淺析10kV 配電網(wǎng)的無功優(yōu)化及自動(dòng)化控制

佛山市順德區(qū)江南電力安裝工程有限公司 廣東佛山 522031

摘要：lOkV的配電線路展開優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)是電力行業(yè)所面臨的最大難題，對(duì)10kV 配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)無功補(bǔ)償?shù)脑砼c具體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行闡述，本文對(duì)10kV 配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，旨在提升用電效率，促進(jìn)現(xiàn)代配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力電網(wǎng)；10kV 配電網(wǎng)；自動(dòng)化控制；無功補(bǔ)償

目前，在我國現(xiàn)有的電力系統(tǒng)之中，lOkV電壓等級(jí)的輸變電系統(tǒng)是全部配電系統(tǒng)的重要部分，直接與用戶展開連接。因?yàn)檎麄€(gè)配電線路比較長，覆蓋面非常廣，電能在通過變壓器等設(shè)備展開傳輸?shù)倪^程之中，會(huì)由于各種各樣的原因而發(fā)生功率的耗損，最終會(huì)致使用戶無功補(bǔ)償產(chǎn)生非常大的差異。通過選擇控制參照量，基于功率因數(shù)通過TCP/IP 協(xié)議以及下位控制機(jī)的電壓互感器獲得具體數(shù)值，分析無功優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無功優(yōu)化能夠有效改善電能質(zhì)量、提升電壓合格率、降低線損，減少碳排放和提升供電企業(yè)利潤，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容的必然條件。最后對(duì)無功補(bǔ)償裝置投切控制，最后通過軟件設(shè)計(jì)完善自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

1.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償原理

無功補(bǔ)償是無功優(yōu)化的重要組成部分，主要是通過在電網(wǎng)中安裝補(bǔ)償電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備元件，提供電動(dòng)機(jī)或者變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需要的電能，減少電網(wǎng)線路傳輸中的無功功率。其中電網(wǎng)輸出功率方面主要包含兩種，通過轉(zhuǎn)化熱能、光能以及機(jī)械能等方式直接消耗電能的屬于有功功率；不消耗電能，只是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，例如轉(zhuǎn)化為磁能促使電網(wǎng)中的電子元件工作，此種功率被稱之為無功功率。

2.控制參數(shù)選擇

10kV 配電網(wǎng)運(yùn)行的狀況需要通過具體指標(biāo)進(jìn)行衡量，其中包括饋線首端功率因數(shù)以及電壓合格率兩個(gè)指標(biāo)。其中饋線首端的功率因數(shù)與線路有功負(fù)荷以及感性無功的大小、分布有關(guān)。同時(shí)，根據(jù)整個(gè)配電網(wǎng)運(yùn)行線路的運(yùn)行狀況，即饋線首端功率因數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)電壓內(nèi)容，動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償電容器的投切，通過此種方法達(dá)到無功優(yōu)化的根本性目的。功率因數(shù)內(nèi)容可通過變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中獲取有功功率與無功功率計(jì)算得來，為控制電容器自動(dòng)投切與執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電。現(xiàn)場(chǎng)電壓則需要電壓互感器從10kV 線路取得電壓，通過控制器進(jìn)行運(yùn)算識(shí)別出運(yùn)行中的現(xiàn)場(chǎng)電壓。因此，本文在控制參數(shù)的選擇方面，選擇10kV 線路首端無功功率、功率因數(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)電壓作為控制電容器投切的具體參數(shù)。

3.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架

在整個(gè)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中具有核心地位的是運(yùn)行在調(diào)度中心上位機(jī)并且起到補(bǔ)償作用的遠(yuǎn)程投切無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)。因此，上位機(jī)無線優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)10kV 線路運(yùn)行狀況，協(xié)調(diào)補(bǔ)償器運(yùn)行?，F(xiàn)階段配電網(wǎng)的管理普遍采用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，這用能夠?qū)φ麄€(gè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況實(shí)施監(jiān)控，測(cè)量運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用相應(yīng)數(shù)據(jù)計(jì)算饋線首端功率因素與現(xiàn)場(chǎng)電壓參數(shù)值。補(bǔ)償器沿饋線分布，與上位機(jī)之間的通信系統(tǒng)所采用。通過實(shí)現(xiàn)無線分組業(yè)務(wù)，在現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中增加網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)與服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償器與上位機(jī)之間的無線通信。無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)框架如圖1 所示。

10kV 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化較為頻繁，在整個(gè)線路補(bǔ)償器也會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出的變化對(duì)整個(gè)容量、位置以及個(gè)數(shù)進(jìn)行合理有效的調(diào)整。通過此項(xiàng)內(nèi)容可以得知，無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備一定的靈活性，能夠依據(jù)動(dòng)態(tài)狀況進(jìn)行自我調(diào)整。數(shù)據(jù)庫能夠記錄拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息、控制器信息、電容器信息等相應(yīng)數(shù)據(jù)內(nèi)容。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)據(jù)時(shí)，能夠建立邏輯控制內(nèi)容，充分獲取配電網(wǎng)當(dāng)中的無功補(bǔ)償狀況以及補(bǔ)償容量信息數(shù)據(jù)，對(duì)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠起到一定的監(jiān)控作用。

4.投切控制及軟件設(shè)計(jì)

4.1 投切控制

控制器投切控制的方式能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)運(yùn)行奠定穩(wěn)定性基礎(chǔ)。為保證控制器設(shè)置電壓整定上下限制，并將上下限值的具體差值稱之為整定窗口，當(dāng)控制器檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)電壓高于整定上限時(shí)，需要切除電容器；一旦現(xiàn)場(chǎng)電壓值低于整定上限時(shí)，需要投入電容器。并且當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的上位機(jī)方面發(fā)送投入指令，需要將整個(gè)窗口向上移動(dòng)，促使電容器投入。系統(tǒng)對(duì)控制器進(jìn)行控制，需要報(bào)送確認(rèn)包，如果連續(xù)發(fā)送確認(rèn)包得不到回應(yīng)，則證明系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常狀況，控制器轉(zhuǎn)為獨(dú)立工作模式，轉(zhuǎn)為受控運(yùn)行狀態(tài)。因此，能夠在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況異常的同時(shí)，保證電容器的投切。

4.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件運(yùn)用采用模塊化與多線程技術(shù)進(jìn)行軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要原因是由于該系統(tǒng)對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求與獲取以及遠(yuǎn)程控制器之間數(shù)據(jù)包交換均采用的是異步發(fā)生。在軟件設(shè)計(jì)方面主要分為三個(gè)方面的內(nèi)容，分為線路1、線路2 以及主線路程序。其中主線路程序當(dāng)中包括電容器代理模塊、數(shù)據(jù)路讀寫代理以及控制器代理模塊等內(nèi)容；線路1 方面主要是通過對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)請(qǐng)求與結(jié)息模塊分析整個(gè)系統(tǒng)中的首端參數(shù)，控制決策模塊制定投切指令；線路2 主要是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析，交由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理并發(fā)出相應(yīng)指令。為保證軟件設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，采用VisualStudio2008 作為開發(fā)工具，選擇C 語言作為程序設(shè)計(jì)序言，對(duì)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過具體軟件對(duì)10kV 配電網(wǎng)的實(shí)際檢測(cè)，證明系統(tǒng)能夠按照具體指令在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中或缺補(bǔ)償?shù)氖锥藚?shù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償控制的運(yùn)行，運(yùn)行狀況良好。

5.結(jié)論

根據(jù)上述分析可知，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，人民的生活水平逐漸的提高，電力客戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也愈來愈高，配電線路是連接電力系統(tǒng)和用戶的重要環(huán)節(jié)，對(duì)10kV 無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過無功補(bǔ)償控制原理進(jìn)行分析并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行框架，做好10kV配電線路的無功優(yōu)化及自動(dòng)化控制對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展具有非常重的意義。

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