配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制原理研討

鄭燕

【摘 要】本文先分析了我國的配電網(wǎng)絡(luò)無功控制的基本概念和意義，解釋了具體的配電網(wǎng)無功化控制對電網(wǎng)的影響。然后再具體的解釋了無功化控制的幾種基本方法，結(jié)合當(dāng)前的形式和現(xiàn)實做出了理性的分析，為這一科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了一定的參考作用。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；無功優(yōu)化；方法

一、 配電網(wǎng)無功化控制原理的基本概念和意義

（一）配電網(wǎng)的無功損耗

各種用電設(shè)備，比如一些小功率的白熾燈和照明設(shè)備等，它們在工作時只消耗有功功率。但是大多數(shù)的大型設(shè)備，類似于電機(jī)等工業(yè)設(shè)備和農(nóng)業(yè)設(shè)備在消耗有功功率的同時還要消耗無功功率。所以，很多用電設(shè)備都是以大概0.6到0.9的滯后功率運行。配電網(wǎng)消耗無功功率的主要設(shè)備是配電變壓器，雖然單個的變壓器消耗的功率幾乎可以忽略不計，但是整個配電網(wǎng)絡(luò)中，其消耗的總和是極其可觀的。所以，對電網(wǎng)的優(yōu)化就主要體現(xiàn)在如何將無功損耗最大程度的降低，來達(dá)到既定目標(biāo)。

（二） 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償

無功功率在整個供電系統(tǒng)中有著十分重要的地位，供電系統(tǒng)在運作時，負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)元件也消耗無功功率，如果這部分無功功率也有發(fā)電機(jī)長距離的輸送很明顯是不合理的。所以，在消耗無功功率的地方也使之產(chǎn)生無功功率，這就是無功功率的就地補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)哪康氖菧p小能耗，采取分散和集中結(jié)合的方式，來控制電壓。具體的措施就是在產(chǎn)生無功功率的地方增加無功設(shè)備，讓其產(chǎn)生消耗所需要的無功功率。以此來達(dá)到減小能耗的目的。

（三） 配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制的意義

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要要標(biāo)準(zhǔn)。電壓偏大或偏小對整個電網(wǎng)都有不利的影響，不光是影響國家的電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，還影響廣大居民的正常生產(chǎn)和生活。影響電壓的最主要因素就是無功功率，當(dāng)電壓發(fā)生變化時，配電網(wǎng)必須有足夠的無功電源和強(qiáng)大的調(diào)節(jié)能力，否則就必須增加無功補(bǔ)償設(shè)備，以達(dá)到調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定的目的。配電網(wǎng)無功優(yōu)化的控制還很大程度上影響著電壓及線路損耗，決定著配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。 由此可見，無功優(yōu)化控制在對電壓穩(wěn)定的調(diào)節(jié)上有著重大的作用，必須加快配電網(wǎng)優(yōu)化無功控制的步伐。否則，配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行將受到極大的考驗，使大部分能源消耗在沒有意義的地方，無法直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，因此必須優(yōu)化自身的電網(wǎng)建設(shè)和管理水平。

二、配電網(wǎng)無功化控制的基本方法

（一）無功優(yōu)化經(jīng)典法

無功優(yōu)化經(jīng)典法的原理是通過建立拉格朗日數(shù)學(xué)函數(shù)，然后根據(jù)客觀的條件分析其極值，最后根據(jù)最優(yōu)無功化控制的網(wǎng)損微增率導(dǎo)出最優(yōu)值。無功優(yōu)化經(jīng)典法雖然方便、簡單、快捷而且利于具體操作，但是在安全方面的考慮略顯不足，存在一定的安全隱患，無法整體的聯(lián)系約束問題。無功優(yōu)化經(jīng)典法是一種相對較為傳統(tǒng)的方法，其適用性很強(qiáng)，操作的步驟和過程也很簡單，在配電網(wǎng)無功優(yōu)化探索的初期最能廣泛的應(yīng)用于實際的生產(chǎn)和生活，對初期配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制基礎(chǔ)的奠定有著不可替代的作用。我國的電網(wǎng)無功優(yōu)化也主要應(yīng)用這一原理對無功功率進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到合理分配，理性應(yīng)用，進(jìn)而從總體上達(dá)到我國的國家電網(wǎng)無功化優(yōu)化的目的。

（二）線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法的原理

線性規(guī)劃法和非線性規(guī)劃法在原理上是相對立的，但是在實際的應(yīng)用當(dāng)中確是密不可分的，只有有效的結(jié)合兩者在不同方面的應(yīng)用，才能夠有效、統(tǒng)一的優(yōu)化無功化控制。線性規(guī)劃的收斂是及其可靠的，而且對約束的適應(yīng)性也很高，相對的計算也特別迅速。然而非線性模型的建立能夠最大程度的提高計算的精度，對于特殊的要求也能滿足，在精確的計算和分析時有著重要的作用。對比線性和非線性規(guī)劃，兩者的優(yōu)缺點很明顯，線性規(guī)劃的缺陷來源于對考慮對象的減少，同時卻缺乏對精度的追求。非線性規(guī)劃不考慮變量的斂散性，能夠最大程度的平衡電壓的輸入和輸出問題，但是對計算要求過高，往往需要極高的計算機(jī)配置，速度相對較慢，甚至還會出現(xiàn)搜索方向不對的問題。在具體的操作和分配電網(wǎng)無功優(yōu)化時，線性和非線性的選擇很重要，需要針對具體的情況和實際的要求，理性分析兩者的優(yōu)缺點，然后進(jìn)行有效的結(jié)合，在不同的適用方面合理的分配，最大程度的發(fā)揮兩者的優(yōu)點，相互彌補(bǔ)彼此的缺陷，這樣才能發(fā)揮線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃的作用，優(yōu)化配電網(wǎng)無功化控制。

（三）模糊優(yōu)化法

相對比傳統(tǒng)的配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制，當(dāng)前的模糊控制法是伴隨著傳統(tǒng)的優(yōu)化控制原理不斷進(jìn)步誕生的。較早時候的配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制不斷的探索和進(jìn)步，力求數(shù)據(jù)化、整體化。理論化的解決實際問題，但是在操作時卻總是伴隨著各種各樣的問題，具體的就表現(xiàn)在有些領(lǐng)域和方面的數(shù)據(jù)波動和誤差較大，在進(jìn)行測量和分析時得不到最精確的原始數(shù)據(jù)，很難進(jìn)一步的發(fā)展。模糊優(yōu)化法也就伴隨這問題的出現(xiàn)應(yīng)用而生，根據(jù)模糊集理論的根本原理就是考慮實際情況的影響，在具體的操作中體現(xiàn)出尊重現(xiàn)實問題的原則。模糊法其實是理論數(shù)集和邏輯數(shù)集的交集，對于約束和目標(biāo)的現(xiàn)實函數(shù)有著很強(qiáng)的邏輯性和實用性。應(yīng)用模糊優(yōu)化法以后，很明顯的減小了無功功率，優(yōu)化了電網(wǎng)的控制，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。對于模糊優(yōu)化法自身而言，強(qiáng)調(diào)智能化，數(shù)據(jù)的要求較小，計算的速度很明顯的強(qiáng)于傳統(tǒng)的模糊法。但是，同時也存在著分析問題的局限性，對于精確度的追求不夠高的問題，還有很大的發(fā)展空間。

三、 結(jié)語

配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制原理的研究是一個相對較為先進(jìn)的科技研究，在我國的發(fā)展空間極大，應(yīng)用程度也有待提高。同時，配電網(wǎng)的無功優(yōu)化卻有著及其重要的意義和作用。在目前的國際形勢下，電網(wǎng)的優(yōu)化控制能夠很好的節(jié)省能源，減小無功損耗，對可持續(xù)發(fā)展道路的奠定有著重大意義。

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