10kV配電線路無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實(shí)施

李華

摘要：10V線路集成了遠(yuǎn)程通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接在調(diào)度室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、管理和自動(dòng)控制技術(shù)，再通過(guò)對(duì)下位機(jī)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用就實(shí)現(xiàn)了無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)立足于目前農(nóng)村配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀，農(nóng)村電網(wǎng)的配送中存在著用電的時(shí)間和空間的不均衡問(wèn)題，這種問(wèn)題嚴(yán)重的阻礙了農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)該智能系統(tǒng)的研究，旨在更好的解決農(nóng)村配電中存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 配電線路;智能系統(tǒng);無(wú)功補(bǔ)償

前言：長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)功電源優(yōu)化配置主要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面考慮運(yùn)行期間很少考慮無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化投切。安裝于 10 kV 配電線路上的分散補(bǔ)償電容器多數(shù)是固定補(bǔ)償電容器。規(guī)劃階段配置的無(wú)功電源及容量只能說(shuō)是為提高電網(wǎng)運(yùn)行水平、降低網(wǎng)損創(chuàng)造必要條件。只有在配電網(wǎng)運(yùn)行期間根據(jù)不同的負(fù)荷水平，通過(guò)實(shí)時(shí)的控制系統(tǒng)優(yōu)化各種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投切，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化調(diào)度，才能充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)、各種無(wú)功設(shè)備的功能，挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力，得到最好最優(yōu)的無(wú)功優(yōu)化效益。

1農(nóng)網(wǎng)10KV配電線路智能無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)的必要性

如今我國(guó)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)，但是農(nóng)村的電網(wǎng)往往限制了農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度。我國(guó)農(nóng)村的電網(wǎng)有它自身的特點(diǎn)，農(nóng)村電網(wǎng)的供電半徑一般較長(zhǎng)，并且負(fù)荷分散。因?yàn)槭艿酱杭九殴嗟挠绊懀r(nóng)村配電網(wǎng)的負(fù)荷還有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)，就是具有一定的時(shí)段性和季節(jié)性，無(wú)功負(fù)荷的波動(dòng)很大。最近幾年我國(guó)投入了大量的資金進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)，不論是在網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)上，或者是在設(shè)備的運(yùn)行及優(yōu)化方式上，都得到了根本的改變，但是無(wú)功優(yōu)化卻始終滯后于電網(wǎng)建設(shè)。如今中國(guó)農(nóng)村配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的現(xiàn)狀是，無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備陳舊、偏少，無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置不合理;無(wú)功缺額還很大。如今農(nóng)村電網(wǎng)通常采用的補(bǔ)償方式是在變電站二次側(cè)集中補(bǔ)償，末端電壓很低和配電線路的線損的問(wèn)題依然沒(méi)有得到有效解決;無(wú)功補(bǔ)償裝置的智能程度低，線路分散補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償一般采用固定補(bǔ)償，不可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，不能滿足農(nóng)網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的時(shí)段性強(qiáng)和季節(jié)性的特點(diǎn)。

2農(nóng)村配電網(wǎng)10 kV線路無(wú)功優(yōu)化智能系統(tǒng)的研究與實(shí)施

2.1 系統(tǒng)概述

無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)采用 DotNet 技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以C/S 架構(gòu)的方式運(yùn)行。運(yùn)行在客戶端的系統(tǒng)可隨時(shí)與服務(wù)器交互，監(jiān)視線路上各補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行在服務(wù)器上的系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)獲取調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中線路的首端參數(shù)。同時(shí)通過(guò) GPRS 與現(xiàn)場(chǎng)的補(bǔ)償裝置通信控制或獲取工作現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)服務(wù)器端將獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)采用 SQLServer 2005 進(jìn)行設(shè)計(jì)與管理。系統(tǒng)客戶端可對(duì)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)并可生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表或以Excel文件的形式導(dǎo)出。

2.2 系統(tǒng)功能

1）拓?fù)渚S護(hù)

考慮到線路改造或移動(dòng)補(bǔ)償裝置的位置等因素，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可允許用戶維護(hù)的方式。用戶可以在配網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或增減電容器時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)提供的拓?fù)渚S護(hù)功能增減變電站、線路和電容器，并可以指定電容器和線路之間的關(guān)系，電容器的補(bǔ)償方式，以及線路和變電站之間的關(guān)系。

2）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)更新

系統(tǒng)的服務(wù)器端實(shí)時(shí)獲取調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中線路首端運(yùn)行參數(shù)，并根據(jù)線路狀態(tài)遠(yuǎn)程控制自動(dòng)投切裝置的投切動(dòng)作。而當(dāng)投切裝置動(dòng)作后，系統(tǒng)服務(wù)器端將該事件通知給系統(tǒng)的客戶端，系統(tǒng)的客戶端接到通知后，將會(huì)更新客戶端的運(yùn)行狀態(tài)顯示，同時(shí)將投切事件記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的來(lái)源。

3）投切事件查詢與容量統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)用戶可以通過(guò)指定查詢時(shí)間，并選定查詢線路的方式查詢某條線路上的所有電容器在某一天的運(yùn)行狀態(tài)變換，并繪制出無(wú)功變化曲線，以及投切曲線。以直觀的方式支持用戶分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。此外，對(duì)手動(dòng)投切電容器的投切管理，根據(jù)無(wú)功功率曲線，保證投入的電容器在無(wú)功功率最小時(shí)不發(fā)生過(guò)補(bǔ)償時(shí)將其投入運(yùn)行，并將其投入的時(shí)間維護(hù)在系統(tǒng)中，并反映在投切曲線上，做到線路所有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的統(tǒng)一集中管理。

2.3 無(wú)功補(bǔ)償遠(yuǎn)程無(wú)線集控系統(tǒng)

利用 GPRS 通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)裝置的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)測(cè)儀是以單片 16 位微處理器和手機(jī)芯片技術(shù)為核心集監(jiān)測(cè)、記錄、遠(yuǎn)程通信于一體的智能化系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由上級(jí)遠(yuǎn)程主控微機(jī)、下級(jí)執(zhí)行微機(jī)和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)組成兩級(jí)微機(jī)控制系統(tǒng)。上級(jí)集控微機(jī)在調(diào)度室集中采集所補(bǔ)償線路的無(wú)功功率和功率因數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)模糊控制算法計(jì)算出所需補(bǔ)償線路需要投入或切除的補(bǔ)償電容器的容量，根據(jù)下級(jí)執(zhí)行微機(jī)通過(guò)遠(yuǎn)程通信傳輸?shù)木€路各補(bǔ)償點(diǎn)投切狀況和實(shí)測(cè)電壓確定投切對(duì)象后，再通過(guò)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)向投切對(duì)象發(fā)送控制指令調(diào)整下級(jí)控制執(zhí)行投切裝置的兩位控制參數(shù)，切除上限值/投入下限值。收到上位機(jī)發(fā)來(lái)的控制目標(biāo)值后自動(dòng)投切補(bǔ)償電容器，使線路保持在重負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定在 0.95 以上的功率因數(shù)，在輕負(fù)荷時(shí)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象。

（2）無(wú)線數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)

利用現(xiàn)代的公網(wǎng) INTER 寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 CMNET 移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)（GPRS 數(shù)據(jù)流無(wú)線傳輸）可以廉價(jià)且方便地將上級(jí)集控微機(jī)與分布在農(nóng)電網(wǎng)線路上的無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切控制器（下級(jí)控制微機(jī)）終端設(shè)備連接起來(lái)，組成二級(jí)分布式遠(yuǎn)程自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)。集控電腦（上級(jí)）與無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切控制器（下級(jí)）無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸鏈路為：電腦（設(shè)置虛擬服務(wù)器）—網(wǎng)關(guān)端口映射—INTER網(wǎng)寬帶調(diào)制解調(diào)器—互聯(lián)公網(wǎng)—（CMNET 服務(wù)）移動(dòng)通信網(wǎng)—GPRS 收發(fā)器—無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)投切控制器。通過(guò)這一數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換。

3結(jié)語(yǔ)

農(nóng)村配電網(wǎng) 10 kV 線路無(wú)功補(bǔ)償智能系統(tǒng)?首先按電壓投切方式來(lái)確定最佳補(bǔ)償點(diǎn)的位置和容量?？刂齐娙萜鞯淖詣?dòng)投切是通過(guò)遠(yuǎn)程通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)交換，下位機(jī)采集各補(bǔ)償點(diǎn)的實(shí)測(cè)電壓和投切情況傳輸給調(diào)度室里的上位機(jī)，上位機(jī)再集中整合變電站出口的功率因數(shù)和無(wú)功功率，確定各補(bǔ)償點(diǎn)投切情況，再把投切命令傳輸給下位機(jī)，達(dá)到了功率因數(shù)和電壓的雙控目的。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：邯鄲市城郊水電管理處）