摘要：电压是衡量电网运行安全性的重要指标，无功平衡是影响电压质量的重要因素，合理的无功规划可以提高系统运行的安全性，国内外对配电网无功规划这一问题涉足较少，虽然随着现代优化理论和计算技术日益广泛应用，电力系统无功规划的研究趋于活跃，也有不少有价值的研究成果相继出现，可是大多数研究成果是将着眼点放在如何改进优化算法来解决多约束非线性规划的问题，而在基于灵敏度算法通过经济效益分析对QVC控制策略进行评价的成果尚鲜有所见。
关键词：区域电网；无功优化；控制系统；研究；应用
1、电力系统无功补偿概述
1.1、内容
通过对无功功率优化处理及补偿，可以保障使整个电力系统的运行安全，此外，保证无功的合理性补偿是提高无功补偿的一个重要的方式，合理选择无功补偿点，从而可以实现整个电力系统的合理配置，为保证电力系统能够安全稳定运行打下了坚实的基础。在实际操作的过程中，合理选择对电力系统进行无功补偿及其不断优化，以防止出现无功功率的远程传输问题，能够有效地控制有功功率及无功功率的损耗大小，从而为电力系统安全有效运行和提高经济效益提供有利条件。
对于电力系统无功规划的具体情况大致可分为下面两点：①无功补偿点的确定；②无功补偿点的补偿容量确定。需要特别注意的是，是否合理选择无功补偿点，将直接影响电力系统的经济性和安全性以及稳定性。
1.2、无功补偿原则
为了能够实现无功补偿优化的最大化，必须要合理确定补偿点。通常确定无功补偿的可以分为下面几个原则：（1）结合电网网格结构的实际情况，有效总结其结构特点，同时合理确定中心点，以便实现有效控制其他的节点，保证整个电网全电压都处在安全范围之内。（2）无功补偿点选择的这个过程中，必须要遵循局部的平衡原理，以负荷过大的节点当作无功补偿点，而当电路电压等级不一样的时候，也可以使用分层平衡的方法，避免在不同电压等级下无功功率相互流动现象的出现，从而在很大程度上减少无功功率损失，显著改善电网运行的合理性和经济效益。在实际操作中，无功补偿标准应该始终在0.7以上。
1.3、加强无功电压优化的意义
有效的无功补偿管理能够将电网当中的功率损耗尽可能的降低，同时使得电力企业的电力系统平衡有足够的保障。在电网当中，电压损失同输送的无功功率之间存在着正比例的关系，在架空线路中，随着导线面积的增加，线路的电抗值就会随着增加，并且增大的幅度远远大于面积的增加倍数，由此看来，线路的电抗值对于其电压损失具有直接的决定性作用。这也就是说，通过将无功电源设备加设到用电设备当中将无功功率的输送量显著的降低，降低线损，提升电压的质量，更好的满足用电客户的相应需求。
除此之外，无功电压的优化还能够将电网的输送能力显著改善，同时对于设备利用率的提升也具有积极的作用。当电网进行无功补偿的时候，此时相应的有功功率就会增加，而无功功率下降，从而提升系统功率因数，进而降低线损。
2、区域无功优化目标及实现难点
2.1、实现历史数据统计分析
实现对设备调节情况的统计分析：比较排序AVC系统调节情况，通过对AVC调节记录查询，得到详细调节信息。比如排序厂站电容器的调节次数，获取电容器的投切时间，再输入设备的投运时间计算出该设备的运行时间。
实现母线和厂站无功配置分析，当前配额、超额、缺额，排序统计分析。其中，本地无功过补偿即认为是超额，欠补偿即认为是缺额，配额为本地无功的配置容量。
母线和厂站无功超额或缺额时AVC调节满足情况分析。母线超额缺额后，如果AVC调节后恢复，则认为该母线上配额满足，不能恢复或者无可控设备则认为配额不满足。
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2.2、对AVC系统进行分析评估
1）实现AVC调节经济效益分析，按设备、厂站、系统进行分析。调节成本包括设备损耗成本、运行成本、操作成本，提前录入相关数据。效益为利用网损灵敏度来计算单次操作所减少的网损，可以分时段查询设备的AVC调节效益情况。
2）实现AVC调节精准度分析包括统计AVC调节成功率、AVC调节率和AVC调节准确率从而得到AVC调节的精度。3）实现AVC系统可用性分析，分析指标包括系统投运率、设备可用率、厂站投运率和厂站可用率。
2.3、提出无功优化配置评估及建议
对当前无功配置成本及效益分析；根据AVC运行效果对当前的无功配置进行分析；根据网损灵敏度和静态电压稳定条件提出沈阳电网无功配置建议。
2.4、实现难点
在实现过程中会出现以下几个方面的技术难点：
1）确定萧山无功优化配置实施方案。无功优化配置属于电力系统无功电源规划问题，目前学术界普遍采用静态电压稳定的约束条件进行分析。该方法侧重电网稳定性，对经济性考虑不足。在项目中我们将探讨新的侧重于经济性的实施方案。
2）区域无功优化控制系统灵敏度算法的确定。算法的确定是该项目的核心也是难点，潮流计算的灵敏度分析一般采用线性算法，但线性算法的求解精度较差。项目中我们将选择应用新的算法确定各个物理量间的灵敏度提高求解精度。3）区域无功优化控制系统无功优化算法。
3、无功优化措施
在传统的静态无功优化过程中优化方法是采用在某一特定时刻产生最佳的优化结果予以指导电力系统设备的下一步优化，这种做法明显是存在了科学性和不合理性。而在最大程度上采用动态无功优化，可以最大化的避免静态无功优化的缺点，通常情况下动态的无功优化包括有电网电压的无功优化控制和无功补偿设备的优化两个部分：
3.1、无功补偿设备优化
无功功率的产生和电机、加热器、配电变压器以及其他电力设备的运行密切相关，所以选择补偿装置的合理性可以有效地减少电网线路损耗，从而提高电网的配电质量。一般来说，可以对负载造成的无功电流使用电容器进行补偿，至此出现无功补偿。简单来说就是，在电网运行的过程中将产生无功和有功功率，过大的无功功率会增加电网线路的损耗，不过电机类设备造成的负荷属于感性负载，其需要消耗无功功率来保障运行，这就需要对电网进行无功补偿，以确保感性负载的水平。
3.2、电网电压的无功优化控制
无功优化闭环控制必须先要使用调度自动化系统和设备，采集每个节点的电压合格数据和遥测数据等等，并把它设置为优化控制约束的条件，同时在线实现分析电压无功优化项目以及设定其控制措施，进行调整主要变电站分接开关最少次数，进行最合理的投切控制电容器，以实现最小电网损耗率和最高电压合格率的目标，从而以基于优化目标而形成指令，通过自动控制系统进行执行指令。
总而言之，区域电网无功优化集中控制系统实现集中、实时、自动的无功补偿和电压调节，分层就地平衡与全网平衡，避免了人工监视、手动投切的各种弊端，提高了电压水平的合格性和稳定性，最大程度地降低了电网网损。
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论文作者:陶洪生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：电网论文; 电压论文; 功率论文; 电力系统论文; 设备论文; 算法论文; 灵敏度论文; 《电力设备》2017年第33期论文;