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摘要：进入21世纪以来，电力系统无功优化一直是电力系统规划的重要课题，以最经济的投资保证电力系统维持合理的电压水平、降低系统网损、提高线路传输能力以及实现系统安全平稳运行是电力系统无功优化的最终目的。鉴于此，本文对中低压网无功补偿优化方案设计进行分析，以供参考。
关键词：中低压网；遗传算法；无功优化；多目标优化
中图分类号：TM761 文献标识码：A
引言
该装置具备动态响应速度快、过零投切、分补、共补功能等优点。针对三相平衡系统，控制器采集单相信号，实现三相动态补偿；针对三相不平衡系统，控制器可采集三相信号，实现分相动态补偿，同时还可以实现共补与分补相结合的方式，适用于各种负荷。
1无功补偿原理
1.1标准无功补偿方式
整个电网系统中的低压电网通常位于末端，因此低压无功补偿需要更多的注意。不仅可以有效地减轻父电网运行期间无功补偿的压力，还可以有效地提高电气设备的功率因数和电网质量，充分利用电力资源，从而提高电力变压器的生产率。因此，这种方法对用户和供电企业非常有用。通过这些手段，最重要的目标是实现无功平衡。一般来说，您可以使用三种不同的方法来有效地实现无功补偿、伴随补偿和跟踪补偿，从而降低能耗。
1.2无功补偿的控制方法
为了确保配电网的安全稳定运行，我国很多变电站采用了无功补偿模式，并部署了补偿装置。但是实际效果往往不会出现。对于许多控制系统，根据较低的功率因数评估开关电容器控制的方法不符合设计目的。电网过载时，一半以上的电容器实际上不适用。电网负载低时，大约30%的蓄电器未能根据需要停止工作。这是因为低级别的交换机导致控制策略不适用或控制单元不完整。
1.3无功功率补偿的意义和作用
无功补偿直接影响电力系统和电气设备的安全运行。研究无功补偿具有以下意义:提高传输网络的有效传输水平，降低功耗，保持设备的高可用性，并提高设备的使用寿命。使三相电的有效功率和功率平衡到更高的水平。提高供电系统和负载的功率因数，降低设备容量。提供稳定的网络间电压，确保电源的质量和稳定性；加强电气系统安全，改善安全运行系数，有效降低电网系统事故发生率。
2无功优化步骤
基于本文提出的改进遗传算法，将其运用到中低压网无功优化中，操作步骤如下：(1)输入中低压网原始数据；(2)对中低压网进行牛顿－拉夫逊潮流计算，得到中低压网的有功网损以及各个节点的电压等初始化数据；(3)采用电压稳定模态分析法计算中低压网各个节点的模态值，选择数值较小的节点作为无功补偿候选节点；(4)以QCi、Ti作为本文的控制变量，采用实数和整数混合编码[QC1，QC2，…，QCN1｜T1，T2，…，TN2]，其中QCi采用实数编码，Ti采用整数编码；(5)随机产生初始种群；(6)对种群中每个个体进行适应度函数计算；(7)按照本文提出的改进型带精英策略的快速非支配排序遗传算法进行选择、交叉、变异等运算操作；(8)检验是否满足最大迭代次数，若满足则结束计算，若不满足则返回到(6)重新开始计算。
3无功补偿仿真模型
3.1TSC模块的仿真建模
如图所示，TSC模块模拟图也包括一个电感-电阻并行分支，以及静电电容器。这是因为模拟难以预充电电容器，选定的触发角度对自己电压的自然整流点进行采样，所以给定触发信号后，通过晶闸管传导瞬间晶闸管的电流非常大，额外的电感分支可以在一定程度上消除电网中的谐波，以充当电流保护限制。
3.2固定感性负载的补偿仿真
运行仿真后，获得图中所示的电压和电流波形图。在图(a)中，电流波形在经过0.24s时失真，是无功负载的输入点。0 . 24s以后的电流振幅会显着增大，比电压的一个相位后退。如校正后的波形图(b)所示，电流波形在0 . 24s之后经过一个周期的时间(0 . 02s)基本上恢复了正常振幅，与电压的相位差也大大缩小，波形趋向于在0 . 28s处稳定。
4无功补偿控制系统的设计与实现
4.1总体设计
基于电压互感器(pt)、电流互感器(CT)转换大电流和高电压，以获得低电压，然后执行信号调理，使用ADC接收信号，并以与信号的每个循环处理相同的间隔进行采样。首先从FFT转换中导出所需的电容器数量和相关参数，然后由切换单元控制晶闸管，以确保电容器正常运行。在此系统中，您可以使用GPRS与本地远程PC交换信息。
4.2下位机软件设计与实现
软件在整个控制系统中的作用至关重要。其功能的好坏对系统功能的实现产生了很大影响。如果硬件出现故障，可以通过软件的作用来补充。与主机计算机程序相比，应用程序系统设计有很大差异，因此必须在完全掌握所有类型硬件的功能的前提下实施设计。无功补偿装置的系统设计过程中利用了模块化设计方法。换句话说，不同的模块对应于特定的功能，但很少参与不同模块之间的协作和协作。
5系统仿真
无智能补偿电容器集成模块无功补偿控制器和主控制器，使用为不同容量的电容器组优化的开关逻辑线下的模糊控制算法计算电容器开关查找表的模糊推理过程非常复杂。假设STM 32的无功补偿控制器软件在线运行这些模糊推理过程效率很低，控制速度很慢，所以我们通过MATLAB实现模糊控制算法，在线下计算两个输入电压和无功偏差、输出补偿电容以及相应的电容器开关查找表；无功补偿控制器嵌入式软件包含一个汇总的开关查询表，使您能够根据电压和无功偏差的变化立即确定相应的补偿电能，从而提高软件运行效率。
6提高功率因数的两种常用措施方法，提高自然功
6.1提高自然因数的方法：
第一，恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。第二，对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法。
6.2人工补偿方法
配电变压器低压侧安装并联补偿电容器的补偿方式，采用加装补偿电容器的补偿方式。但在补偿中应注意两点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。②功率因数越高，每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
结束语
电力系统中，无功平衡实行分层分区、就地平衡的原则，可有效降低变压器和输电线路的损耗，提高供电效率，改善供电质量。工程设计中，通过在各电压等级变电站配置适量的的无功补偿装置，避免各电压等级电网之间大量无功交换，避免长距离输送无功。变电站内装设的感性和容性无功设备的容量应根据主变容量及负载率、各电压等级出线规模以及线路长度计算得到。
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论文作者:刘志红,高辉
论文发表刊物:《中国电业》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/1
标签：低压论文; 电压论文; 电容器论文; 电网论文; 功率因数论文; 系统论文; 电流论文; 《中国电业》2019年第13期论文;