配电网无功补偿优化规划

配电网无功补偿优化规划

1张帅2李莉

（国网冀北电力有限公司承德供电公司河北承德067000）

摘要：近年来，在配电网无功功率补偿方面，前人做了很多研究，效果令人瞩目。文献[1-6]分别采用动态优化算法、粒子群算法、Tabu算法、遗传算法以及模糊动态规划法等作为研究配电网无功补偿的优化方法，并且从多个角度考虑补偿带来的显著效果，以减少电网损耗，提高电能质量。

关键词：无功功率；方法；配电网规划；应用

在我国目前的电力工程之中，在电网当中针对用电设备进行使用之时，除了会对有功功率进行使用以外，还需要消耗无功功率。基于这一因素，在我国电力网络当中，电力部门为了可以更加合理化、科学化的对用电设备功率进行限制，便需要对其所消耗的无功功率进行合理的补偿，由此才能满足电力系统当中针对无功功率的基本需求。而在配电网的规划工作当中，有关部门需要甄选出效果理想、成本合理的方法来对用电设备进行无功率补偿。

1关于无功功率的概念

所谓无功功率，就是指在规定的时间当中，在电气设备内部所生产的能量，同时在无电磁能量的状况下，给予电源设备带来感应电流。在理想状况当中，无功功率不会主动消失，它会在电源和电气设备当中开展电磁转化。由性质的角度进行分析，无功功率则可以被分成感性与容性两个种类。详细地说，电容器装置设备的损耗，便是容性无功功率，而电动机装置当中的损耗便属于感性无功功率。在中国现有的电力工程之中，针对感性无功功率和容性无功功率的判定，有着十分重大的意义。这是因为在配电网络当中，含有很多的电感配件，这些电感配件会在很大程度上对无功功率进行损耗，因此，在配电网规划的过程之中，需要使用有效的办法针对无功功率开展合理的补偿，由此保障我国电力工程在运行过程中的稳定以及安全。

2相关理论

2.1无功补偿的基本原理

无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低损耗。

2.2无功的经济补偿

对于电力系统而言，在高压侧或低压侧均可进行补偿。但是，如果在低压侧进行补偿，既可减少变压器、输电线路等的损耗，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的端电压，所以补偿电容器的安装越靠近负载端，对用户而言越可获取较大的经济效益。

3无功补偿的原则

全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，具体内容如下。

总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。

集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。

高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。

降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长、分支多、负荷分散、功率因数低的线路，这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大。若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。

供电部门的无功补偿与用户补偿相结合，因为无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，达不到理想的效果。

4无功补偿方案

现有的配电网无功补偿方案有4种：a.变电站集中补偿方式；b.低压集中补偿方式；c.杆上无功补偿方式；d.用户终端补偿方式。

4.1变电站集中补偿：其主要目的是改善输电网的功率因素、提高终端变电所的电压和补偿主变压器的无功损耗，这些补偿装置一般连接在变电站的10KV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但是这种方案对配电网的降损作用很小。

4.2低压集中补偿：它是目前国内比较普遍采用的一种方式，它是在配电变压器380V侧进行集中补偿，其主要目的是提高专用变压器用户的功率因素，实现无功就地平衡。这种方案虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取，因为虽然线路的电压的波动主要由无功量的变化引起，但线路的电压水平是由系统线路的电压等级决定的，当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相差甚远，出现无功过补偿或欠补偿。

4.3杆上无功补偿：主要是针对10kV馈线上沿线的公用变压器所需无功进行补偿，因其具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路，但是因负荷经常波动而该补偿方式是长期固定补偿，故其适应能力较差，主要是补偿了无功基荷，在线路重载情况下补偿度一般是不能达到0.95。

4.4用户终端分散补偿就是在用户负荷所在的位置就地补偿，这种方式较前三种方式能大大的减少线损、改善电压质量、提高系统供电能力。缺点是由于低压无功补偿通常按配电变压所低压侧最大无功需求来确定安装容量，而各配电变压器负荷波动的不同时性造成了大量电容器在较轻载时的闲置，设备利用率不高。

5配电网的无功补偿优化

5.1无功补偿点的确定

为了减少管理和维修量，对每条馈线确定补偿点设置的上限为5个。

5.2由最小负荷方式确定无功功率补偿容量

现在10kV配电网的大多数无功功率补偿装置无法调节补偿容量，为防止出现倒送无功功率的情况，采用在最小负荷方式下进行潮流计算，以补偿点流出的无功量作为该点的补偿容量，使配电网的无功功率补偿更为优化。

5.3在最大负荷时新增补偿点

在配电网无功功率补偿中，当补偿容量按照最小负荷确定后，还要检验补偿后的网络在各种负荷运行方式下是否满足约束条件。当某个点出现电压越下限时，可以采用增加补偿点的方法来进行调节，即在电压越限点或其他邻近点增设补偿点，再重新进行补偿容量计算，并进行验证，直到电压符合要求为止。

6结束语

伴随着我国的快速发展，不管是人们的生活、企业的生产，电力资源都发挥出了不可替代的作用，基于这一现状，电力部门应保障配电网络在运行过程中的高效和安全。在当前的配电规划之中，电力部门需要根据无功功率的损耗状况，采用合理科学的无功补偿技术进行补偿，由此保障我国供电网络的安全使用。本文通过笔者多年的电力部门工作经验，论述了自己对于无功补偿的一些不成熟看法，希望能够给予同行参考和帮助。

参考文献：

[1]崔大明，侯庆雷，李超.配电网规划中的无功功率补偿方法探讨[J].电子世界，2015（20）：50-51.

[2]黄勇.配电网规划中无功功率补偿方法初探[J].科技风，2015（05）：20.

[3]余健明，杜刚，姚李孝.结合灵敏度分析的遗传算法应用于配电网无功补偿优化规划[J].电网技术，2002（07）：46-49.