基于靈敏度分析法的地區電網感性無功補償方案研究

（1.桂林供電局廣西桂林,廣西 桂林541002；2.百色供電局廣西百色,廣西 百色533000）

（1.桂林供電局廣西桂林,廣西 桂林541002；2.百色供電局廣西百色,廣西 百色533000）

本文介紹了一種基于靈敏度分析法的電網感性無功補償研究方法，并以桂林電網為例，通過電壓靈敏度分析法找出合適的補償點及補償容量，并通過BPA計算軟件進行算例分析驗證，進而找出了解決桂林電網220kV系統電壓長期偏高越上限的根本途徑，同時也驗證了該研究方法的可行性及有效性。

靈敏度；感性無功并聯電抗器；相互影響

0 引言

桂林電網屬位處廣西電網末端，通過500kV桂林站、220kV永福電廠及220kV沙侯線、沙擋線、城田I線與廣西主網相聯。由于地域面積廣，負荷分散的原因，導致桂林電網220kV長線路較多，如220kV沙侯線為143.97km、桂凱線為109.3km等，大量的長線路存在產生了大量的充電無功功率，而桂林屬于旅游城市，負荷消納無功功率的能力有限，進而導致網內豐小方式下220kV層面容性無功裕度達到214.2Mvar，也是220kV系統無功電壓長期偏高越限的根本原因。而解決220kV電壓偏高的根本途徑就是在220kV層面裝設并聯電抗器，用于補償大量的容性充電無功功率，將220kV電壓調整至合格范圍內，則110kV及以下電網的電壓問題就迎刃而解了。以下介紹靈敏度分析方法的原理及基于靈敏度分析法開展的感性無功補償研究。

1 靈敏度分析

1.1 負荷站無功功率對電壓變化的靈敏度

靈敏度一般指以狀態向量表征的系統運行狀況對控制向量和擾動向量變化的敏感程度。潮流計算的靈敏度方程可表示為

式中 JH、JN、JJ、JL 為潮流方程中的雅克比分塊矩陣；為節點電壓相角偏差量，這里定義ΔU為節點電壓偏差量與該節點電壓幅值之比；ΔP、ΔQ分別為系統的有功和無功功率偏差。

經推導，可得無功功率偏差對節點電壓偏差存在以下關系

由式（2）可確定無功功率偏差對于節點電壓偏差的影響效果。

1.2 節點間的相互影響

在同一電氣網絡中，各電氣部分間聯系緊密，因 此對單一節點進行補償的同時，需考慮與其存在電氣聯系的節點對該節點不同程度的影響。這樣求得的無功功率偏差量才相對準確，同時按偏差量進行補償才能將電壓調整至合格范圍內。在靈敏度分析中，單一節點電壓變化對其它節點注入無功的影響可以通過靈敏度矩陣中非對角線上的靈敏度數值得到反映。如某一區域中有N個節點，則每個節點的無功功率偏差量為

2 感性無功配置地點及容量選擇

桂林電網的四種典型運行方式中，小方式下的無功過剩致電壓偏高問題嚴重。以2014年6月15日豐小運行方式和2013年12月15日枯小運行方式下的無功電壓和負荷數據見附表1-1、附表1-2，現以桂林電網豐小、枯小方式下的潮流結果，并基于靈敏度分析的方法進行感性無功補償容量及節點的規劃。

附表1-1 網內220kV變電站220kV側電壓值和負荷情況

附表1-2 桂林網區與主網間連接線路的潮流情況

選擇無功補償節點和容量的原則要適中，要利于控制策略的實施，保證同一電氣網絡中各站點有足夠的無功儲備進行無功控制調節。根據“電壓無功綜合靈敏度”選擇合適的補償節點，保證補償節點的分布均勻，避免無功功率的跨區穿越，實現“分層分區，就地平衡”的原則。

電壓無功靈敏度反映的是節點無功注入與節點電壓幅值之間的關系，以某一節點處電壓幅值變化ΔU對另一節點處無功功率變化ΔQ的靈敏度來表示兩個節點間的電氣距離，電氣距離越小，節點間無功對電壓的影響力越大。

通過計算分析得出需在220kV擋村站、大豐站、瑤鄉站三個站點裝設并聯電抗器進行感性無功補償，且補償量分別約為60、60、40Mvar，考慮到經濟問題此處選取了固定式感性無功補償裝置。

3 算例分析驗證

以2014年6月15日豐小運行方式數據為基礎，對桂林電網220kV系統電壓在擋村、大豐、瑤鄉三個站點補償相應容量的感性無功前后兩種情況進行潮流計算分析，進而得到各站點補償前后電壓對比表，詳見附表2所示，及電壓受感性無功補償后的靈敏度示意圖，如圖1所示。

通過數據及示意圖可知，在擋村站、大豐站、瑤鄉站分別投入60MVar、60MVar、40MVar的方案，可以將三個站點區域內的節點（侯寨、擋村、大豐、蘇橋、飛虎、瑤鄉、茶江和田嶺站）母線電壓值控制在234kV以下，僅南塘、和平和凱歌略有越限，后期待220kV渡江站投產后，可考慮在渡江區域配置感性無功可有效降低南塘和凱歌電壓水平。總體來說達到了預期效果，有效的降低了桂林電網220kV系統的無功電壓水平，使電壓能夠維持在一個良好的范圍。

附表2 各站點補償前后電壓對比表

附圖1 各站點電壓對感性無功的靈敏度

4 結論

隨著電網的發展，規劃設計中往往忽略了對感性無功配置的需求，這也就導致了類似桂林電網等處于主網架末端電網的220kV系統無功電壓偏高越限的問題。本文介紹了一種基于靈敏度分析法的地區電網感性無功補償方法，為地區電網感性無功補償研究提供了一種可行的方法，也為其他地區電網解決類似問題提供了參考。

[1]黃鑌，許婧，李文云.220kV及以下電網感性無功補償容量初探[J].電網技術,第33卷19期.

[2]劉君華，方鴿飛，呂巖巖.基于靈敏度法確定無功補償地點[J].電力系統及其自動化學報,第18卷第4期.

[3]張勇軍，劉翰林，朱心銘地區電網感性無功補償優化配置方法[J].電網技術,第35卷第11期.

基于靈敏度分析法的地區電網感性無功補償方案研究

趙彥歌1,楊彥亞2