淺析10kV 配電網的無功優化及自動化控制

佛山市順德區江南電力安裝工程有限公司 廣東佛山 522031

摘要：lOkV的配電線路展開優化設計進而達到節能的目標是電力行業所面臨的最大難題，對10kV 配電網無功優化自動控制系統進行設計，對無功補償的原理與具體設計方案進行闡述，本文對10kV 配電網無功優化自動化控制系統的設計，旨在提升用電效率，促進現代配電系統的經濟效益與社會經濟的可持續發展。

關鍵詞：電力電網；10kV 配電網；自動化控制；無功補償

目前，在我國現有的電力系統之中，lOkV電壓等級的輸變電系統是全部配電系統的重要部分，直接與用戶展開連接。因為整個配電線路比較長，覆蓋面非常廣，電能在通過變壓器等設備展開傳輸的過程之中，會由于各種各樣的原因而發生功率的耗損，最終會致使用戶無功補償產生非常大的差異。通過選擇控制參照量，基于功率因數通過TCP/IP 協議以及下位控制機的電壓互感器獲得具體數值，分析無功優化自動化系統構成，設計系統框架，對配電網進行無功優化能夠有效改善電能質量、提升電壓合格率、降低線損，減少碳排放和提升供電企業利潤，同時也是實現上述內容的必然條件。最后對無功補償裝置投切控制，最后通過軟件設計完善自動化控制系統。

1.配電網無功補償原理

無功補償是無功優化的重要組成部分，主要是通過在電網中安裝補償電容器等無功補償設備元件，提供電動機或者變壓器運轉時所需要的電能，減少電網線路傳輸中的無功功率。其中電網輸出功率方面主要包含兩種，通過轉化熱能、光能以及機械能等方式直接消耗電能的屬于有功功率；不消耗電能，只是將電能轉化為其他形式的能，例如轉化為磁能促使電網中的電子元件工作，此種功率被稱之為無功功率。

2.控制參數選擇

10kV 配電網運行的狀況需要通過具體指標進行衡量，其中包括饋線首端功率因數以及電壓合格率兩個指標。其中饋線首端的功率因數與線路有功負荷以及感性無功的大小、分布有關。同時，根據整個配電網運行線路的運行狀況，即饋線首端功率因數與現場電壓內容，動態控制補償電容器的投切，通過此種方法達到無功優化的根本性目的。功率因數內容可通過變電站調度自動化系統中獲取有功功率與無功功率計算得來，為控制電容器自動投切與執行機構供電。現場電壓則需要電壓互感器從10kV 線路取得電壓，通過控制器進行運算識別出運行中的現場電壓。因此，本文在控制參數的選擇方面，選擇10kV 線路首端無功功率、功率因數以及現場電壓作為控制電容器投切的具體參數。

3.系統整體設計框架

在整個無功優化自動化控制系統當中具有核心地位的是運行在調度中心上位機并且起到補償作用的遠程投切無功優化自動化控制系統。因此，上位機無線優化自動化控制系統應該根據10kV 線路運行狀況，協調補償器運行。現階段配電網的管理普遍采用調度自動化系統，這用能夠對整個配電網的運行狀況實施監控，測量運行數據，運用相應數據計算饋線首端功率因素與現場電壓參數值。補償器沿饋線分布，與上位機之間的通信系統所采用。通過實現無線分組業務，在現有移動通信網絡中增加網關支持節點與服務支持節點進而實現，能夠實現補償器與上位機之間的無線通信。無功優化自動化控制系統框架如圖1 所示。

10kV 配電網結構變化較為頻繁，在整個線路補償器也會隨著網絡呈現出的變化對整個容量、位置以及個數進行合理有效的調整。通過此項內容可以得知，無功優化自動化控制系統具備一定的靈活性，能夠依據動態狀況進行自我調整。數據庫能夠記錄拓撲結構信息、控制器信息、電容器信息等相應數據內容。當整個系統運用數據時，能夠建立邏輯控制內容，充分獲取配電網當中的無功補償狀況以及補償容量信息數據，對無功優化自動化控制系統能夠起到一定的監控作用。

4.投切控制及軟件設計

4.1 投切控制

控制器投切控制的方式能夠對整個系統運行奠定穩定性基礎。為保證控制器設置電壓整定上下限制，并將上下限值的具體差值稱之為整定窗口，當控制器檢測到現場電壓高于整定上限時，需要切除電容器；一旦現場電壓值低于整定上限時，需要投入電容器。并且當整個系統的上位機方面發送投入指令，需要將整個窗口向上移動，促使電容器投入。系統對控制器進行控制，需要報送確認包，如果連續發送確認包得不到回應，則證明系統運行出現異常狀況，控制器轉為獨立工作模式，轉為受控運行狀態。因此，能夠在整個系統運行狀況異常的同時，保證電容器的投切。

4.2 軟件設計

軟件運用采用模塊化與多線程技術進行軟件架構設計，主要原因是由于該系統對調度自動化系統數據請求與獲取以及遠程控制器之間數據包交換均采用的是異步發生。在軟件設計方面主要分為三個方面的內容，分為線路1、線路2 以及主線路程序。其中主線路程序當中包括電容器代理模塊、數據路讀寫代理以及控制器代理模塊等內容；線路1 方面主要是通過對調度自動化系統數據請求與結息模塊分析整個系統中的首端參數，控制決策模塊制定投切指令；線路2 主要是對整個數據內容進行分析，交由數據中心進行處理并發出相應指令。為保證軟件設計得以實現，采用VisualStudio2008 作為開發工具，選擇C 語言作為程序設計序言，對無功優化自動化控制系統進行設計。經過具體軟件對10kV 配電網的實際檢測，證明系統能夠按照具體指令在調度自動化系統中或缺補償的首端參數，實現補償控制的運行，運行狀況良好。

5.結論

根據上述分析可知，隨著經濟建設的飛速發展，人民的生活水平逐漸的提高，電力客戶對電能質量的要求也愈來愈高，配電線路是連接電力系統和用戶的重要環節，對10kV 無功優化自動化控制系統進行設計，通過無功補償控制原理進行分析并對控制參數進行選擇，設計整個系統運行框架，做好10kV配電線路的無功優化及自動化控制對于電網的發展具有非常重的意義。

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