摘要：作者以配电网为研究对象，对无功补偿优化算法及相关问题进行了探讨。首先，结合当前中国的电网改造和发展的情况，做了一个简要的总结。本文主要介绍了用电需求的增长与电力供应之间的矛盾。对补偿的方式和优化算法进行分析。希望通过这次初步的讨论能引起更多的关注和广泛的交流，为这方面的理论研究和实际应用提供一些有价值的信息。
关键词：配电线路；无功补偿；优化算法
一、无功补偿概述
当交流电流经纯电阻电路时，电能将全部转化为热能，而当交流电通过的是感性或容性负载时，纯感性和纯容性的负载是没有做功的，因此是没有消耗电能的，这一部分就是我们说的无功功率。但电网在实际的运行过程中，纯感性和纯容性的负载是不可能存在的，通常都是混合性的负载，这就使得通过这些混合性负载的电流有一部分电能没有做功，由此成为了无功功率，使得系统的功率因数小于1，从而使电网的供电质量和效率受到影响，因此为了使电网电能的利用率得到提高，就需要进行无功补偿。作为一种提高电网功率因数的重要手段，无功补偿能够使电网上的能量损耗得到有效降低，从而使电能的利用质量和效率得到提高。因此，在电网运行过程中，无功补偿发挥着重要作用。通过对无功补偿装置的合理选择，使无功电能的损耗得到减少，从而使电网的供电质量和效率得到提高。但若选择不当，则会增加电力系统电压波动和谐波。
二、无功优化模型及算法
在满足运行约束条件下的最优无功补偿位置和容量，结合工程实践提出了优化模型基于年度支出成本最低为目标函数，约束这一趋势方程作为等式约束，如补偿容量和负载电压，为不等式约束进行限制。每年的支出费用包括补偿设备的年度维修、10kV网线损耗、投资的回收以及补偿电容的有功损耗的损失。显然，维护费及投资直接与补偿设备的额定容量Qe有关，补偿设备实际出力Qact与补偿后线损和电容器有功损耗相关。
为能够迅速准确地获得优化计算结果，只有采用配电网潮流计算程序加上一维搜索才能获得，因为上式等号右边的变量均与潮流计算相关。步骤如下：
Qcom为安装容量置初值；（2）利用一维搜索和调用配电网潮流计算程序，给出了扩展目标函数的最优补偿容量Qopt。（3）如果|Qcom-Qopt|<epsilon，则输出优化结果；否则，Qcom=Qopt，并返回公式（4）。
在工程应用中，可以选择配电线路的额定负荷作为计算的依据。为了使系统轻载时不致出现无补偿和过电压，可以根据最小负荷时无功功率的最小负荷来计算上述步骤中的补偿的初始值；并计算步骤（4）和（5）步骤之间补偿容量的上限值：调用配电网潮流计算程序，计算系统的无功功率 Qgmin，且节点电压满足vi≤vimax的节点j补偿容量QCjmax。然后限制第（5）步骤qopt≤QCjmax。进而保证配电线路的季节性负荷及日负荷的变化，该方法的计算结果能够满足技术及经济的综合效果。
三、配电线路无功补偿优化探讨
电网的无功优化补偿，要结合具体电网的现状和各种无功补偿方式的特点，针对不同电压等级电网中存在的问题，进行无功补偿要充分考虑现有无功补偿装置的特性、技术和经济因素。现实中，在各地电网的实际建设及运行中，各级电网公司对1及以上电网系统的无功电源问题给予了充分重视，无功电源规划设计比较完善，但及以下配电线路系统的无功电源配置不尽合理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前国内配电线路采用的四种无功补偿方式基本上基于某个采样点的无功情况进行补偿，不能综合考虑整个配电线路的实时运行情况，而无功潮流在整个电网上是动态分布的，传统的补偿方式无法有效解决无功潮流分布不平衡、电压波动大等问题。一般的无功优化配置问题都是针对系统在某一个典型负荷下的情况所进行的无功优化，即静态无功优化配置问题。面对一个复杂动态变化的电力系统，静态无功优化配置方法具有明显的局限性，静态优化配置只对电力系统的某一时间断面进行优化，忽略了各时间断面之间的内在联系，优化结果不能很好地满足实际电网的运行。而动态无功优化配置综合考虑多方面的因素，因此动态无功优化配置更具有实际意义。针对静态无功优化的局限性，提出采用典型变化日负荷的动态无功优化配置的方法。根据配电线路变电站所处的电缆位置、负荷密度、输电距离、主变容量、电压状况多少、负荷功率因数、配电装置型式、设备维护水平等因素，从电力系统角度出发，通过计算全网的无功数据，确定配电线路的补偿方式，最优补偿容量和补偿地点，确定新建、扩建的配电线路无功配置的优化措施。一般情况可按如下方法优化配置：大型工业用户，无功配置应以用户端分散补偿方式为主，同时辅助于配电变压器低压侧集中补偿的方式，在公用和专用配变低压侧集中安装低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般可安排在20%左右；农业用户无功配置应采用配电线路杆上补偿和配电变压器低压侧集中补偿相结合的方式，杆上补偿一般安装在线路距首端2/3处，容量选择线路平均无功负荷的2/3，一般不设分组投切，配变低压侧集中补偿设备的补偿率一般应达到30%以上；大型商业用户无功配置应以用户端分散补偿方式为主，在建筑物配电室低压侧集中安装足够的低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般不超过20%；大型居民用户无功配置应以用户端分散补偿方式为主，在各住宅小区配电室低压侧集中安装足够的低压并联电容器柜，公用配变低压侧补偿率一般可安排在20%左右。对于小型工业用户、商业用户和居民用户配网无功配置可综合参考相应典 型用户和农业用户无功配置原则执行。
四、配电线路无功补偿的方法
无功补偿主要有五种方式，一是随机补偿，二是变电站集中补偿，三是随器补偿，四是低压线路补偿，五是中压线路补偿。随机补偿就是将低压电容器并行连接到电动机上，然后同时投切电动机、控制装置和保护装置，从而达到无功补偿的效果。随机补偿具有良好的稳定性和低廉的成本，不需要占用很大的地面面积，而且安装、操作和维护都比较方便。变电站集中补偿的目的就是使输电网的无功平衡得到改善，在对变电站进行集中补偿时，通常情况下其补偿装置需要连接到变电站的母线上，用于这种补偿方式的补偿装置可以是并联电容器和同步调相机，也可以是精致补偿器。变电站集中补偿主要是提高终端变电所内的电压，并补偿主变无功损耗，从而使输电网的功率因数得到完善。无法使配电线路的损耗得到降低是这种方式的缺点。随器补偿就是通过无功补偿投切装置的利用，将低压电容器侧连接到配电变压器，从而进行无功补偿。其接线比较简单，能对无功进行就地平衡，使配电变压器的空载损耗得到充分补偿，而且容易管理，便于维护，能够使无功损耗得以降低，使配电变压器的利用效率和配网的功率因素得到提高，从而使用户电压质量得到改善，能够对配网变压器进行有效的无功补偿，并且经济性很高。
结束语：
综上所述，配电网络中网络重建后出现了很多新的特点，在目前的分销网络，以匹配电线杆上的无功补偿，可以进一步推动功率因数的提升，因此，也是优化算法是一种重要的路径和更有利可图的成本。另一方面，这种方法很容易管理，而且土地更少，效益更大。它也大大提高了设备的利用率。通过以上研究可看出，运用多种方法能实现简化计算模型的设计，也应该加强这方面的研究，为进一步完善和提高使用效率奠定基础；通过以上分析，可以确定该应用可以在实践中应用推广。
参考文献：
[1]李科丛，于雪庭.10kV配电网无功补偿优化与应用分析[J].科技创新导报.2017（05）
[2]方鑫勇，杜斌，顾炜杰，孙东方，李仕杰.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电子技术与软件工程.2018（24）
[3]胡坤.配电网无功补偿方案的技术比较[J].中国新技术新产品.2016（16）
论文作者:郭志敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：电网论文; 低压论文; 线路论文; 方式论文; 负荷论文; 电容器论文; 容量论文; 《基层建设》2019年第20期论文;