智能配電網無功電壓控制系統研究及應用

魏靖 龔新勇 龍玉英 鄧成蘭 姚朝

（云南電網有限責任公司昆明供電局 云南省昆明市 650000）

智能配電網無功電壓控制系統的實現在很大程度上可以改善以往中低壓配電網無功與電壓控制過程存在的不足問題，并且可以最大限度地提高無功電壓系統智能化運行水平。目前，智能配電網無功電壓控制系統已經成功應用于城市電網建設工作當中，根據實際情況來看，該系統的推廣與應用有效地從末端源頭上緩解了傳統配電網低電壓問題，同時進一步加強了系統電壓的合格質量。一方面，智能配網無功電壓控制系統的成功推廣與應用，用戶的用電需求可以得到有效滿足，且系統運行期間一旦達到負荷動態變化，無功就地平衡，達到節能降耗效果。另一方面，智能配網無功電壓控制系統的示范應用在很大程度上可以深化中低壓配電網無功設備的應用質量與管理效率。鑒于智能配電網無功電壓控制系統的重要性，我們必須對其進行重點研究。

1 智能配電網無功電壓控制系統的應用特點分析

關于智能配電網無功電壓控制系統的應用問題，目前尚未存在科學、完整的治理系統，能夠解決配電網電壓質量、無功優化等問題。為進一步解決上述問題，研究人員需要按照協調控制與治理原則，構建科學、合理的智能配電網無功電壓控制系統體系，為智能配電網的安全運行提供保障[1]。結合當前情況來看，智能配電網無功電壓控制系統的應用特點可以歸納為以下幾點：

（1）智能配電網無功電壓控制系統可以結合現場實測數據，實現優化計算與運行分析過程。研究人員需要重點針對智能配電網無功電壓控制系統中合適位置設置科學、合理的參數數據，目的在于確保配電網線路調壓、無功補償等裝置實現安全運行目標。

（2）智能配電網無功電壓控制系統可以針對運行參數問題實現實時監測要求。該系統運行期間主動結合自動化技術與智能化技術，實現對電網電壓、電流以及功率等參數的實時監測過程。與此同時，智能配電網無功電壓控制系統中的智能識別功能可以篩選出有效數據，為系統安全運行提供保障。除此之外，智能配電網無功電壓控制系統可以按照智能判斷要求，整合與分析數據并得出最優策略，確保配電網損耗問題得以減少[2]。

2 智能配電網無功電壓控制系統的總體規劃方案分析

2.1 運行要求

圖1：智能配電網無功電壓控制系統整體布局圖

目前配電自動化系統在建設與運行管理方面尚未達到成熟標準，在系統運行經驗與管理經驗方面比較欠缺。因此，要想全面實現配電自動化系統安全運行，研究人員必須重點針對電壓控制的實時性問題以及可靠性問題進行統籌規劃與合理部署[3]。最好可以從子系統單獨建設方面入手，也就是說本文所述的智能配電網無功電壓控制系統。關于智能配電網無功電壓控制系統整體結構情況，主要可以參照圖1。一般來說，智能配電網無功電壓控制系統在運行要求與管理方面，應該嚴格按照下述標準進行規劃與分析。具體如下：

電容器組、線路調壓器以及分布式光伏等應該按照智能配電網無功電壓控制原則以及運行要求進行合理設置。同時，在配變側方面應該從電容器組與有載調壓分接頭等方面進行合理設置。但是介于當前線路調壓器安裝難度較大的影響，因此當前智能配電網無功電壓控制系統在結構組成方面，暫不考慮線路調壓器裝配問題[4]。除此之外，關于智能配電網無功電壓控制系統的管理問題，建議研究人員應該結合示范區域實況，合理配置無功電壓控制、控制器等裝置。需要注意的是，關于新型無功補償控制裝置的配置與安裝問題，建議研究人員應該根據實際情況進行合理部署。

2.2 建設思路

關于智能配電網無功電壓控制系統的建設思路問題，建議研究人員應該從系統現場示范實施技術路線與現場示范的通信通道建設等方面進行部署與規劃，以期可以為該系統的高效運行提供保障。

（1）在系統現場示范實施技術路線方面，建議研究人員應該根據智能配電網無功電壓控制系統示范運行情況，合理規劃典型線路問題。規劃過程中，研究人員應該根據系統運行特點，如負荷特性、有功負載、電壓波動等特點進行統籌規劃與合理部署。重點針對饋線控制問題進行研究與分析，如配網AVQC 主站系統可以針對子站運行問題進行監控與管理，目的在于確保該系統與其他配網系統之間可以實現安全運行與信息交互、共享等功能[5]。

（2）在現場示范通信通道的建設問題建議研究人員應該按照智能配電網無功電壓控制系統運行原則及要求，構建科學、合理的通信信道。建議研究人員可以按照現場實際情況規劃科學、合理的方案。結合實踐經驗來看，現場示范通信通道建設工作可以從下述方面著手：對于配電自動化覆蓋的區域，現場研究人員應該按照配電自動化系統通信通道運行原則，確保各個系統間可以實現合理銜接。如可利用工業以太網等進行建設。在通信設置方面可以優先運用加密的無線公網方式進行加密處理。

2.3 規劃部署

顧慮到電力系統生產網絡的原則及要求，重點針對智能配電網無功電壓控制系統的設計問題進行統籌規劃與合理部署，一般多設置在網絡安全I 區當中。系統構建方面應該按照兩層決策模式。按照調度端系統運行要求，確保配網無功電壓全局優化目標得以實現。在功能構建方面應該按照監視系統與報表系統等運行原則，合理規劃與部署分布式架構體系，在模式選擇上建議應該優先采取C/S 模式。

為確保智能配電網無功電壓控制系統數據統計安全，研究人員應該根據配電網無功電壓控制系統運行情況，針對III 區部署配置問題進行研究與分析。與此同時，重點針對智能配電網電壓控制系統運行問題進行統籌規劃與合理部署，最好可以按照遠程控制原則，確保該系統的數據分析功能與管理功能得以實現、此外，智能配電網無功電壓控制系統運行期間研究人員應該做好智能化管理工作，針對系統數據運行問題進行整合與分析，以期可以為后期運行管理提供決策支持。如圖1 所示。

3 智能配電網無功電壓控制系統的應用實例及效果分析

3.1 應用實例

某縣城110kV 星橋變的10kV 出線繡園配變79 臺。其中，公變59 臺、專變20 臺，額定容量為10.357 MV·A。結合現場實際調查結果來看，當前繡園線有功功率波動與無功功率波動問題比較明顯。如配電網用戶電壓波動問題異常，且用電高峰期無功補償不足，導致低電壓問題頻頻發生，并主要集中在末端線路位置當中。為及時改善這一問題，管理人員主張按照智能配電網無功電壓控制系統的應用原則及要求，緩解電能損耗問題以及質量問題。根據實際情況來看，現場通過應用智能配電網無功電壓控制系統，基本上取得了下述成效。

3.2 應用效果

（1）系統受端電壓以及線路電壓得到了明顯改善，在供電質量方面取得了穩步建設成果。其中，在有載調壓變與線路調壓器等設備方面，調壓效果顯著，比較適用于當前線路運行工作當中。另外，無功補償類設備在線路調壓質量表現的較為良好，能夠有效適應處于長期運行的線路當中。

（2）系統整體功率因素明顯加強，在功率損耗問題也明顯減少。其中，線路電容器類設備在容量表現方面比較充足，在投入方式上采取整組投入，確保補償效果。同時，合理利用低壓SVG 類設備，目的在于確?？梢詫崿F連續調節功能。在配變段運行方面基本上也可以實現無功就地補償功能，可控程度較高。需要注意的是，電力電子設備運行期間本身存在能耗問題，在功率損耗問題可能會存在偏高問題，比較適用于治理配變工作中，如無功、諧波等[8]。

（3）系統電能質量與供電可靠性明顯加強。其中，諧波治理方面主張運用有源濾波器，確保諧波電壓含有率與電流含有率得以滿足預期要求。根據現場測試結果來看，治理后諧波電壓含有率明顯下降，可以達到0.9%左右，諧波電流可以達到3.8%左右。從這一組數據可以明確，治理效果比較明顯。除此之外，治理前三相電流不平衡問題比較明顯，治理之后平衡度保持在恒定水平，效果比較顯著。

（4）設備自動化運行程度明顯加強。智能配電網無功電壓控制系統可以對配網運行過程實現智能化監督與管理，目的在于促使配網運行始終處于安全、穩定的運行狀態當中。同時，在供電可靠性與質量穩定性方面基本上達到了預期要求，整個配網管理水平得到了顯著加強。

4 結論

總而言之，智能配電網無功電壓控制系統的推廣與應用，至少可以從提高配電網無功電壓協調控制能力、實現節能降耗運行效果等方面深化該系統的運行質量。與此同時，通過改變主變調壓可以有效緩解以往系統運行期間存在的局限問題，如充分利用調壓裕度，確?！翱蛻舳穗妷汉细瘛蹦繕说靡皂樌麑崿F。最重要的是，智能配電網無功電壓控制系統運行期間可以實現無功優化補償要求，減少無功電流引發的電能損耗問題，確保系統運行質量得以滿足預期目標。鑒于智能配電網無功電壓控制系統的重要性，建議研究人員與管理人員應該立足于配電網建設實際情況，科學規劃與部署智能配電網無功電壓控制系統運行方案，從根本上確保系統運行安全。