農村配電網線路無功補償優化探析

王 亮

（云南電網公司昭通供電局，云南 昭通 657000）

當前，電網無功優化補償的重要性也日益增強，難度也日益加大。配電網作為電能配置的末端環節覆蓋區域，其損耗占全網總損耗的40%。無功補償是降低網損和改善電壓質量的有效手段。長期以來，無功電源優化配置主要在網絡規劃方面考慮，運行期間很少考慮無功補償設備的優化投切。安裝于10kV配電線路上的分散補償電容器多數是固定補償電容器。規劃階段配置的無功電源及容量只能說是為提高電網運行水平、降低網損創造必要條件。只有在配電網運行期問根據不同的負荷水平，通過實時的控制系統優化各種無功補償設備的投切，實現全網無功優化調度，才能充分發揮網內各點、各種無功設備的功能，挖掘現有設備潛力，得到最好最優的無功優化效益。

1 農村配電網無功基本特點與現狀

農村配電網有其自身的特點，供電半徑普遍較長，且負荷分散。由于農村受春季排灌等影響，農村配電網的負荷還有一個重要的特點就是具有一定的季節性和時段性，無功負荷的波動較大。

近些年國家投入大量的資金進行農村電網的建設和改造，無論在網架結構上，還是在設備優化及運行方式優化上，都已取得了明顯的根本性的改變，但是無功優化卻始終滯后于電網建設。目前農村配電網無功優化的現狀是，無功補償設備偏少、陳舊，無功缺額還比較大；無功補償裝置的配置不合理，目前主要采用的補償方式是在變電站二次側集中補償，配電線路的線損和末端電壓很低的問題仍未得到有效解決；無功補償裝置的自動化程度低，隨器補償、線路分散補償大多數采用固定補償，不能做到實時監控，不能滿足農網無功負荷的季節性和時段性強的特點。

2 農村配電網線路無功優化智能系統的實施

農村配電網的隨機補償、隨器補償和變電站集中補償，在相關文獻中有許多報道，技術上已基本成熟而本文研究的重點是農村配電網10kV線路無功優化智能系統。10kV線路分散補償智能系統采用的是按電壓投切布點，電壓型遠程控制方式。調度室里的上位機，根據線路各電容器投切裝置經GPRS上傳的實測電壓和投切情況，以及變電站出口(線路首端)功率因數值和無功功率值，判斷集中處理后，直接整定上下限值，由調度室發出各線路電容器投切裝置的投切命令。達到電壓和功率因數雙控的目的。

2.1 系統概述

無功優化自動化系統采用DotNet技術進行開發，以C/S架構的方式運行。運行在客戶端的系統可隨時與服務器交互，監視線路上各補償裝置的運行狀態。運行在服務器上的系統通過局域網獲取調度自動化系統中線路的首端參數，同時通過GPRS與現場的補償裝置通信，控制或獲取工作現場補償裝置的運行狀態。系統服務器端將獲取的實時數據存儲在數據庫中，數據庫采用SQLServer2005進行設計與管理。系統客戶端可對存儲于數據庫中的數據進行分析與統計，并可生成統計報表或以Excel文件的形式導出。

2.2 系統功能

系統在設計時充分考慮到了軟件的可操作性、易用性等，并且界面友好。軟件系統實現了無功補償裝置運行狀態實時更新顯示，以線路為單位統計選定時間內補償裝置的投切狀態變換，統計選定時間內線路上投切容量，查詢指定時間內指定統計范圍內的投切記錄等。本文主要就本系統在某農電的實施來論述其功能，具體如下：

（1）拓撲維護。考慮到線路改造或移動補償裝置的位置等因素，將系統設計成可允許用戶維護的方式。用戶可以在配網結構發生變化或增減電容器時，通過系統提供的拓撲維護功能增減變電站、線路和電容器，并可以指定電容器和線路之間的關系，電容器的補償方式，以及線路和變電站之間的關系。對于以靜態方式進行補償的電容器，系統提供了手動錄入投切事件接口。用戶只需在拓撲窗格中選定指定的靜態補償電容器，即可為其錄入投切狀態變化事件。

（2）系統運行狀態實時更新。系統的服務器端實時獲取調度自動化系統中線路首端運行參數，并根據線路狀態遠程控制自動投切裝置的投切動作。而當投切裝置動作后，系統服務器端將該事件通知給系統的客戶端，系統的客戶端接到通知后，將會更新客戶端的運行狀態顯示，同時將投切事件記錄在數據庫中，用于作為統計數據的來源。

（3）投切事件查詢與容量統計。系統用戶可以通過指定查詢時間，并選定查詢線路的方式查詢某條線路上的所有電容器在某一天的運行狀態變換，并同時在圖中繪制出無功變化曲線，以及投切曲線。以直觀的方式支持用戶分析系統的運行狀況。此外，對手動投切電容器的投切管理，根據無功功率曲線，保證投入的電容器在無功功率最小時不發生過補償時將其投入運行，并將其投入的時間維護在系統中，并反映在投切曲線上，做到線路所有無功補償設備的統一集中管理。用戶可以年或月為單位，統計指定線路在該時間范圍內的投切容量。統計數據來源于記錄在系統數據庫中的投切事件變化。

（4）數據導出功能。用戶指定查詢或統計條件，可查詢出滿足統計條件的投切事件或統計信息。用戶可將統計信息導出到文本文件或導成Excel文件，便于用戶在Excel系統下對數據進行分析或制作出滿足要求的統計報表。

2.3 無功補償遠程無線集控系統

利用GPRS通信技術，實現對自動裝置的遠程無線監測與數據傳輸。監測儀是以單片16位微處理器和手機芯片技術為核心，集監測、記錄、遠程通信于一體的智能化系統。本系統采用了大規模集成電路技術，高精度A/D變換技術，單片機控制技術和抗干擾技術，具有可靠性高，測量精度高，功能齊全，安裝簡易等特點。系統后臺軟件靈活、安裝簡便、易于操作，運行環境只需Win9x～xp操作系統及通用Access數據庫軟件，不需要單獨維護。

2.4 系統構成

系統由上級遠程主控微機、下級執行微機和遠程通信網絡組成兩級微機控制系統。上級集控微機在調度室集中采集所補償線路的無功功率和功率因數實時數據，根據模糊控制算法計算出所需補償線路需要投入或切除的補償電容器的容量，根據下級執行微機通過遠程通信傳輸的線路各補償點投切狀況和實測電壓確定投切對象后，再通過遠程通信網絡向投切對象發送控制指令調整下級控制執行投切裝置的兩位控制參數(切除上限值/投入下限值)。收到上位機發來的控制目標值后自動投切補償電容器，使線路保持在重負荷時穩定在0.95以上的功率因數，在輕負荷時不會出現過補現象。

結論

農村配電網10kV線路無功補償智能系統，首先按電壓投切方式來確定最佳補償點的位置和容量。控制電容器的自動投切是通過遠程通信技術和網絡技術實現上下位機之間的雙向數據交換，下位機采集各補償點的實測電壓和投切情況傳輸給調度室里的上位機，上位機再集中整合變電站出口的功率因數和無功功率，確定各補償點投切情況，再把投切命令傳輸給下位機，達到了功率因數和電壓的雙控目的。電壓型無功投切裝置，采用了現場取電壓在局調度室獲取無功功率和功率因數的通訊技術，克服了以往投切裝置同時采集電壓、電流使設備體積大、造價高的弊端。同時利用通訊技術把投切裝置安裝點的電壓數據實時監測，有效地替代了為考核電壓單獨安裝電壓監測裝置到現場讀取數據的必要性。

[1]封崇益,陳鑄華.農村配電網線路和設備的防雷接地保護研究.湖南省電力公司中心培訓部.[期刊]湖南電力，2010-04-25.