基于信息集成的農村配電網無功優化

摘 要：在分析農村配電網的無功補償需求及補償難點問題上，提出了由分布式電氣量測量裝置與配電自動化系統進行信息集成的無功補償方案。該方案將廣域測量與控制技術應用于配電網絡，可以根據電力負荷的實際變化，合理選擇補償方式和補償容量，使無功補償更經濟更合理。

關鍵詞：配電網 信息 集成 無功 補償

中圖分類號：TM926文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0070-01

隨著配電網中電力電子設備的迅速增加和電力負荷的快速增長，電能質量問題日益突出。由于電網中存在著大量的感性負載，需吸收電網的大量無功能量，為了改善電能質量，需要對系統進行無功補償，保證電網有功功率的充分利用，提高系統的供電效率和電壓質量，減少線路損耗，降低配電線路的成本，保證用電設備的正常運行[1]。

當前農村配電網的無功優化主要是針對農網的負荷存在“兩低一高”的特點，即負荷率低、功率因數低、同時率高。農村電網需要進行無功補償，其補償方式為：首先進行低壓無功補償，即隨機、隨器和隨負荷補償；在低壓補償不足的情況下，安裝線路電容器，進行線路補償；最后實施變電所集中補償。

農網中10 kV饋線數量較多，規模較大，分支多、節點多，將整個中壓網作為整體進行無功優化很不現實。220 kV及以上電網中發電廠及樞紐變電站進行電力系統的無功優化，可通過同步相量測量單元（PMU）、高速數字通信設備及電網動態過程分析設備進行信息集成加以完成。由于造價原因，該方案并不適合于農村電網，但農村配電網絡同樣可應用廣域測量及信息集成技術[2]。

故障指示器就是一種安裝在架空線路上、電力電纜及開關柜母線排上，用于指示故障線路、定位故障區域的裝置。但是由于目前FCI因其設計功能所限，它主要用于相間短路指示。如能利用該元件可實現無功功率的分析計算，可大大提高農村配電網無功優化的水平。

該文主要介紹利用配電網中FCI這一分布式裝置基于信息集成的無功優化的具體方法。

1 農網無功補償難題

無功補償容量計算通用公式如下：

式中——補償容量變化量，單位kar；

——配變容量，單位kVA；

γ——負荷率，為百分數；

——原功率因數；

——目標功率因數。

由于農村電網目前還沒有采用實時測量無功功率的裝置，而只能紀錄用戶的月用電度，所以不可能直接得到供電臺區無功功率；根據現有的電力系統高級管理軟件只能實時紀錄線路的日負荷數據，其中也只有線路電壓、電流、有功功率、無功功率數據，并無配變功率因數值。根據現有的用戶月電度和線路日負荷數據是無法得到負荷率γ、和。這樣農村電網計算補償容量遇到了很大困難，這也成為困擾農網技術人員的技術難題。

只有測得農村配電網各分支節點的電氣量參數，才能尋找出10kV配電線路的負荷變化的季節性特點及每日峰谷負荷的變化規律，進行合理的負荷預測，設計出相應的監測與控制軟件，從而對電容器的投入與退出進行自動控制。

2 信息集成方案

面向數據通信信息交換的通信體系是實現智能配電網的關鍵，而廣域測量與數據交換是建設配電網廣域測控體系和實現電網智能化的重要基礎。新型信息集成方案采用就地信息合并控制單元LIMCU實現與附近各故障指示器之間的信息集成。通過擴展FCI的功能使其具有較為強大的數據采集能力，并能借助數據傳輸系統實現無線的雙向通訊，這樣上傳的數據可以作為配電自動化DA系統判斷的依據，從而對整個農村配電網實現無功優化。

以圖1為例，圖中1～9代表9組FCI（每組三只），C1～C5代表著安裝于主干線或分支線上的補償電容器。在該配電線路出現功率因數變化時。各FCI與各LIMCU進行信息交互，能立即上報DA有關本LIMCU對于無功補償的就地分析結果。DA對于全網無功進行綜合判斷后，做出投入或退出某臺電容器的操作。

在該信息集成方案中，通過FCI個體，可測得每相電流、電壓量值，經時鐘同步后，借助于LIMCU綜合得出就地無功補償計算結果，并及時上傳至DA。DA接受到相應信息后，利用后臺的無功優化計算軟件，及時準確地確定全網無功優化方案。全網無功優化的實現將有助于實現以下效益：有效地提高全網供電電壓；線路損耗全局性降低，取得明顯的降損節能效益；整個網絡無功得到優化；減少設備動作次數，延遲設備壽命；投資少，回報率高；有效提高無功電壓管理水平。

3 結語

信息集成是智能電網發展的總體趨勢。通過信息集成化處理，有助于優化全網無功補償策略，來達到對無功補償合理控制的目的。值得注意的是：根據無功補償電容器組的容量，應設計合理的電容器組投切策略，防止電容器出現補功率倒送現象。通過信息集成來優化無功補償，不僅充分利用了FCI與LIMCU的測量、運算以及控制功能，還簡化了硬件配置，減少電路中互感器裝置的數目以達到精簡投資目的。最后對信息進行集成化處理，對節能減排、發展低碳經濟、提高經濟效益和社會效益具有至關重要的意義。

參考文獻

[1]王兆安，楊君，劉進軍.諧波抑制與無功功率補償[M].北京：機械工業出版社， 1998.

[2]陸一鳴，劉東，柳勁松.智能配電網信息集成需求及模型分析[J].上海交通大學，2010，4（8）：1-4，96.