能源科学,2017,35(09):177-181.

[5]王若丞.主网调度自动化对线损增加率及电压偏移的影响[J].电力工程技术,2017,36(04):131-136.