农网“低电压”电压无功优化方案设计研究

杨嘉伟徐凌汪毅隆

（国网浙江省临海市供电公司浙江临海317000）

摘要：随着我国社会主义现代化事业的不断发展，特别是随着农村产业结构调整和家电下乡政策的实施，为满足快速增长的用电需求，部分地区农村用电负荷快速增长与中低压电网供电能力滞后的矛盾日益突出。目前，已经出现了农村电网建设改造投入不足，部分农村电网结构薄弱，应对农村用电负荷波动的调压能力不足等问题。针对目前存在的低电压问题进行综合治理，要坚持技术措施与管理措施并举，并以技术措施为主，充分结合农网改造升级工作，不断提高农网供电能力、调压能力，优化无功补偿、精益运行管理和需求侧管理，增强科技支撑能力，提升农网经济运行水平，改善供电。

关键词：低电压；无功优化；分级补偿就地平衡；多级联调控制

一、引言

目前，我国农村用电需求快速增长，进而使得低电压的情况比较复杂。具体到一个台区，一个用户，可能一个方面、两个方面的问题同时存在，甚至是一系列的、综合性的问题共同存在造成了低电压，它是随时变化的。而农网“低电压”综合治理又是一个复杂的系统性工程，供电质量水平随着用电负荷性质、用电特征、用电时段、分布式电源接入等因素发生变化。当前开展的低电压综合治理虽然取得了一定成效，但在提高农村电压质量保障能力、治理低电压规范措施方面还存在很多不足。

二、背景技术

随着农村经济社会的快速发展，尤其是家电下乡政策刺激，大量千瓦级以上的电器大量使用，导致农村用电快速增长，农网“过负荷”、“卡脖子”现象凸显，部分农村客户“低电压”问题已经成为现阶段深化农网供电优质服务的“责任”问题。主要存在无功补偿能力不足、调压手段不能根据电压情况及时调整、受特殊负荷性质影响较大等问题。

综上所述，如何提供一种能够解决农村电网“低电压”问题的无功优化方案，是本领域技术人员亟待解决的问题。

三、具体实施方式

1、系统补偿原则

最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的硬件配置按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

（1）总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

（2）变电站集中补偿，线路拓朴优化和用户个性化补偿相结合，各级平衡为主。

（3）分散与集中补偿相结合，以分散为主。

（4）降损与调压相结合，以降损为主。

2、系统构成及控制策略

多级联调控制主要系统通过RS485有线接口、局域网、GPRS无线、光纤等多种通信方式和数据传输模式，也可通过SCADA或MIS等系统接口共享数据。采集全网各节点运行无功功率、有功功率等实时数据并进行在线分析和计算，实现对变电站所辖范围内的各种无功补偿设备的集中监视、集中管理和集中控制。

控制策略为：

（1）根据变电站、线路及配变实际情况，合理选定各级补偿方式及容量，选择恰当的补偿点以满足各级硬件补偿要求。

（2）各级设备可通过主站监控系统统一给出最优的设定参数，使各级电网电压、无功、损耗等量处于最佳状态。各级的运行参数也可由监控主站分别设定，但仍以电压优先的无功优化策略自动控制为主导，任何一级补偿控制出现偏差，主站监控系统立即会遵循就地平衡的原则发出纠正偏差指令，使三级系统保持最佳状态。

（3）当无功流向合理前提下，变电站10kV母线电压超限时，降低或提高补偿量，尽可能做到在电压合格的前提下，各级无功最优。极端情况下也可适当调节主变分级开关，该操作必须控制其动作次数。

3、多级联调系统硬件配置

多级联调硬件系统由主控服务器，变电站电能质量在线监控系统，变电站集中电压无功补偿、10kV配电线路电压无功补偿以及配电台区0.4KV低压侧无功补偿5部分构成。

（1）主控服务器

集多级联调各级参数的双向交互之功能与一体的集中显示，运算和控制。配备符合多种双向交互功能所需的各类网卡。

（2）变电站电能质量在线监控系统

集智能电表、智能采集、双向交互之功能与一体的电能质量综合采集监控系统。具有配变监测、多功能电能表、谐波表、统计型电压表、无功补偿、远传通讯装置等设备的功能。

（3）变电站集中电压无功补偿

多级联调支持多种无功补偿方式的设备的通讯及控制。以满足110kV-35kV变电站各类负荷特性的控制要求。可根据用户实际需要，针对用户侧负荷情况，配置不同的变电站自动补偿装置。基本要求：先进的自动无功补偿技术，补偿量连续可调；电容器使用寿命长，设备利用率高；保护功能完善，智能化程度高；具备有线、局域网、GPRS无线、光纤等多种通信方式和数据传输模式。

（4）调压型调无功补偿装置

调压型调无功自动补偿装置是调节电容器组上的端电压，在无功补偿中输出的无功和其端电压的平方成正比的原理来实现无功补偿的，即：该方式调无功，补偿级数多，补偿精细，当调压器的电压调节范围为0.6UCN～UCN调压器档位为9档时，对应的电容器组输出容量范围在0.36QC--QC。各档无功输出容量变化如下图所示：

采用自耦式有载调压器，无功调节过程电容器不断电，无过电压和涌流，电容寿命长，成套装置可靠性高；适合新建或改造110-35kV变电站无功自动补偿，旧变电站改造时，原有的TBB，VQC等传统设备仍能够改造再利用。

（5）配电台区0.4KV低压侧无功补偿

0．4kV侧负荷密集或线路过长情况是农村“低电压”问题的根本所在。0．4kV配电网主要为农村用户生活照明、农田灌溉、农副产品加工和乡镇工业等提供电能，其直接面向用户，往往受当地气候、地形、用电负荷等条件的影响，是电力网中问题最多、损耗最大的，在勘测和规划设计中比较复杂，是否合理的进行规划设计，对当地经济的发展和网络的日常维护及安全运行具有直接影响。因此，0．4kV低压配电网的改造要做到彻底有效。

根据不同负荷特性和线路分布，通过仿真并不断优化后，给出各级平衡优化方案，力求达到不同拓朴结构的无功补偿设备的合理配置，寻找技术上和经济上的最优方案，为农村电网的“低电压”治理提供了重要的理论和实践依据。

四、装置具体效果检查

1、基于实时通信（光钎，GPRS或CDMA）、电能质量在线监测、数据采集分析与控制双向交互等，实现各级电压无功参数最优运行。

2、系统将各级硬件补偿装置与软件智能优化系统相结合，构成全网多级联调优化补偿整体解决方案。

3、STATCOM（StaticSynchronousCompensator，静止同步补偿器）并联无功补偿装置，不仅具有无功补偿功能，还能提高电网稳定性、增加输电能力、消除无功冲击、滤除谐波、平衡三相电网之功能。

4、通过调节逆变器交流侧输出电压相对系统电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。

五、总结

经过上述理论分析及结合实际操作我们发现，实施全环节农村“低电压”综合治理的多级联调优化方案后，可实时保证线路及变电站的电压、无功处于最优运行状态，变电站，线路及台区低压侧的损耗是最小的，其节能降损主要由变电站至上级变电站减少的线损，主变减少的损耗，线路减少的线损，各台区配变的损耗减少等4部分组成，且全网电压稳定在了合格范围之内，提高了配网设备的管理水平和设备利用率，降低了维护成本。

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