摘要：新农村建设作为我国一项长久重要发展战略，目的是要让农村整体环境得到有效彻底改善。而电力事业作为战略部署中的一项重大领域，始终承担着关键角色，直接影响农村生产生活质量。随着建设步伐的不断巧进，人们的生活水平更高也更加现代化，伴随而来的就是用电量的急剧增加，这就导致农网电网系统中负载增多，供电负担越来越大，电能质量逐渐下降。因此，在电力系统中如何增强用电稳定性，提高电能利用率就逐渐成为了一项重要的研究领域。
关键词：农村配电网；无功补偿；控制系统；研究分析
引言
随着农网配电系统中负载不断增多，供电负担也愈加繁重，整个农村配电网中的无功需求也越来越大。尽管近几年国家对农村配电网实施了一系列的改造工程，但是众多的配电网自动化设备仅限于提高供电可靠性，没能坚持既定的补偿原则。农村配电网仍然存在线径小、负荷电流大且结构复杂、网架薄弱、电压质量不易控制、设施老化等传统问题，严重影响了电网的经济效益，不能为企业和用户提供最大程度的服务，造成了一些不必要的经济损失。
1无功补偿发展现状
目前，并联电容器在农村电网中应用较多。配置这种补偿设备时，大部分运行状况为轻载和空载，一旦忽视无功规划，就会直接造成农村电网运行时功率因数偏低且电压质量不高的后果，还会导致提升无功功率和电能损耗。正因如此，农村电网功率因数相对较低，电能质量一直没有得到本质改善。早期时候由于农村发展比较滞后，在对电网建设的规划过程中没有投入过多的人力物力资源，仅仅满足农村地区的基本用电要求。随着后来国民经济的不断发展，新农村建设被提上日程。国家电网也开始规划农村电网的合理改造，投入了一批成本较低的并联电容用于无功补偿，使得电网供电效果得到改善。
但由于农村现代化建设地不断深入，人们的生活变得更加多元化，对电气设备的使用较前些年相比增长速度也明显加快，用电量不断攀升，电网中的负载数量越来也多。由于他们大多都是阻感负载，所以会吸收大量的无功功率。传统的并联电容器己经无法满足农村对电能质量的要求，因此国家电网从农网经济建设的角度出发，在无功优化方面开展了广泛的研巧，投入了大量资金对无功补偿装置进行技术改造，对农村电网架构采取合理规划。
随着对此项技术的重视逐渐提高，使得无功补偿装置得以快速发展。具体的补偿装置可按照就地补偿原则，根据容量不同进行合理的选取。
2无功补偿装置的配置方式
2.1变电站集中补偿方式
这种补偿方式在农村电力系统中较为常见，特别是县级别上的地区。集中补偿方式是一种比较简单的补偿手段，有着集中性安装、简单经济、省时省力、便于维修的优点。其工作原理是在农网变电站的高压母线上设置多个无功补偿点，通常采用并联多个电容器的形式，所选电容器容量尽可能大。安装无功补偿装置最主要的原因是为了尽可能的避免电网中过多的无功功率，提高有功功率的利用率。该补偿方式可以通过对线路及变压器末端的电压的控制进而有效地调整系统中的无功功率平衡。但目前针对10KV的农村配电网补偿效果不明显。
2.2低压集中补偿方式
低压集中补偿指的是在配电变压器低压侧进行的集中补偿，也叫做跟踪补偿。这种补偿方式是将无功补偿装置进行集中安装。与高压集中补偿方式相反，低压集中补偿方式是许多小容量的电容器安装在低压侧。这些电容器的容量大小固定不变，随时进行投切来补偿用户的无功损耗。当用电高峰期时，无功负荷达到最大值时全部电容器同时进入工作状态对无功进行补偿。一般，习惯于将自动投切方式应用于方便投切并且负荷波动不大的电路中。送种自动投切的补偿方式应用的很普遍，被越来越多的人们所接受。该种补偿方式除了上述优点以外，还具备运行维护方便的特点。但低压集中补偿方式也不是绝对完美，其最突出的不足之处在于在补偿动作中会被投入时刻和补偿容量大小所制约。
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2.3线路补偿方式
线路补偿在前几年应用并不多，由于起初线路补偿的补偿方式比较单一，这样的补偿缺点很多，最为突出的是缺少灵活性，不能对电网中的变化作出相应调整，很容易在轻载时过补，而重载时补偿容量不足。随着学者们的进一步研巧，新型的线路补偿方式陆续研制出来，在农网线路中应用频率增多，并且能很好的满足线路对补偿的要求。农村电网等级相比城市要低很多，所以不可避免的要设置大量的变压器。然而，线路中的变压器会消耗大量的无功功率。对这部分无功功率的补充直接会影响线路的传输效率。一般线路补偿会考虑到变电站距离补偿装置远，运行维护困难等很多因素，因此在安装并联电容器的过程中需要一定数量的保护装置来提高线路的可靠性。
线路补偿要仔细考虑无功平衡问题，补偿装置应输出恰当数值的无功，使之与电网中损耗的无功相等。因此，在补偿设置前期需要仔细对装置安装的地点及数量进行合理分析。线路补偿因其价格经济、补偿效果好，同时在后期替理上便于操作等特点广泛应用于农村配电网。
2.4随机补偿方式
随机补偿常用于大型电器设备上，该无功补偿方式是将电容器直接并联在需耍补偿的用电设备上，其特点是可以就地补偿，马上满足用电设备对无功的需求。电路中的大多数无功均被电动机所消耗，一般可以消耗整个电网中百分么六十左右的无功功率。这种情况下，采用随机补偿的方式就十分合理，所需无功可实现就地补偿，大大减少了因输送无功而导致的不必要的线路损耗，使整个电力系统的工作效率大大提局。
3无功补偿控制系统的设计
3.1控制系统硬件设计
硬件电路采用模块化设计，主要功能模块有：信号检测及处理模块、控制投切模块、电源模块、人机交互模块、存储模块等。信号检测及处理模块负责配电网电压、电流的数据采集，ＤＳＰ输入信号调理，及Ａ／Ｄ数据转换等；ＤＳＰ主控芯片负责通过相应程序实现整个系统的信号控制；控制投切模块负责根据控制器发出的信号分别对ＴＳＣ和ＳＶＧ两种装置进行协调补偿；电源模块负责选择合理控件和电路保证整个控制器的电压稳定，防止器件损坏；存储模块负责整个系统的各项参数实时记录，包括指定时刻电网参数及补偿前后数据变化幅值等等；人机交互模块负责接收操作者的各种命令，完成数据交换，通过显示反馈电路运算及处理过的数据信息。
3.2控制系绕软件设计
主程序设计的好与坏直接影响控制系统运行的合理性。对系统上电以后，首先进行的是系统初始化设置，主要包括主系统初始化和外接模块初始化。随后判断系统是否正常，此时若出现错误，则将故障信息进斤反馈；如果正常，接下来对中断配置并判断是否允许执行相应中断服务程序。如果允许，则对定时器Ｔ１进行设畳，完成信号采集、参数计算、无功检测等环节输出运算结果。下一步对ＴＳＣ进行检测，确定正常工作情况下，进入投切控制环节，根据定时器Ｔ１检测结果按照无功需求量和控制策晦进行相应电容投切。
结束语
随着农村电网用电量的急剧増加，导致农网配电系统无功负荷迅速増加，使电能质量不断恶化。针对这个问题，文章首先详细说明了当前农村配电网的无功补偿研究现状，并在此基础上分析了无功补偿装置的配置方式，明确了配网控制系统对农村配电网无功补偿的现实意义。
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论文作者:王春和
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/1
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