詔安地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓治理的無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃

張傳永　黃添印　黃國(guó)華

摘 要：采用最大、平均、最小三種典型負(fù)荷水平模擬橋洪線一年的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置分別采用就地控制策略和廣域控制策略的農(nóng)網(wǎng)饋線無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃方案進(jìn)行了研究。針對(duì)就地控制策略下優(yōu)化現(xiàn)有低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的分組容量、新增低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、提高專變功率因數(shù)的情況，廣域控制策略下新增無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的情況，分別進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)估。對(duì)比結(jié)果表明，采用廣域控制策略進(jìn)行農(nóng)網(wǎng)饋線無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃帶來(lái)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于就地控制策略。

關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)饋線；低電壓；無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃；就地控制；廣域控制

引言

在配電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是改善電能質(zhì)量和降損節(jié)能的有效手段之一，對(duì)配電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的作用。相對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)用電量的快速增長(zhǎng)，農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)的速度明顯滯后，現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償容量不足、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備分布不合理、投運(yùn)率不高，導(dǎo)致大量農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓的問(wèn)題十分嚴(yán)重[1]。合理地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)臄U(kuò)展規(guī)劃能夠有效地改善低電壓現(xiàn)狀，獲得巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

目前，詔安地區(qū)用電量迅速增長(zhǎng)、無(wú)功補(bǔ)償能力不足等問(wèn)題導(dǎo)致其農(nóng)網(wǎng)饋線電壓合格率偏低，線損偏大。文章以詔安地區(qū)橋洪線為例，選取最大、平均、最小三種典型負(fù)荷水平模擬橋洪線一年的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的擴(kuò)展規(guī)劃方案進(jìn)行探討，以期達(dá)到提高饋線電壓合格率以及降低網(wǎng)損的效果，改善橋洪線低電壓的狀況。

1 橋洪線就地控制策略下的無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，橋洪線存在低電壓?jiǎn)栴}的配變大部分集中在饋線末端。橋洪線目前安裝有低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置10臺(tái)，其容量為80kvar/臺(tái)，10kV桿上無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置2臺(tái)，其容量為300kvar/臺(tái)，均采用就地控制策略，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：橋洪線全年電壓合格率為77.31%，線損率為12.82%。

1.1 就地控制策略下優(yōu)化現(xiàn)有補(bǔ)償設(shè)備的分組容量

橋洪線作為典型的農(nóng)網(wǎng)線路，其單個(gè)配變下負(fù)荷的無(wú)功需求較小，而低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置分組容量為40kvar/組。實(shí)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)表明：按照就地控制策略，低壓電容器在最大負(fù)荷水平下的投入容量仍然非常小，甚至不投入。因此，考慮減小低壓補(bǔ)償設(shè)備的分組容量。

1.2 就地控制策略下新增低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

在現(xiàn)有低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備采用就地控制策略，且容量為40kvar/組*2組的前提下，新增低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

以單臺(tái)配變就地?zé)o功需求計(jì)算補(bǔ)償容量，根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》規(guī)定，配變的無(wú)功補(bǔ)償裝置容量可按變壓器最大負(fù)載率為75%，負(fù)荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補(bǔ)償?shù)阶儔浩髯畲筘?fù)荷時(shí)其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95[2]。由此可以確定新增無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的補(bǔ)償容量。

新增無(wú)功補(bǔ)償裝置采用低壓電容器，選取容量大于100kVA且注入無(wú)功對(duì)網(wǎng)損靈敏度較大的公用配變作為新增補(bǔ)償點(diǎn)，按照新增補(bǔ)償點(diǎn)靈敏度系數(shù)由大到小的順序，在大容量公用配變低壓側(cè)依次安裝低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。不同分組容量下帶來(lái)的最大年綜合效益如表2所示。

由表2看出，分組容量取為5kvar/組時(shí)，能帶來(lái)年綜合效益1.86萬(wàn)元。由于新增補(bǔ)償設(shè)備仍采用就地控制策略，而單臺(tái)公用配變下的就地?zé)o功需求較小，導(dǎo)致新增電容器投運(yùn)率仍然較低，對(duì)饋線電壓合格率和線損率的改善效果有限，帶來(lái)的年綜合效益較小。

1.3 就地控制策略下建議提高專變的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

橋洪線上公變有26臺(tái)，專變有104臺(tái)，專變數(shù)量占饋線配變總數(shù)量的80%。由以上分析可以看出，在公變低壓側(cè)新增無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備并采用就地補(bǔ)償控制策略后，其功率因數(shù)均能達(dá)到0.95以上，能夠起到一定的提高電壓合格率和降低線損的效果。對(duì)于專變，根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司農(nóng)村電網(wǎng)電壓質(zhì)量和無(wú)功電力管理辦法》中規(guī)定，配電變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.85，但在該功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，饋線中仍有大量無(wú)功功率流動(dòng)來(lái)滿專變的無(wú)功需求，導(dǎo)致饋線電壓降落偏大，線損偏大。

2 橋洪線廣域控制策略下的無(wú)功擴(kuò)展規(guī)劃

低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的廣域控制策略是把設(shè)置在配電變壓器低壓側(cè)的電容器作為無(wú)功電源，通過(guò)配電變壓器向主干線路輸送無(wú)功功率，達(dá)到控制補(bǔ)償點(diǎn)附近一片區(qū)域的電壓水平的目的。如果在若干臺(tái)配電變壓器低壓側(cè)裝設(shè)低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，則通過(guò)裝置之間的協(xié)調(diào)控制，就可實(shí)現(xiàn)饋線無(wú)功功率的分區(qū)平衡[3]。

2.1 在現(xiàn)有補(bǔ)償裝置下采用廣域控制策略

橋洪線單臺(tái)配變下的就地?zé)o功需求較小，而從橋洪線關(guān)口的整體情況來(lái)看，其無(wú)功需求較大且大量專變的無(wú)功需求由饋線關(guān)口提供。因此，考慮公用配變的低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置采用廣域控制策略?，F(xiàn)有桿上無(wú)功補(bǔ)償量遠(yuǎn)大于低壓無(wú)功補(bǔ)償量，考慮以桿上無(wú)功補(bǔ)償所在位置為中心確定分區(qū)的個(gè)數(shù)，以各區(qū)域內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)無(wú)功區(qū)域平衡，區(qū)域之間流動(dòng)的無(wú)功功率最小為原則，將橋洪線劃分為三個(gè)區(qū)域。

現(xiàn)有低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備采用廣域控制策略后，需要考慮安裝廣域控制設(shè)備的成本，包括TDS配電監(jiān)控后臺(tái)軟件費(fèi)用、配電終端軟件升級(jí)費(fèi)用、無(wú)線模塊費(fèi)用、電容器控制模塊升級(jí)費(fèi)用等，其使用壽命設(shè)為10年。

看出橋洪線無(wú)功補(bǔ)償量嚴(yán)重不足，因此考慮新增低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。選取容量大于100kVA且靈敏度較大的公用變壓器作為新增補(bǔ)償點(diǎn)，對(duì)于已安裝低壓補(bǔ)償設(shè)備的配變根據(jù)其容量大小可以適當(dāng)增加補(bǔ)償容量。

為了滿足區(qū)域內(nèi)無(wú)功需求，根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》，考慮按照配變?nèi)萘康?0%配置低壓無(wú)功補(bǔ)償電容器。由于區(qū)域內(nèi)的無(wú)功需求波動(dòng)較大，為了減少電容器的動(dòng)作次數(shù)，分組容量宜取為40kvar/組。

新增低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備以后，按照新增補(bǔ)償點(diǎn)所在處注入無(wú)功對(duì)網(wǎng)損的靈敏度系數(shù)由大到小的順序進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)備的投切，同時(shí)校核該補(bǔ)償設(shè)備所在配變低壓側(cè)電壓不能越限。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)詔安地區(qū)橋洪線出現(xiàn)的低電壓?jiǎn)栴}，對(duì)其配變低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備分別采用就地?zé)o功補(bǔ)償策略和廣域控制策略的擴(kuò)展規(guī)劃方案進(jìn)行了分析和探討。相對(duì)于就地控制策略，采用廣域控制策略能更為明顯地提高低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的利用效率、改善農(nóng)網(wǎng)饋線的電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]顏偉，趙科，趙霞，等.基于局部量測(cè)的配網(wǎng)饋線廣域無(wú)功優(yōu)化控制方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（14）：87-91.