全网无功优化配置系统解决方案

一、系统介绍

目前我国地区电网及广大县级电网的电压质量虽得到较大改善但仍然不够理想，其原因可以从两种情况分析。一是农村电网存在无功补偿的不足，无功功率不平衡，导致电压质量不理想；二是电网中虽装有无功补偿设备，但由于配置位置和容量不尽合理，导致负荷高峰时欠补偿，电压偏低，低谷负荷时过补偿，电压偏高，不满足调压要求。

常规的无功补偿计算均使用经验公式计算，由于经验公式只能给出一个范围，因此实施人员无法确定具体量，更无法确定具体配在哪些点；另外国家规划资金分配是按省网、地网、县网递减，而按照无功就地平衡法则来说应该按此顺序递增才对。基于以上现状，广大地网、县网及农网存在着无功配置不足及配置不平衡两大问题，从而导致了电压质量难以提高，网损居高不下。因此降损节能、提高电压质量请从源头抓起！

本软件根据电网实际负荷情况进行全网配置计算，综合考虑投资、降损及调压效果，给出最合理的配置地点及配置容量，有效解决无功补偿配置计算长期沿用经验公式而带来的配置不平衡问题及分组随意的问题，可以有效增加电压调节手段、提高电压合格率、降低网损、改善电网稳定性及保证有较宽的运行裕度。

电容器电抗器被广泛地安装在配电网中作为无功补偿、电压调节、和增加系统容量的手段。本无功优化系统就是在分析高压配电网的运行参数和历史负荷数据，从高压配电网整体角度出发，以网损与投资的综合费用最小为优化目标，考虑电压及功率因数等约束条件，计算电容器安装的地点及安装容量。

二、技术原理

根据无功负荷和有功负荷是同步发展的规律，作为调节电网无功电源规划中的主要补偿装置的并联电容器电抗器由于其投资省，见效快，投运时间长和降损效果显著且安装简便，维护工作量小，事故率低等优点使其成为无功补偿设备的首选。容量的配置应使电网的无功功率实现分层分区平衡，各电压等级之间要尽量减少无功功率的交换。

通过无功补偿可以实现电网电压控制、改善电网稳定性、减少网损及保证有较宽的运行裕度。电容器电抗器被广泛地安装在配电网中进行无功补偿。本无功优化补偿系统就是在分析配电网结构基础上根据配电网的运行参数和历史负荷数据，从电网整体角度出发，考虑了电压上下限及功率因数等约束条件及与有载调压变压器配合调压的要求，对电容器电抗器安装的方式进行了全网无功优化分析，使得安装电容器取得最好的效益，即使有功网损、电容器的安装费用、购置费用的总和最小。

三、主要功能

(1) 系统功能模块图

本系统有六大模块，分别为：电网数据管理、电网建模、系统参数管理、网络拓扑分析、电网潮流计算、优化配置计算

(2) 系统功能结构图：略

(3) 系统功能描述：

◆    用于10kV以上输配电网的并列电容器及电抗器配置；

◆    根据典型负荷对已经存在的并列电容器及电抗器进行配置和调整；

◆    以系统网损最小或综合费用最小作为目标进行配置计算；

◆    软件自动确定配置地点；

◆    软件根据调压要求对同一母线补偿容量进行合理分组；

◆    可以由用户选择配置地点进行配置计算；

◆    可以根据电容器购买需要自行设定单位补偿容量；

◆    可以将系统电压合格率、厂站功率因数要求作为约束进行配置计算；

◆    可以通过图形界面进行电网建模；

◆    可以从图形上形成典型日计算端面；

◆    可以直接从Scada获得实时负荷数据保存为历史数据进行分析计算。

四、创新点

(1) 系统通过与SCADA的数据接口，接收遥信、遥测数据，通过潮流计算,为工作人员提供合理的无功补偿设备配置方案，并形成历史数据留待日后查询。

(2) 将遗传算法应用于优化配置问题计算中，并针对该问题的特点对算法进行了实用化改进。

(3) 系统运行时，可以针对不同的电压合格率、厂站功率因数等人工约束条件进行配置计算。

(4) 电网模型发生改变时，可以通过建模系统生成适应新的电网模型结构。

五、实用性（案例分析）

(1) 阜阳电网无功补偿现有情况

阜阳地区电网目前包含21个变电所，其中有500kV变电所1个：颍州变；220kV变电所4个：太和变，阜阳变，邢集变，牛庄变；110kV变电所15个：庞营变，胡集变，河西变，临泉变，颍西变，泉北变，东平变，宋集变，夏桥变，界首变，阜南变，颍上变，黄岗变，细阳变，三堂变；35kV变电所1个：济河变。

纵观阜阳地网的负荷情况，无功负荷所占比例较高，无功负荷分布不合理，虽然已经进行了一部分无功补偿，但是依然存在很大的无功缺额。

目前一部分变电所已经配置了无功补偿装置，但是还有不少变电所还没有配置，已配补偿装置也存在单组容量偏大，补偿装置分组不合理的情况，导致投切电压变化过大，以致无法正常投运。并且不少补偿设备配置在变电所的中压侧，这些补偿点并非面向最终用户，违反了就地平衡原则

(2) 存在的问题

1、无功补偿量不足；

2、现有补偿装置单组容量偏大，分组不合理。

3、现有补偿点选择不合理

(3) 补偿的益处

合理的无功补偿，不仅可以调节无功潮流分布，降损节电，提高电能质量，还能调节电压，提高电压质量，增强电网稳定性，同时由于网上无功潮流的减少，无形中增加了有功潮流的系统容量。

(4) 解决方案及结果展示

常规的无功补偿计算均使用经验公式计算，由于经验公式只能给出一个范围，因此实施人员无法确定具体量，更无法确定具体配在哪些点；另外国家规划资金分配是按省网、地网、县网递减，而按照无功就地平衡法则来说应该按此顺序递增才对。

《全网无功优化配置规划决策系统》依据“就地平衡，分层平衡”的无功补偿原则，根据电网实际负荷情况或负荷预测情况，综合考虑投资、降损及调压效果，利用基因遗传算法和快速潮流算法，确定指定点的合理补偿量，并采用有利于电压调节的智能分组算法，使得每一组补偿装置的投切电压差近似于有载调压变压器调节一档的效果。有效解决无功补偿配置计算长期沿用经验公式而带来的配置不平衡问题，可以有效增加电压调节手段、提高电压合格率、降低网损、改善电网稳定性及保证有较宽的运行裕度。

以下是系统利用阜阳地区电网5月某日下午4时左右的负荷情况，进行补偿计算的结果。

补偿点选择如下：

* 其中最大补偿单位，最小补偿单位的基本单位为0.3MVar

计算所得的补偿方案如下：