配电线路杆上无功补偿优化算法许亚胜

许亚胜

摘要：城市的发展离不开完整的电网体系架构，以相对安全和稳定的配电变压器设备服务地区工作与生活的需要是我国电网产业的基本工作，是未来信息化社会发展的主要前提。故而，通过相应改善措施促进现有无功补偿技术的顺利发展，是我国居民的生活保障，更是维持相关电器使用安全有效凭证。本文首先阐述了无功补偿概述，接着分析了配电线路无功补偿的方法，最后对配电线路无功补偿优化进行了探讨。

关键词：配电线路；无功补偿；优化

引言：

功补偿不足会对电网系统的稳定性及电压的质量造成影响，而无功补偿过度同样会使维护和管理的成本增加，造成浪费。因此，要对无功补偿进行合理设计，防止出现补偿浪费和投资浪费，以及成本增加。合理的无功补偿有助于电网供电质量的提高和运行安全。通过综合分析电网的运行状况，使用有效的手段达到电网无功补偿的要求，从而使电网输电效率和功率因素得到提高，实现减少电网损耗的目标。

1无功补偿概述

当交流电流经纯电阻电路时，电能将全部转化为热能，而当交流电通过的是感性或容性负载时，纯感性和纯容性的负载是没有做功的，因此是没有消耗电能的，这一部分就是我们说的无功功率。但电网在实际的运行过程中，纯感性和纯容性的负载是不可能存在的，通常都是混合性的负载，这就使得通过这些混合性负载的电流有一部分电能没有做功，由此成为了无功功率，使得系统的功率因数小于1，从而使电网的供电质量和效率受到影响，因此为了使电网电能的利用率得到提高，就需要进行无功补偿。作为一种提高电网功率因数的重要手段，无功补偿能够使电网上的能量损耗得到有效降低，从而使电能的利用质量和效率得到提高。因此，在电网运行过程中，无功补偿发挥着重要作用。通过对无功补偿装置的合理选择，使无功电能的损耗得到减少，从而使电网的供电质量和效率得到提高。但若选择不当，则会增加电力系统电压波动和谐波。

2配电线路无功补偿的方法

无功补偿主要有五种方式，一是随机补偿，二是变电站集中补偿，三是随器补偿，四是低压线路补偿，五是中压线路补偿。随机补偿就是将低压电容器并行连接到电动机上，然后同时投切电动机、控制装置和保护装置，从而达到无功补偿的效果。随机补偿具有良好的稳定性和低廉的成本，不需要占用很大的地面面积，而且安装、操作和维护都比较方便。变电站集中补偿的目的就是使输电网的无功平衡得到改善，在对变电站进行集中补偿时，通常情况下其补偿装置需要连接到变电站的母线上，用于这种补偿方式的补偿装置可以是并联电容器和同步调相机，也可以是精致补偿器。变电站集中补偿主要是提高终端变电所内的电压，并补偿主变无功损耗，从而使输电网的功率因数得到完善。无法使配电线路的损耗得到降低是这种方式的缺点。随器补偿就是通过无功补偿投切装置的利用，将低压电容器侧连接到配电变压器，从而进行无功补偿。其接线比较简单，能对无功进行就地平衡，使配电变压器的空载损耗得到充分补偿，而且容易管理，便于维护，能够使无功损耗得以降低，使配电变压器的利用效率和配网的功率因素得到提高，从而使用户电压质量得到改善，能够对配网变压器进行有效的无功补偿，并且经济性很高。其缺点在于配电线路变压器不但数量多且安装分散，因此使得随器补偿成本高，维护管理难。低压线路补偿是指集中补偿配电变压器的低压侧，低压并联电容器柜是其补偿器，且是微机控制。通过这种方式的补偿，能够使配变电的功率因素得到提高，使无功保持平衡，而且还可降低配变和配电线路的损耗，使用户的电压得以稳定。其缺点就是对系统的无功率改善效果不佳。中压线路补偿是指其无功补偿是通过将电容器安装在线路定点来得到实现。其具有较简单的控制方式，需要注意的是其不能有过多的补偿点和过大的补偿容量，以防过补偿的问题发生。可使用熔断器作为补偿电容器的过流保护，而过压保护可使用避雷器。其补偿对象主要为公用变压器，以及用于补偿配网线路的无功损耗。

3配电线路无功补偿优化探讨

电网的无功优化补偿，要结合具体电网的现状和各种无功补偿方式的特点，针对不同电压等级电网中存在的问题，进行无功补偿要充分考虑现有无功补偿装置的特性、技术和经济因素。现实中，在各地电网的实际建设及运行中，各级电网公司对1及以上电网系统的无功电源问题给予了充分重视，无功电源规划设计比较完善，但及以下配电线路系统的无功电源配置不尽合理。目前国内配电线路采用的四种无功补偿方式基本上基于某个采样点的无功情况进行补偿，不能综合考虑整个配电线路的实时运行情况，而无功潮流在整个电网上是动态分布的，传统的补偿方式无法有效解决无功潮流分布不平衡、电压波动大等问题。一般的无功优化配置问题都是针对系统在某一个典型负荷下的情况所进行的无功优化，即静态无功优化配置问题。面对一个复杂动态变化的电力系统，静态无功优化配置方法具有明显的局限性，静态优化配置只对电力系统的某一时间断面进行优化，忽略了各时间断面之间的内在联系，优化结果不能很好地满足实际电网的运行。而动态无功优化配置综合考虑多方面的因素，因此动态无功优化配置更具有实际意义。针对静态无功优化的局限性，提出采用典型变化日负荷的动态无功优化配置的方法。根据配电线路变电站所处的电缆位置、负荷密度、输电距离、主变容量、电压状况多少、负荷功率因数、配电装置型式、设备维护水平等因素，从电力系统角度出发，通过计算全网的无功数据，确定配电线路的补偿方式，最优补偿容量和补偿地点，确定新建、扩建的配电线路无功配置的优化措施。一般情况可按如下方法优化配置：大型工业用户，无功配置应以用户端分散补偿方式为主，同时辅助于配电变压器低压侧集中补偿的方式，在公用和专用配变低压侧集中安装低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般可安排在20%左右；农业用户无功配置应采用配电线路杆上补偿和配电变压器低压侧集中补偿相结合的方式，杆上补偿一般安装在线路距首端2/3处，容量选择线路平均无功负荷的2/3，一般不设分组投切，配变低压侧集中补偿设备的补偿率一般应达到30%以上；大型商业用户无功配置应以用户端分散补偿方式为主，在建筑物配电室低压侧集中安装足够的低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般不超过20%；大型居民用户无功配置应以用户端分散补偿方式为主，在各住宅小区配电室低压侧集中安装足够的低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般可安排在20%左右。对于小型工业用户、商业用户和居民用户配网无功配置可综合参考相应典型用户和农业用户无功配置原则执行。

结束语：

配电线路无功补偿是我国现代对于城市电网修缮与功率电压约束的主要手段，其根本是为了解决当前城市传统配电变压器分布形式中功率波动问题，避免因为电力使用波动和电器损坏影响城市经济效益，并在一定范畴内对城市居民用电安全提供了相对保障。所以，根据现如今用电市场和发展环境而言，配电线路无功补偿技术施行和完善必不可少。

参考文献：

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[2]方鑫勇，杜斌，顾炜杰，孙东方，李仕杰.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电子技术与软件工程.2018（24）

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