10kV 配電網無功優化自動化控制系統設計分析

摘 要：從某種程度上來說，無功優化自動化控制的主要工作原理是在電網當中進行并聯電容器等無功補償設備安裝以后，通過這些設備來進行感性電抗所消耗的無功功率達到供給，進而使得線路所輸送的無功功率得到很大程度的降低，進而有效地降低電能的損耗。因此，對于有效地提高電力系統運行的穩定性與確保其正常穩定運行具有著非常重要的作用。從經濟效益來看，是一項投資金額少，經濟效益好的降損節能的科學技術措施。

關鍵詞：無功優化；10kV配電網；自動控制；系統設計

1 關于10kV配電網無功優化自動化控制系統的發展與簡介

隨著我國綜合國力的不斷加強，科學技術水平也得到了很大程度的提高，人們也開始對10kV配電網的無功補償技術進行了大力的研究，也取得了一定的成效。目前我國的變電站調度自動化（SCADA）系統已經得到了較為廣泛的應用，因此，通過SCADA系統提供的有限的線路運行參數以及補償電容器運行現場的電壓來自動控制電容器的投切，進行動態補償。從當前應用較為廣泛的無功優化自動化系統來看，其重要地位的是運行于調度中心上位機，發揮著補償器綜合協調遠程投切控制的重要作用。由于變電站每條饋線可能同時運行多臺補償器，這些補償器之間相互獨立，不存在信息交換，所以上位機無功優化自動化控制系統需要結合線路運行的聚義狀況，協調各個補償器進行運行。

2 10kV配電網中無功優化自動化控制系統設計的應用實踐

2.1 確定補償點以及補償容量

通常情況下，10kV配電網有功損耗主要是由有功電流與無功電流產生，通過在線路上面安裝補償電容器，能夠在很大程度上降低無功電流。因此，補償節點與補償容量的確定是相當重要的一個內容，這是確保能夠達到預期目標的重要內容，當前，相對而言比較有效的一種方式就是基于非節點的補償算法，也就是通過遺傳算法并行尋優的特征，進而得到最佳補償位置與補償容量。

2.2 確定補償的具體位置

需要注意的是，10kV無功補償裝置的位置確定也是相當重要的一項工作，其對于預期目標的正常實現有著非常重要的影響。所以，在安裝地點位置確定的過程當中必須要遵循無功就地平衡的原則，應該把減少主干線上的無功電流作為工作的重點，根據作者的講演，一條線路上面，如果安裝一臺無功補償柜，通常情況下，其安裝位置是在線路負荷的三分之二的地方，積極采取有效地措施，科學合理的進行無功補償容量的配置，合理地確定電容器裝設的地點，可以有效的提高電壓的質量，使得線路損耗得以大幅度地降低。

2.3 無功補償技術方面的具體要求

在10kV配電網當中，無功補償技術參數及其要求主要關系到以下幾點內容：第一點，泄漏比距：≥24mm/kV；第二點，投切開關：高壓真空接觸器；第三點，接線具體型式：單星型，中性點不接地；第四點，電容器組帶自放電電阻：電容器組的剩余電壓在5分鐘之內由工作電壓降至50V以下，10分鐘之內放電完畢；第五點，線路用電流互感器：LZKW-10型開啟式；第六點，箱體：不銹鋼。

2.4 管理與維護

無功補償技術設備的管理以及維護也是相當重要的一個工作，其對于確保順利的實現預期的補償效果有著至關重要的影響。所以，在10kV無功補償裝置安裝結束以后，應該第一時間做好現場的管理，認真嚴格的檢查裝置是否按照設置的方式方法與參數來展開的自動投切，另外，還應該認真仔細的做好變電站的檢查。

2.5 提高電壓的質量

因為在線路當中有阻抗的存在，所以，在負荷電流流過的時候會出現電流損耗，結合我國相關規范的要求，要保證高壓供電線路電壓的損耗控制在線路額定電壓的百分之七的范圍之內，同時，對于視覺有著嚴格要求的照明電路降低到百分之二到三，如果線路的電壓損耗沒有控制在規定的范圍之內，就應該結合實際情況適當的增加導線的截面，從而使其能夠達到電壓損耗的要求。

電壓損耗計算公式：u%=LU%P30

u%-電壓損耗的百分數可以結合導線截面與負荷功率因數查表求得；P指的是線路負荷（KW）；L指的是線路長度（KM）。

3 無功補償容量的選擇——根據配電變壓器的具體容量進行補償容量的確定

在配電變壓器低壓側安裝電容器的過程當中，應注意以下要點：在輕負荷的時候，避免向10kV配電網倒送無功，確保達到較為理想的節能效果，配變容量根據下列公式進行計算：

Qc=（0.10～0.15）Sn（kVar）

Sn-配變容量kVA

通過上文的分析，得出的一個重要結論就是，在進行無功補償設備配置的時候，一定要做到嚴格的按照統籌規劃、科學布局、就地平衡的原則，應該確保降損與調壓這兩方面的有效結合，真正的將降損作為主要工作目標，同時，還應該注意做到集中補償與分散補償兩者之間的結合，將分散補償作為主要對象。

4 無功優化自動化控制的目的與效果

4.1 補償無功功率，促進功率因數的有效提高

在電網運行的過程當中，因為其中有很多非線性負載的運行，會在很大程度上增加有功功率的損耗，在負荷電流通過線路與變壓器的時候，將會有電能損耗的出現，從電能損耗的表達式可以發現，在線路以及變壓器輸送的有功功率保持不變的情況下，線路損耗和功率因素的平方是呈反比例的關系。由此可知，功率因素如果月底，那么所需要提供給電網的無功也就越多，線路損耗也就越大。所以說，在受電端進行無功補償裝置安裝以后，能夠在很大程度上降低負荷的無功功率損耗，從而使得線損耗得到很大程度的降低。

4.2 促進設備供電能力的有效提高

通過P=S.COS？準能夠發現，在設備的功率S固定的情況下，在功率因數COS？準提高的情況下，上式當中的P也會不斷地增大，電氣設備的有功功率也就提高了。

4.3 降低電網中的功率損耗與電能損失

從公式I=P/（3.U.COS？準）可以看出，當有功功率P固定不變的時候，負荷電流I與COS？準這兩者之間的關系為反比例關系，當無供補償裝置確定了以后，功率因素會有很大程度的提高，這個時候，線路當中的電流降低，功率損耗也降低。

5 結束語

綜上所述，我國的無功補償技術水平已經得到了很大程度地提高，然而，不可否認的是，在其他方面還有很多需要進步的方面，這需要廣大的電力工作人員不斷努力，盡量快速的摸索出配電網無功補償技術措施與方案，將所研究的內容真正的運用到具體的實踐過程當中。同時，在工作的過程當中，還應該做到具體問題具體分析，進而保證無功補償技術可以朝著更好的方向發展，從根本上提高電網的利用效率，真正地降低損壞。

參考文獻

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作者簡介：劉永飛，男，內蒙古土右旗，助理工程師，內蒙古鐵路運營管理集團有限責任公司，研究方向：鐵路電氣化、電力鐵道供電、10kV電力供配電系統。