農村配電網無功補償最佳優化配置

方鑫勇 杜斌 顧煒杰 孫東方 李仕杰

摘要

本文主要對農村配電網無功補償進行了分析與探討，對農電無功補償的方式方法以及無功補償點的選擇進行了主要研究。首先對幾種無功補償方式進行了對比、分析，從而找到了農村配電網無功補償的最佳優化配置方式。該方法就是通過對當前無功補償最佳配置點尋優算法的優缺點進行分析，再根據選定的補償方式來提出按管理區域劃分的分區而得來一種遺傳算法，并在此基礎上進行無功優化。利用該算法對對IEEE30節點系統以及實際配電供電系統進行驗算，結果表明，這種算法具有良好的效果、效率快、穩定性強，容易控制，無功補償效果顯著，可見其優勢很明顯。

【關鍵詞】農村 配電網 無功補償

隨著我國城市化水平的不斷提升，我國的農村經濟發展的速度也越來越快，農村的用電量也逐漸提升，需求不斷增加，由此國家提出了農網升級改造的要求，提升農村電網結構穩定性，對其進行完善與優化，并要求盡全力解決農村配電網設備老化、技術水平老舊等不良問題，國家為農村電網的建設也做出了貢獻，為農村電力發展指導了新的方向，確保用電安全與用電質量，提升科技進步水平，保障農網電壓的無功綜合管理水平的提升，保障穩定的持續的供電，降低電能的消耗，促進農村電力的發展。那么如何更好地解決農村配電網中低電壓問題，為用戶提供更加方便的服務，是一個值得探討的問題。

1配電網無功補償方式——變電站集中補償

變電站的集中補償主要就是補償主變以及高壓輸電線路對無功容量的需求，在實際的工程規劃當中，要充分的考慮到供電區域的無功潮流與配電線路與用戶的實際用電質量情況，以此來確保無功補償的容量，對無功功率額定值進行一定的補償。變電站集中補償可以實現對無功補償裝置的管理、維護，但是該方法對農村地區中低電壓問題的解決效果上并不是很理想，還有就是在整體電網線路的損耗上，其作用也不是很明顯。

2配電網無功優化算法

配電網的無功優化以及配置點的尋優算法方式有很多，GA能夠根據父系遺傳由上一代的尋優結果進行下一代尋優，實現最大效率的找到全局最優解，且其占用的空間比較少，具有局部收斂例如禁忌搜索的優點，所以該算法在配電網無功優化過程中以其良好的效果得到了推廣使用。傳統的GA具有一定的局限性和缺點，如在用到大型的電網系統中時，它的計算時間長且計算量大，根據這些不足，本文在此基礎上對優化尋優模型以及算法上進行了相應的改善。找出了一種按管理區域劃分分區的遺傳算法，這種方法是被改進過的。

（1）先輸入罰函數對目標函數模型進行約束：

（2）再對原有電網管理區域進行尋優空間劃分出分區。然后在各個分區中運用改進過的遺傳算法進行尋優;

（3）通過凝聚、比較，選擇最佳的解，降低尋優時間，使無功補償的配置也更合理。

3配電網無功補償的自動化控制

3.1無功補償自動化的特點與意義

無功補償是各個工廠以及變電站所必備的，包括農村地區也是如此，，現在有很多單位利用的是人工定時投切電容，甚至長期運用，這種情況造成電荷波動比較大，造成固定補償過補償或是倒送無功功率，大大增加了電網的損耗。因此，有些供電局對一些企業變電所的無功電度表安裝止倒裝置，實現對配電網無功補償的自動化控制，可以實現以下優勢：

（1）管理人員可以從以往復雜的勞動中解放出來;

（2）自動化、智能化的控制，可以降低人工操作的失誤率，提升安全性與系統運行的穩定性;

（3）有利于實現綜合化的控制，提升電能的利用效率，降低能耗，節省資源;

（4）自動化的高度集成化與模塊化可以實現系統有效運行與方便維護。

低壓變配電綜合自動化包含35kV以下電壓等級的終端用戶變電所的內容，10/3 80V終端變電所所在的電力系統其所涵蓋的范圍較廣，能夠為用戶帶來經濟效益，其運行的效率、經濟效益、自動化水平等對電力系統具有直接的影響。10 （35） kV/380V終端變電所大都位于事業、商業、生活區等負荷比較重的地方，該區域負荷回路比較多、開關多，故障發生頻率比較高，這也是電力系統中實現綜合自動化的難點所在。加強對低壓配電網無功補償的自動化研究，對提升電力系統運行的安全、穩定、經濟效益具有積極的意義。

3.2微機控制無功自動補償裝置的應用

電力系統的負荷分有功負荷和無功負荷兩個部分。有功功率與頻率、凍動機的油門開度有關。無功功率與電壓也就是發電機的勵磁有關，因此無功功率的主要來源則是發電帆勵磁。

一個繼電器控制一臺交流接觸器，一臺交流接觸器控制一組電容器，由交流接觸器的輔助接點來控制電容器組的放電電阻。交流接觸器的上端裝有熔斷器的隔離，主要用于短路保護以及隔離電源。另外，二者之間有不同之處，如各組的電容器容量不一樣。對無功補償自動投切裝置的要求：能夠自動根據無功負荷的變化而投切電容器組，且能夠保證功率在0.95以上，并且不會過補償;還有就是能夠滿足電容器組的自動循環投切要求，讓電容器與接觸器的使用幾率相近，延長其使用壽命;還有就是最好是具有過電壓的保護功能等;保證在輕荷過程中不會造成電容器組的投切震蕩問題;元器件的性能一定要穩定，降低環境對其的影響，有利于后期的維護。

農村用電高峰期一般在四到九月份，一到三、十到十二是用電低谷期，而且即使在同一天電量變化也不同，如果無功補償不能夠隨著負荷的變化而變化，那么，在用電低谷期會因無功補償量比較大而出現過補償的狀況，從而造成電氣設備的損壞。所以，農村應用自動投切的無功補償方式是一個比較好的選擇。補償容量的選擇應以用電低谷期的情況為基準，然后高峰負荷時，則可以利用自動投切裝置投入備用容器。而且自動無功補償可以自動也可以手動，這是非常好的。

4結語

綜上所述，本文對配電網無功補償進行了探討，且提出了幾個優化措施，該方法具有一定的可行性、可靠性，對農村配電網的無功補償的優化起到了最佳效果，具有一定的指導意義。能夠在滿足用戶需求的同時，保障農村電網的運行的安全穩定性，實現對農村配電網的升級與改造，實現最佳的無功補償優化，解決低電壓問題，為農民提供更加方便的服務。

參考文獻

[1]劉振亞，把握大局扎實工作全面服務社會主義新農村建設[J].國家電網，2007，12 （12）：15 -17.

[2]胡彩娥，楊仁剛.用電力系統分區方法確定無功源最佳配置地點[J].電力系統及其自動化學報，2004，16 （03）： 46-49.

[3]王凌誼.電力系統無功優化與無功補償[J].電氣應用，2006 （10）.