（1.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司 昆明 650051）
摘要：随着永富直流、罗平背靠背等项目的陆续投产，云南电网与南方电网主网异步运行后，成为国内首个异步运行的省级电网，这对云南电网无功电压提出新的挑战。本文主要从静态无功平衡、故障后无功平衡、无功优化、无功电压关键点等方面对云南电网异步后无功电压问题进行分析，最终得出无功设备配置方案、无功电压运行要求。本文以云南电网“十三五”无功规划及优化研究为实例，对区域异步电网无功规划及优化方法进行介绍。
关键词：异步电网；无功规划；无功平衡；无功优化；无功关键点；
引言
永富直流、罗平背靠背陆续投产后，云南电网与南方电网主网异步运行，成为国内首个异步运行的省级电网。在此条件下，云南电网无法通过主网进行无功支撑和补充，这对云南电网无功潮流和电压水平提出新的挑战。异步后电网无功规划及优化方法将与传统电网有所不同，重点应放在静态无功平衡和故障后无功平衡，保证正常运行方式和故障后，异步电网仍能独立维持无功潮流和电压运行水平合理。
无功优化方面，本文一方面针对性地解决异步电网局部电压水平不合理的情况，另一方面由低电压等级至高电压等级，对电网内的无功补偿设备投切和发电厂无功出力进行逐层调节，严控无功功率穿越情况。另外通过扫描全网无功灵敏和无功枢纽节点，得出装设SVG最有效的位置。
1.静态无功平衡
由于异步后全网无功独立平衡，无法和主网进行无功交换，因此异步后静态无功平衡是确保全网无功电压正常运行的重要保障，也是无功规划中决定无功设备配置的重要依据。静态无功平衡先通过理论无功平衡计算校核全网无功补偿设备总量是否满足平衡要求，再通过对丰大、丰小、枯大、枯小等典型运行方式下仿真计算，确保实际运行中异步电网的无功平衡。无功平衡按电压等级分别进行计算。各电压等级的无功平衡计算过程：
容性无功平衡=Q充电+Q电源+C低-L高-Q损耗-Q下送
（1-1）
感性补偿度=（L高+L低）/Q充电×100%
（1-2）
其中，Q充电为计算电压等级线路充电无功；Q电源为计算电压等级电源发出的无功；C低为低压电容器组设备容量；L高为高抗容量；L低为低抗容量；Q损耗为计算电压等级系统无功损耗（线路和变压器）；Q下送为主变下送无功。
在进行理论无功平衡计算时，系统充电无功和损耗无功按线路经济输送容量和变电站水平年最大下网负荷考虑，电源发出无功按各电站额定功率因数考虑，高抗、低抗、低容的容量按设备配置容量参与计算。根据计算结果，若容性无功平衡结果为负，或感性补偿度低于标准，则需要相应增加容性无功补偿设备或感性无功补偿设备。
2.故障后无功平衡
故障后无功平衡需要对全网N-1故障进行扫描，包括单一变电站无功设备全退、线路N-1和电源机组N-1，无功电压问题较为突出的地区还需扫描N-2故障。故障过程中电压是否稳定，以及切除故障设备后电压水平是否满足标准要求，是故障后无功平衡校核的两个重点。
对于不满足故障后无功平衡的异步电网，由于无法通过主网进行无功支撑和补充，需要分析原因，针对性地考虑通过调整电网结构、增加无功补偿设备、采用SVG和SVC等方式解决。
3.无功优化
无功优化可以从两个方面进行研究。一方面将无功优化研究解决实际问题落到实处，针对性地对现状电压水平不合理的局部地区进行原因分析，并采取相应对策改善电压问题。另一方面接续静态无功平衡的工作，通过进一步调整电源无功出力（机端电压）和无功补偿设备投切量，控制网间无功穿越功率最小，最终达到减小全网有功网损的目的。
4.云南电网无功规划优化实例
4.1云南电网静态无功平衡
对云南电网“十三五”期间规划的500kV项目进行无功配置预设后，进行静态无功平衡。
表1 云南电网2020年静态无功平衡结论 单位：万kvar
由于仿真运行过程中线路负荷普遍未达到经济输送容量，因此各方式下仿真计算中线路无功损耗均较理论计算值大幅减少。由此造成仿真运行中电源无功出力和容性无功补偿容量均大幅减小，以维持全网无功平衡。理论无功平衡计算结果证明，当全网运行在负荷饱和的情况下时，电源无功出力和无功补偿配置能够满足全网无功需要。而仿真无功平衡计算结果证明，通过调节电源无功出力和无功补偿容量，能够满足全网实际运行过程中的无功平衡。
4.2云南电网故障后无功平衡
对云南电网2020年四种典型运行方式进行故障扫描，故障包括单一变电站无功补偿设备全退、500kV线路N-1、500kV电厂机组N-1、直流单极闭锁。故障后电压异常发生在2020年枯大方式下，通宝～砚山500kV线路N-1，故障后500kV砚山变电压低至499kV。主要由于该线路潮流较重，发生N-1故障时潮流将大范围转移，引起承受转移潮流的线路无功和电压损耗增大，电压水平大幅度降低。另外根据全网无功关键点扫描，砚山变为全网无功关键点，电压水平更容易受电网影响而发生异常。对动态故障下电压稳定进行扫描，2020年云南电网频率和功角稳定的故障均不会导致电压不稳定。
4.3无功优化
云南电网现状局部电网电压问题主要是电压超上限，输电线路较长、线路负荷较轻是主要原因。以楚雄电网220kV紫溪变和谢家河变为例，2014年紫溪变和谢家河变高压侧最高电压达到237kV以上。主要原因是和平～紫溪、和平～谢家河、元谋～谢家河线路较长，小方式下线路潮流较轻，线路充电功率较大。因此建议结合“十三五”期间楚雄将投产的500kV吕合变，缩短紫溪变和谢家河变的供电线路，有效降低线路充电功率。
除针对现状无功电压局部问题具体分析并提出应对措施外，无功优化还对主网500kV片区间无功电力流进行优化。以2020年枯小方式下500kV片区间无功电力流为例，通过调整电源无功出力和无功补偿设备投切，优化后片区间无功潮流减少30万kvar。从优化结果来看，优化后各方式下全网有功网损平均减小2万kW。
4.4云南无功关键点
在扫描无功关键点时，考虑在500kV变电站低压侧施加1万kvar的无功扰动，灵敏度指标考察引起全网变电站高压侧电压变化最大值，枢纽度指标考察全网变电站高压侧电压变化幅值超过0.1kV的变电站个数。从灵敏度指标来看，各方式下500kV砚山变均为灵敏度最高的变电站；从枢纽度指标来看，砚山变排名也较为靠前。因此砚山变是全网无功关键点，在砚山变装设SVG，效果最好。
参考文献：
[1]李宏伟，赵岳恒．“十三五”云南电力供需形势研究[J]．云南电力技术，2015，（2）．
[2]颜伟，高峰，王芳，等．考虑区域负荷无功裕度的无功电压优化分区方法[J]．电力系统自动化，2015，（2）．
论文作者:卢苗1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
标签：电网论文; 电压论文; 云南论文; 故障论文; 线路论文; 砚山论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第17期论文;