基于靈敏度分析法的地區(qū)電網(wǎng)感性無功補(bǔ)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(wǎng)感性無功補(bǔ)償研究方法，并以桂林電網(wǎng)為例，通過電壓靈敏度分析法找出合適的補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量，并通過BPA計(jì)算軟件進(jìn)行算例分析驗(yàn)證，進(jìn)而找出了解決桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓長期偏高越上限的根本途徑，同時(shí)也驗(yàn)證了該研究方法的可行性及有效性。

靈敏度；感性無功并聯(lián)電抗器；相互影響

0 引言

桂林電網(wǎng)屬位處廣西電網(wǎng)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(wǎng)相聯(lián)。由于地域面積廣，負(fù)荷分散的原因，導(dǎo)致桂林電網(wǎng)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(chǎn)生了大量的充電無功功率，而桂林屬于旅游城市，負(fù)荷消納無功功率的能力有限，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)豐小方式下220kV層面容性無功裕度達(dá)到214.2Mvar，也是220kV系統(tǒng)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(shè)并聯(lián)電抗器，用于補(bǔ)償大量的容性充電無功功率，將220kV電壓調(diào)整至合格范圍內(nèi)，則110kV及以下電網(wǎng)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(bǔ)償研究。

1 靈敏度分析

1.1 負(fù)荷站無功功率對電壓變化的靈敏度

靈敏度一般指以狀態(tài)向量表征的系統(tǒng)運(yùn)行狀況對控制向量和擾動(dòng)向量變化的敏感程度。潮流計(jì)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(jié)點(diǎn)電壓相角偏差量，這里定義ΔU為節(jié)點(diǎn)電壓偏差量與該節(jié)點(diǎn)電壓幅值之比；ΔP、ΔQ分別為系統(tǒng)的有功和無功功率偏差。

經(jīng)推導(dǎo)，可得無功功率偏差對節(jié)點(diǎn)電壓偏差存在以下關(guān)系

由式（2）可確定無功功率偏差對于節(jié)點(diǎn)電壓偏差的影響效果。

1.2 節(jié)點(diǎn)間的相互影響

在同一電氣網(wǎng)絡(luò)中，各電氣部分間聯(lián)系緊密，因 此對單一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，需考慮與其存在電氣聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)對該節(jié)點(diǎn)不同程度的影響。這樣求得的無功功率偏差量才相對準(zhǔn)確，同時(shí)按偏差量進(jìn)行補(bǔ)償才能將電壓調(diào)整至合格范圍內(nèi)。在靈敏度分析中，單一節(jié)點(diǎn)電壓變化對其它節(jié)點(diǎn)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(shù)值得到反映。如某一區(qū)域中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)的無功功率偏差量為

2 感性無功配置地點(diǎn)及容量選擇

桂林電網(wǎng)的四種典型運(yùn)行方式中，小方式下的無功過剩致電壓偏高問題嚴(yán)重。以2014年6月15日豐小運(yùn)行方式和2013年12月15日枯小運(yùn)行方式下的無功電壓和負(fù)荷數(shù)據(jù)見附表1-1、附表1-2，現(xiàn)以桂林電網(wǎng)豐小、枯小方式下的潮流結(jié)果，并基于靈敏度分析的方法進(jìn)行感性無功補(bǔ)償容量及節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃。

附表1-1 網(wǎng)內(nèi)220kV變電站220kV側(cè)電壓值和負(fù)荷情況

附表1-2 桂林網(wǎng)區(qū)與主網(wǎng)間連接線路的潮流情況

選擇無功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)和容量的原則要適中，要利于控制策略的實(shí)施，保證同一電氣網(wǎng)絡(luò)中各站點(diǎn)有足夠的無功儲(chǔ)備進(jìn)行無功控制調(diào)節(jié)。根據(jù)“電壓無功綜合靈敏度”選擇合適的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，保證補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的分布均勻，避免無功功率的跨區(qū)穿越，實(shí)現(xiàn)“分層分區(qū)，就地平衡”的原則。

電壓無功靈敏度反映的是節(jié)點(diǎn)無功注入與節(jié)點(diǎn)電壓幅值之間的關(guān)系，以某一節(jié)點(diǎn)處電壓幅值變化ΔU對另一節(jié)點(diǎn)處無功功率變化ΔQ的靈敏度來表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電氣距離，電氣距離越小，節(jié)點(diǎn)間無功對電壓的影響力越大。

通過計(jì)算分析得出需在220kV擋村站、大豐站、瑤鄉(xiāng)站三個(gè)站點(diǎn)裝設(shè)并聯(lián)電抗器進(jìn)行感性無功補(bǔ)償，且補(bǔ)償量分別約為60、60、40Mvar，考慮到經(jīng)濟(jì)問題此處選取了固定式感性無功補(bǔ)償裝置。

3 算例分析驗(yàn)證

以2014年6月15日豐小運(yùn)行方式數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)電壓在擋村、大豐、瑤鄉(xiāng)三個(gè)站點(diǎn)補(bǔ)償相應(yīng)容量的感性無功前后兩種情況進(jìn)行潮流計(jì)算分析，進(jìn)而得到各站點(diǎn)補(bǔ)償前后電壓對比表，詳見附表2所示，及電壓受感性無功補(bǔ)償后的靈敏度示意圖，如圖1所示。

通過數(shù)據(jù)及示意圖可知，在擋村站、大豐站、瑤鄉(xiāng)站分別投入60MVar、60MVar、40MVar的方案，可以將三個(gè)站點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)（侯寨、擋村、大豐、蘇橋、飛虎、瑤鄉(xiāng)、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(chǎn)后，可考慮在渡江區(qū)域配置感性無功可有效降低南塘和凱歌電壓水平?？傮w來說達(dá)到了預(yù)期效果，有效的降低了桂林電網(wǎng)220kV系統(tǒng)的無功電壓水平，使電壓能夠維持在一個(gè)良好的范圍。

附表2 各站點(diǎn)補(bǔ)償前后電壓對比表

附圖1 各站點(diǎn)電壓對感性無功的靈敏度

4 結(jié)論

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，規(guī)劃設(shè)計(jì)中往往忽略了對感性無功配置的需求，這也就導(dǎo)致了類似桂林電網(wǎng)等處于主網(wǎng)架末端電網(wǎng)的220kV系統(tǒng)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(qū)電網(wǎng)感性無功補(bǔ)償方法，為地區(qū)電網(wǎng)感性無功補(bǔ)償研究提供了一種可行的方法，也為其他地區(qū)電網(wǎng)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(wǎng)感性無功補(bǔ)償容量初探[J].電網(wǎng)技術(shù),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(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),第18卷第4期.

[3]張勇軍，劉翰林，朱心銘地區(qū)電網(wǎng)感性無功補(bǔ)償優(yōu)化配置方法[J].電網(wǎng)技術(shù),第35卷第11期.

基于靈敏度分析法的地區(qū)電網(wǎng)感性無功補(bǔ)償方案研究

趙彥歌1,楊彥亞2