摘要：针对低压配电网集中配置无功补偿装置无法解决电压质量问题，提出了一种低压配电网无功补偿分散配置优化方法。优化模型的目标函数为最小化配电网的网损，约束条件包括各个节点电压的上下限和无功补偿点补偿容量的上下限。先以所有负荷节点作为候选补偿点，采用内嵌二次罚函数处理离散变量的非线性原对偶内点法求解优化模型，得到理想分散无功补偿配置方案，同时获得配电网的大致无功补偿容量需求，在此基础上综合考虑无功补偿装置的投资费用以及便于装置的运行管理等要求，选定几个重要补偿点再次求解优化模型，获得最终的实用分散无功补偿配置方案。对几个实际低压配电网台区进行的分析计算验证了方法的有效性和实用性。
关键词：无功补偿优化；分散补偿配置；低压配电网
0.引言
对于渔业和水产养殖业较为发达的农村地区，在鱼塘、虾塘中含有大量的抽水泵增氧泵等栗类负荷。由于水塘的面积大，负荷较分散，低压配电馈线较长，馈线的电压损耗较大，在远离配电变压器的馈线末端，经常会出现负荷端电压过低而导致泵类负荷无法正常启动的问题，影响了用户的正常用电。为解决这个问题，通常在低压配电网中装设无功补偿装置来提高负荷节点电压，使得泵类负荷的感应电动机在启动时能产生足够的启动转矩，从而可以正常启动。配电网无功功率补偿是改善电压质量和降损节能的有效手段之一。
一、无功补偿分散配置优化模型
1.1泵类负荷的稳态模型
泵类负荷主要由感应电动机组成，在稳态运行条件下，其等值电路如图１所示。图中：Ｖ为泵类负荷接人配电网处的节点电压；＾、ｒ２、＊２和分别为感应电动机的定子电阻、定子电抗、转子电阻、转子电抗和激磁电抗Ｐ为电动机的转差率为容量折算比，即系统容量基值ＳＢ与该节点电动机自身总容量ＳＢＭ之比。
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1.2模型的求解
对上述低压配电网无功补偿分散配置优化模型，目标函数含有不连续的符号函数，且候选点无功补偿容量是离散决策变量，是模型求解的难点。新规划建设台区无功分散补偿分析为了满足未来配电网发展中新规划建设台区的需要，评估系统开发了新建台区的无功分散补偿方案分析模块。该模块提供了直观的图形接口由电网运行人员输入新规划建设台区的相关信息，并计算出该台区的无功分散补偿优化配置方案。该模块由三部分构成：台区信息输入、潮流计算和无功分散补偿方案计算。新规划建设台区无功分散补偿方案分析模块的程序流程图如图1所示。
图1新规划建设台区的无功分散补偿分析流程图
为方便电网工作人员灵活选择无无功补偿分散配置优化步骤如果以所有负荷节点作为补偿点求解以上优化模型，将会获得降低网损效果最好的理想分散无功补偿配置方案，但是安装点越多，装置的投资费用越大，同时安装点太多也不便于运行人员对装置进行维护管理。考虑工程实际需求，对于某个低压配电网台区，确定其无功补偿分散配置优化方案的步骤如下:
1)先以负荷节点作为候选补偿点采用内嵌二次罚函数处理离散变量的原对偶内点法求解优化模型，获得理想分散无功补偿配置方案。2)由理想无功补偿配置方案得到台区的大致无功补偿容量需求Qcs，并综合考虑无功补偿装置的投资费用以及便于装置的运行管理等方面因素，结合单个低压无功补偿装置的最大容量限制Qcimax，在理想配置方案上确定几个重要补偿点;再考虑便于优化迭代过程收敛的因素，在功补偿装置安装点，无功补偿分散补偿分析界面提供了多个节点号输入框，当选择某节点作为无功补偿装置安装点时，通过系统后台程序分析计算出相应节点所需配置的无功补偿容量，显示到界面上。3)以重要补偿点的补偿容量作为决策变量，求解优化模型，获得最终的实用分散无功补偿配置方案。
1.3评估系统的运行分析
将无功补偿及效益评估系统应用于广州市南沙区低压配电网中三类典型台区的实例分析，包括农业灌溉、农村住宅和城镇住宅类台区。
二、典型台区的运行实例
农业灌溉类负荷台区为例，软件无功补偿优化配置和效益评估模块的计算结果如图2、图3所示。软件后台运行后，无功优化配置模块在界面上显示各节点的电压值，以及网损最优、电压质量最优和考虑补偿点数限制的3种分散无功补偿方案对应的台区总网损、总补偿费用和节点电压偏移均方根值，通过对比不同补偿方案下无功补偿的效益，选择经济适用的补偿方案。补偿效益评估模块在界面上显示无功补偿前和集中补偿、分散补偿后台区的节点电压合格百分比、网损、补偿设备LCC成本、网损电费、停电损失费用、停电处理费用、停电赔偿费用以及总经济费用等指标，便于工作人员全面评估集中和分散无功补偿方案的综合效益
图2南沙区配网沙公堡台区的无功补偿分析计算
将所提出的优化方法应用于农业灌溉负荷和农村负荷的典型低压配网台区算例
三、结论
本文针对低压配电网集中配置无功补偿装置无法解决电压质量问题的缺点，提出了一种低压配电网无功补偿分散配置优化方法，取目标函数为最小化配电网的网损;把各个节点电压的上下限和无功补偿点补偿容量的上下限作为约束条件;综合考虑无功补偿装置的投资费
用以及便于装置的运行管理等要求。得出如下结论:
图3南沙区配网沙公堡台区的效益评估计算
1)以本文优化访求获得的补偿方案能够使台区负荷节点的电压偏移都符合规定的供电电压质量要求，且能够有效降低台区的网损。
2)以所有负荷节点作为候选补偿点获得的理想配置方案;然后选定几个重要补偿点进行优化获得的实用分散无功补偿配置方案能减少补偿装置的投资费用，具有工程实用性。
参考文献
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论文作者:杨雯旭,王斌,白浩兵,贾依宁,石鑫,许晋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/24
标签：分散论文; 节点论文; 负荷论文; 电压论文; 方案论文; 装置论文; 低压论文; 《电力设备》2018年第23期论文;