農(nóng)村配電網(wǎng)線路無功補(bǔ)償優(yōu)化探析

王 亮

（云南電網(wǎng)公司昭通供電局，云南 昭通 657000）

當(dāng)前，電網(wǎng)無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)闹匾砸踩找嬖鰪?qiáng)，難度也日益加大。配電網(wǎng)作為電能配置的末端環(huán)節(jié)覆蓋區(qū)域，其損耗占全網(wǎng)總損耗的40%。無功補(bǔ)償是降低網(wǎng)損和改善電壓質(zhì)量的有效手段。長期以來，無功電源優(yōu)化配置主要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面考慮，運(yùn)行期間很少考慮無功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化投切。安裝于10kV配電線路上的分散補(bǔ)償電容器多數(shù)是固定補(bǔ)償電容器。規(guī)劃階段配置的無功電源及容量只能說是為提高電網(wǎng)運(yùn)行水平、降低網(wǎng)損創(chuàng)造必要條件。只有在配電網(wǎng)運(yùn)行期問根據(jù)不同的負(fù)荷水平，通過實(shí)時的控制系統(tǒng)優(yōu)化各種無功補(bǔ)償設(shè)備的投切，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度，才能充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)、各種無功設(shè)備的功能，挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力，得到最好最優(yōu)的無功優(yōu)化效益。

1 農(nóng)村配電網(wǎng)無功基本特點(diǎn)與現(xiàn)狀

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

近些年國家投入大量的資金進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)和改造，無論在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，還是在設(shè)備優(yōu)化及運(yùn)行方式優(yōu)化上，都已取得了明顯的根本性的改變，但是無功優(yōu)化卻始終滯后于電網(wǎng)建設(shè)。目前農(nóng)村配電網(wǎng)無功優(yōu)化的現(xiàn)狀是，無功補(bǔ)償設(shè)備偏少、陳舊，無功缺額還比較大；無功補(bǔ)償裝置的配置不合理，目前主要采用的補(bǔ)償方式是在變電站二次側(cè)集中補(bǔ)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(bǔ)償裝置的自動化程度低，隨器補(bǔ)償、線路分散補(bǔ)償大多數(shù)采用固定補(bǔ)償，不能做到實(shí)時監(jiān)控，不能滿足農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的季節(jié)性和時段性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2 農(nóng)村配電網(wǎng)線路無功優(yōu)化智能系統(tǒng)的實(shí)施

農(nóng)村配電網(wǎng)的隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和變電站集中補(bǔ)償，在相關(guān)文獻(xiàn)中有許多報道，技術(shù)上已基本成熟而本文研究的重點(diǎn)是農(nóng)村配電網(wǎng)10kV線路無功優(yōu)化智能系統(tǒng)。10kV線路分散補(bǔ)償智能系統(tǒng)采用的是按電壓投切布點(diǎn)，電壓型遠(yuǎn)程控制方式。調(diào)度室里的上位機(jī)，根據(jù)線路各電容器投切裝置經(jīng)GPRS上傳的實(shí)測電壓和投切情況，以及變電站出口(線路首端)功率因數(shù)值和無功功率值，判斷集中處理后，直接整定上下限值，由調(diào)度室發(fā)出各線路電容器投切裝置的投切命令。達(dá)到電壓和功率因數(shù)雙控的目的。

2.1 系統(tǒng)概述

無功優(yōu)化自動化系統(tǒng)采用DotNet技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，以C/S架構(gòu)的方式運(yùn)行。運(yùn)行在客戶端的系統(tǒng)可隨時與服務(wù)器交互，監(jiān)視線路上各補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行在服務(wù)器上的系統(tǒng)通過局域網(wǎng)獲取調(diào)度自動化系統(tǒng)中線路的首端參數(shù)，同時通過GPRS與現(xiàn)場的補(bǔ)償裝置通信，控制或獲取工作現(xiàn)場補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)服務(wù)器端將獲取的實(shí)時數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer2005進(jìn)行設(shè)計(jì)與管理。系統(tǒng)客戶端可對存儲于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，并可生成統(tǒng)計(jì)報表或以Excel文件的形式導(dǎo)出。

2.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時更新顯示，以線路為單位統(tǒng)計(jì)選定時間內(nèi)補(bǔ)償裝置的投切狀態(tài)變換，統(tǒng)計(jì)選定時間內(nèi)線路上投切容量，查詢指定時間內(nèi)指定統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)的投切記錄等。本文主要就本系統(tǒng)在某農(nóng)電的實(shí)施來論述其功能，具體如下：

（1）拓?fù)渚S護(hù)。考慮到線路改造或移動補(bǔ)償裝置的位置等因素，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可允許用戶維護(hù)的方式。用戶可以在配網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或增減電容器時，通過系統(tǒng)提供的拓?fù)渚S護(hù)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(guān)系，電容器的補(bǔ)償方式，以及線路和變電站之間的關(guān)系。對于以靜態(tài)方式進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娙萜鳎到y(tǒng)提供了手動錄入投切事件接口。用戶只需在拓?fù)浯案裰羞x定指定的靜態(tài)補(bǔ)償電容器，即可為其錄入投切狀態(tài)變化事件。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時更新。系統(tǒng)的服務(wù)器端實(shí)時獲取調(diào)度自動化系統(tǒng)中線路首端運(yùn)行參數(shù)，并根據(jù)線路狀態(tài)遠(yuǎn)程控制自動投切裝置的投切動作。而當(dāng)投切裝置動作后，系統(tǒng)服務(wù)器端將該事件通知給系統(tǒng)的客戶端，系統(tǒng)的客戶端接到通知后，將會更新客戶端的運(yùn)行狀態(tài)顯示，同時將投切事件記錄在數(shù)據(jù)庫中，用于作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的來源。

（3）投切事件查詢與容量統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)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(yùn)行狀態(tài)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(tǒng)的運(yùn)行狀況。此外，對手動投切電容器的投切管理，根據(jù)無功功率曲線，保證投入的電容器在無功功率最小時不發(fā)生過補(bǔ)償時將其投入運(yùn)行，并將其投入的時間維護(hù)在系統(tǒng)中，并反映在投切曲線上，做到線路所有無功補(bǔ)償設(shè)備的統(tǒng)一集中管理。用戶可以年或月為單位，統(tǒng)計(jì)指定線路在該時間范圍內(nèi)的投切容量。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的投切事件變化。

（4）數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。用戶指定查詢或統(tǒng)計(jì)條件，可查詢出滿足統(tǒng)計(jì)條件的投切事件或統(tǒng)計(jì)信息。用戶可將統(tǒng)計(jì)信息導(dǎo)出到文本文件或?qū)С蒃xcel文件，便于用戶在Excel系統(tǒng)下對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或制作出滿足要求的統(tǒng)計(jì)報表。

2.3 無功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無線集控系統(tǒng)

利用GPRS通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對自動裝置的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)測儀是以單片16位微處理器和手機(jī)芯片技術(shù)為核心，集監(jiān)測、記錄、遠(yuǎn)程通信于一體的智能化系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用了大規(guī)模集成電路技術(shù)，高精度A/D變換技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)和抗干擾技術(shù)，具有可靠性高，測量精度高，功能齊全，安裝簡易等特點(diǎn)。系統(tǒng)后臺軟件靈活、安裝簡便、易于操作，運(yùn)行環(huán)境只需Win9x～xp操作系統(tǒng)及通用Access數(shù)據(jù)庫軟件，不需要單獨(dú)維護(hù)。

2.4 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由上級遠(yuǎn)程主控微機(jī)、下級執(zhí)行微機(jī)和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)組成兩級微機(jī)控制系統(tǒng)。上級集控微機(jī)在調(diào)度室集中采集所補(bǔ)償線路的無功功率和功率因數(shù)實(shí)時數(shù)據(jù)，根據(jù)模糊控制算法計(jì)算出所需補(bǔ)償線路需要投入或切除的補(bǔ)償電容器的容量，根據(jù)下級執(zhí)行微機(jī)通過遠(yuǎn)程通信傳輸?shù)木€路各補(bǔ)償點(diǎn)投切狀況和實(shí)測電壓確定投切對象后，再通過遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)向投切對象發(fā)送控制指令調(diào)整下級控制執(zhí)行投切裝置的兩位控制參數(shù)(切除上限值/投入下限值)。收到上位機(jī)發(fā)來的控制目標(biāo)值后自動投切補(bǔ)償電容器，使線路保持在重負(fù)荷時穩(wěn)定在0.95以上的功率因數(shù)，在輕負(fù)荷時不會出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象。

結(jié)論

農(nóng)村配電網(wǎng)10kV線路無功補(bǔ)償智能系統(tǒng)，首先按電壓投切方式來確定最佳補(bǔ)償點(diǎn)的位置和容量。控制電容器的自動投切是通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)交換，下位機(jī)采集各補(bǔ)償點(diǎn)的實(shí)測電壓和投切情況傳輸給調(diào)度室里的上位機(jī)，上位機(jī)再集中整合變電站出口的功率因數(shù)和無功功率，確定各補(bǔ)償點(diǎn)投切情況，再把投切命令傳輸給下位機(jī)，達(dá)到了功率因數(shù)和電壓的雙控目的。電壓型無功投切裝置，采用了現(xiàn)場取電壓在局調(diào)度室獲取無功功率和功率因數(shù)的通訊技術(shù)，克服了以往投切裝置同時采集電壓、電流使設(shè)備體積大、造價高的弊端。同時利用通訊技術(shù)把投切裝置安裝點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測，有效地替代了為考核電壓單獨(dú)安裝電壓監(jiān)測裝置到現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù)的必要性。

[1]封崇益,陳鑄華.農(nóng)村配電網(wǎng)線路和設(shè)備的防雷接地保護(hù)研究.湖南省電力公司中心培訓(xùn)部.[期刊]湖南電力，2010-04-25.