摘要：随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，因此，电力在人们日常生活中的重要性变得越来越突出，而对10kV配电网进行无功优化能够在保证供电工作效率的基础上，提高电压的合格率，避免不必要的经济损失。本文对配电网无功优化的自动化控制系统的设计进行了深入的探究，供有关人员参考。
关键词：10kV配电网；无功优化；设计
引言
我国地域辽阔，区域配电网规划所面临的问题也较为复杂，推进电力事业的建设要求也更为严格，如何在我国庞大复杂多变的配电网中进行无功优化，保证用户可靠优质的电能供给是现阶段配电网规划建设的主要问题。尤其是在某些偏远地区，由于线路较长，电压大幅跌落现象仍然存在。而城市地区虽然供电区域较为集中，但随着高渗透率分布式电源的并入，无功配置的不合理不但会在运行过程中造成较高的电能损失，更会出现电压分布不合理的现象，造成部分地区电压过高现象，进而带来设备升温、加速老化等一系列问题。因此，有必要针对我国配电网建设运行所面临的问题进行优化管理控制。区域配电网的优化能够提高配电网的运营效率，优化资源配置，为配电区域的稳定发展提供有力的支持，为全社会创造良好的环境条件。
1区域配电网优化系统原理
区域配电网优化系统中的优化部分是通过区域监控中心优化软件配置实现的，包括：数据采集服务、实时数据处理服务、历史数据服务、事件报警服务、电网优化计算服务、规划优化模块、模型维护模块、人机会话模块等。该部分按照配电线路模型对配电线路无功补偿设备和配变无功补偿设备进行规划，自动分析无功补偿设备安装地址和补偿容量。自动计算电网无功潮流，计算各无功补偿点优化运行参数，并将执行目标下发给各补偿装置。执行层正常情况下在分区优化层的监控下自动运行并作为其数据采集和执行机构，并实时评估本节点和相邻节点的无功平衡状况和电压水平。在紧急情况下，根据不同的情况引发执行层自治和分区优化层自治，以确保系统的安全正常运行，各层之间采用专用网络通信，每一个智能单元均有自己的网络标识，每个网络标识在专用网络中都是唯一的。
2控制参数选择
10kV配电网运行的状况需要通过具体指标进行衡量，其中包括馈线首端功率因数以及电压合格率两个指标。其中馈线首端的功率因数与线路有功负荷以及感性无功的大小、分布有关。同时，根据整个配电网运行线路的运行状况，即馈线首端功率因数与现场电压内容，动态控制补偿电容器的投切，通过此种方法达到无功优化的根本性目的。功率因数内容可通过变电站调度自动化系统中获取有功功率与无功功率计算得来，为控制电容器自动投切与执行机构供电。现场电压则需要电压互感器从10kV线路取得电压，通过控制器进行运算识别出运行中的现场电压。因此，选择10kV线路首端无功功率、功率因数以及现场电压作为控制电容器投切的具体参数。
3系统框架的合理设计
在无功优化的自动化系统中，始终处于其核心位置的为调度中心中上机位的控制系统，该系统的主要作用在于对补偿器进行远程投切的综合性协调控制，变电站自身的特点决定了其每一条馈线都会存在多台在同一时间内进行作业的补偿器，而在统一时间内进行作业的不同补偿器之间由于其相互独立的特性，几乎不存在对信息进行交换的情况，所以该系统应当根据不同线路在运行过程中的实际情况，对补偿器工作的状态进行协调。现阶段，在变电站应用SCADA已经极为普遍，并且已经延伸至可对变电站以及其馈线因数进行实时监控的部分，因此，为了保证系统间针对配网运行的有关参数进行交互工作的顺利开展，在对SCADA进行应用的过程中，通常会选择相应通过网络服务的形式，将数据进行提供和传输。无动优化的自动化系统可以依托于SCADA的有关协议，通过相应的网络服务获取线路参数，并且与补偿器的状态相结合，达到对补偿器_工作状态进行综合控制的目的。一般来说 ，补偿器的分布趋势通常以馈线的分布为准，在上机位中运行的控制系统只要介入相应的网络，就可以实现将上机位和补偿器进行无线通信的效果。
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4相关自动化控制系统的设计
4.1投切参数的设计
通过控制器对投切进行控制是保证系统稳定运行的基础，因此，对控制器所使用的电压范围进行限制是非常有必要的，电压范围被称为该控制器的整定窗口，当通过控制器对现场的电压进行检测，发现其电压高于整定范围的上限时，就需要对电容器进行切除，而当电压数值低于整定范围的上限时，则需要及时对电容器进行投入使用。另外，当控制系统处于对控制器进行控制时，需要对确认包进行报送，而在对确认包进行连续发送时，如果始终没有得到回应，那么就说明该系统在运行中存在异常，控制器应当将自身的工作模式由独立向受控进行转变，最大限度保证电容器的投切。
4.2无功优化自动化控制系统软件设计
在对无功优化自动化控制系统软件进行设计时，由于无功优化自动化控制系统在向调度自动化系统获取相关数据时，并不是同步进行，而且远程控制器在对数据包进行传输时，也不是同步进行，所以技术人员需对多线程技术进行应用，并通过模块化形式构建软件系统。技术人员需要设置两条线路，并设置一个主线路程序，其中一条线路主要对调度自动化系统数据进行获取，并对无功优化自动化控制系统首端参数进行整理和分析；另一条线路用于整合相关数据，并将其传输至无功优化自动化控制系统数据操作中心进行处理。主线路程序中包括控制器模块、数据处理模央、电容器模块等内容。为实现无功优化自动化控制系统软件系统正常运作，技术人员可以将C语言作为软件程序语言，并根据系统特性进行针对性设计，经相关软件测验，无功优化自动化控制系统能够发挥出较好作用，对10KV配电网的正常运作有着重要作用。
510 kV配电网中无功补偿的应用实践
5.1补偿点及补偿容量的确定
10kV配电网线损总的有功损耗由两部分组成：①因有功电流的流动产生；②由无功电流的流动产生。通过在线路上安装补偿电容器能够减小无功电流，从而减小无功电流的流动引起的有功损耗。因此，补偿节点及补偿容量的确定就是实现预期目标的关键步骤。目前较为成熟的一种做法是基于非节点的补偿算法，即利用遗传算法并行寻优的特点，求出最佳补偿位置及补偿容量。通过算例分析显示在不增加无功补偿设备费用的前提下，这种“非节点”补偿仿式能进一步提高电压水平及降低线损。
5.2补偿位置确定
10kV无功补偿装置位置的选取对是否能实现预期目的有重要影响，因此在选取安装地点时必须遵循无功就地平衡的原则，从而最大限度地减少主于线上的无功电流为目标。从现有研究来看，1条线路安装1台无功补偿柜一般安装在线路负荷2/3处。通过合理配置无功补偿容量，选择电容器最佳装设地点，能改善电压质量，还能降低线路损耗。
5.3无功补偿技术要求
10kV配电网中无动补偿技术参数与要求主要涉及以下几个方面: (1)泄漏比距≥24mm/kV；(2)投切开关：高压真空接触器；(3)接线型式：单星型，中性点不接地；(4)电容器组带自放电电阻：电容器组的剩余电压在5分钟之内由工作电压降至50V以下，10分钟之内放电完毕；(5)线路用电流互感器： LZKW-10型开启式；(6) 不锈钢的箱体；(7)铁构件：镀锌；(8)额定电压：10.5kV，最高工作电压：12kV；(9)所有连接：铜排或铜绞线(铜编织线) ，引出端子铜材；(10)电容器保护：过流、过电压、欠电压、零序、电容器放电时间禁合，测量精度：电压电流+0.5%等方面。
5.4管理与维护
在对10kV无功补偿装置安装后，进行现场在线动态管理，比如仔细查看装置是否按照设置方式和参数进行自动投切。同时还有必要从变电站检查补偿装置投、切时线路上功率因数和电流是否发生了变化，是否实现了预期目的，并通过相应的日常管理工作来加强维护与管理工作。
结束语
综上所述，作为在人们日常生活中适用范围极广，并且具有非常重要意义的10kV配电网，对其无功优化的自动化系统进行分析和设计是非常有必要的，这样能够在保证参数正确选择的基础上，设计与实际情况相符的系统框架，并选择相应的软件加以支撑，最大限度实现无功优化，不仅可以保证配电网运行稳定程度的提升，最终实现资源的可持续发展。
参考文献：
[1]刘永飞.10kV配电网无功优化自动化控制系统设计分析[J].科技创新与应用,2015,(35):171.
[2]环德10KV配电网无功优化自动化控制系统设计探索[J].科技创业家,2014,(09):121.
论文作者:李相涛,姜能涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/21
标签：电压论文; 电容器论文; 线路论文; 配电网论文; 功率因数论文; 控制器论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第28期论文;