10kV 配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)設(shè)計分析

摘 要：從某種程度上來說，無功優(yōu)化自動化控制的主要工作原理是在電網(wǎng)當(dāng)中進(jìn)行并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備安裝以后，通過這些設(shè)備來進(jìn)行感性電抗所消耗的無功功率達(dá)到供給，進(jìn)而使得線路所輸送的無功功率得到很大程度的降低，進(jìn)而有效地降低電能的損耗。因此，對于有效地提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與確保其正常穩(wěn)定運行具有著非常重要的作用。從經(jīng)濟(jì)效益來看，是一項投資金額少，經(jīng)濟(jì)效益好的降損節(jié)能的科學(xué)技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：無功優(yōu)化；10kV配電網(wǎng)；自動控制；系統(tǒng)設(shè)計

1 關(guān)于10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展與簡介

隨著我國綜合國力的不斷加強(qiáng)，科學(xué)技術(shù)水平也得到了很大程度的提高，人們也開始對10kV配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了大力的研究，也取得了一定的成效。目前我國的變電站調(diào)度自動化（SCADA）系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，因此，通過SCADA系統(tǒng)提供的有限的線路運行參數(shù)以及補(bǔ)償電容器運行現(xiàn)場的電壓來自動控制電容器的投切，進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。從當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的無功優(yōu)化自動化系統(tǒng)來看，其重要地位的是運行于調(diào)度中心上位機(jī)，發(fā)揮著補(bǔ)償器綜合協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程投切控制的重要作用。由于變電站每條饋線可能同時運行多臺補(bǔ)償器，這些補(bǔ)償器之間相互獨立，不存在信息交換，所以上位機(jī)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)需要結(jié)合線路運行的聚義狀況，協(xié)調(diào)各個補(bǔ)償器進(jìn)行運行。

2 10kV配電網(wǎng)中無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)用實踐

2.1 確定補(bǔ)償點以及補(bǔ)償容量

通常情況下，10kV配電網(wǎng)有功損耗主要是由有功電流與無功電流產(chǎn)生，通過在線路上面安裝補(bǔ)償電容器，能夠在很大程度上降低無功電流。因此，補(bǔ)償節(jié)點與補(bǔ)償容量的確定是相當(dāng)重要的一個內(nèi)容，這是確保能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的重要內(nèi)容，當(dāng)前，相對而言比較有效的一種方式就是基于非節(jié)點的補(bǔ)償算法，也就是通過遺傳算法并行尋優(yōu)的特征，進(jìn)而得到最佳補(bǔ)償位置與補(bǔ)償容量。

2.2 確定補(bǔ)償?shù)木唧w位置

需要注意的是，10kV無功補(bǔ)償裝置的位置確定也是相當(dāng)重要的一項工作，其對于預(yù)期目標(biāo)的正常實現(xiàn)有著非常重要的影響。所以，在安裝地點位置確定的過程當(dāng)中必須要遵循無功就地平衡的原則，應(yīng)該把減少主干線上的無功電流作為工作的重點，根據(jù)作者的講演，一條線路上面，如果安裝一臺無功補(bǔ)償柜，通常情況下，其安裝位置是在線路負(fù)荷的三分之二的地方，積極采取有效地措施，科學(xué)合理的進(jìn)行無功補(bǔ)償容量的配置，合理地確定電容器裝設(shè)的地點，可以有效的提高電壓的質(zhì)量，使得線路損耗得以大幅度地降低。

2.3 無功補(bǔ)償技術(shù)方面的具體要求

在10kV配電網(wǎng)當(dāng)中，無功補(bǔ)償技術(shù)參數(shù)及其要求主要關(guān)系到以下幾點內(nèi)容：第一點，泄漏比距：≥24mm/kV；第二點，投切開關(guān)：高壓真空接觸器；第三點，接線具體型式：單星型，中性點不接地；第四點，電容器組帶自放電電阻：電容器組的剩余電壓在5分鐘之內(nèi)由工作電壓降至50V以下，10分鐘之內(nèi)放電完畢；第五點，線路用電流互感器：LZKW-10型開啟式；第六點，箱體：不銹鋼。

2.4 管理與維護(hù)

無功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備的管理以及維護(hù)也是相當(dāng)重要的一個工作，其對于確保順利的實現(xiàn)預(yù)期的補(bǔ)償效果有著至關(guān)重要的影響。所以，在10kV無功補(bǔ)償裝置安裝結(jié)束以后，應(yīng)該第一時間做好現(xiàn)場的管理，認(rèn)真嚴(yán)格的檢查裝置是否按照設(shè)置的方式方法與參數(shù)來展開的自動投切，另外，還應(yīng)該認(rèn)真仔細(xì)的做好變電站的檢查。

2.5 提高電壓的質(zhì)量

因為在線路當(dāng)中有阻抗的存在，所以，在負(fù)荷電流流過的時候會出現(xiàn)電流損耗，結(jié)合我國相關(guān)規(guī)范的要求，要保證高壓供電線路電壓的損耗控制在線路額定電壓的百分之七的范圍之內(nèi)，同時，對于視覺有著嚴(yán)格要求的照明電路降低到百分之二到三，如果線路的電壓損耗沒有控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，就應(yīng)該結(jié)合實際情況適當(dāng)?shù)脑黾訉?dǎo)線的截面，從而使其能夠達(dá)到電壓損耗的要求。

電壓損耗計算公式：u%=LU%P30

u%-電壓損耗的百分?jǐn)?shù)可以結(jié)合導(dǎo)線截面與負(fù)荷功率因數(shù)查表求得；P指的是線路負(fù)荷（KW）；L指的是線路長度（KM）。

3 無功補(bǔ)償容量的選擇——根據(jù)配電變壓器的具體容量進(jìn)行補(bǔ)償容量的確定

在配電變壓器低壓側(cè)安裝電容器的過程當(dāng)中，應(yīng)注意以下要點：在輕負(fù)荷的時候，避免向10kV配電網(wǎng)倒送無功，確保達(dá)到較為理想的節(jié)能效果，配變?nèi)萘扛鶕?jù)下列公式進(jìn)行計算：

Qc=（0.10～0.15）Sn（kVar）

Sn-配變?nèi)萘縦VA

通過上文的分析，得出的一個重要結(jié)論就是，在進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)備配置的時候，一定要做到嚴(yán)格的按照統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)布局、就地平衡的原則，應(yīng)該確保降損與調(diào)壓這兩方面的有效結(jié)合，真正的將降損作為主要工作目標(biāo)，同時，還應(yīng)該注意做到集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償兩者之間的結(jié)合，將分散補(bǔ)償作為主要對象。

4 無功優(yōu)化自動化控制的目的與效果

4.1 補(bǔ)償無功功率，促進(jìn)功率因數(shù)的有效提高

在電網(wǎng)運行的過程當(dāng)中，因為其中有很多非線性負(fù)載的運行，會在很大程度上增加有功功率的損耗，在負(fù)荷電流通過線路與變壓器的時候，將會有電能損耗的出現(xiàn)，從電能損耗的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)，在線路以及變壓器輸送的有功功率保持不變的情況下，線路損耗和功率因素的平方是呈反比例的關(guān)系。由此可知，功率因素如果月底，那么所需要提供給電網(wǎng)的無功也就越多，線路損耗也就越大。所以說，在受電端進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置安裝以后，能夠在很大程度上降低負(fù)荷的無功功率損耗，從而使得線損耗得到很大程度的降低。

4.2 促進(jìn)設(shè)備供電能力的有效提高

通過P=S.COS？準(zhǔn)能夠發(fā)現(xiàn)，在設(shè)備的功率S固定的情況下，在功率因數(shù)COS？準(zhǔn)提高的情況下，上式當(dāng)中的P也會不斷地增大，電氣設(shè)備的有功功率也就提高了。

4.3 降低電網(wǎng)中的功率損耗與電能損失

從公式I=P/（3.U.COS？準(zhǔn)）可以看出，當(dāng)有功功率P固定不變的時候，負(fù)荷電流I與COS？準(zhǔn)這兩者之間的關(guān)系為反比例關(guān)系，當(dāng)無供補(bǔ)償裝置確定了以后，功率因素會有很大程度的提高，這個時候，線路當(dāng)中的電流降低，功率損耗也降低。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國的無功補(bǔ)償技術(shù)水平已經(jīng)得到了很大程度地提高，然而，不可否認(rèn)的是，在其他方面還有很多需要進(jìn)步的方面，這需要廣大的電力工作人員不斷努力，盡量快速的摸索出配電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)措施與方案，將所研究的內(nèi)容真正的運用到具體的實踐過程當(dāng)中。同時，在工作的過程當(dāng)中，還應(yīng)該做到具體問題具體分析，進(jìn)而保證無功補(bǔ)償技術(shù)可以朝著更好的方向發(fā)展，從根本上提高電網(wǎng)的利用效率，真正地降低損壞。

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作者簡介：劉永飛，男，內(nèi)蒙古土右旗，助理工程師，內(nèi)蒙古鐵路運營管理集團(tuán)有限責(zé)任公司，研究方向：鐵路電氣化、電力鐵道供電、10kV電力供配電系統(tǒng)。