农村10kV配电线路无功优化的思考

农村10kV配电线路无功优化的思考

摘 要：随着国民经济的迅速发展，农村用电负荷的不断增长，用户对于电能质量的要求越来越高，而配电网络感性负载也在不断增加，配网无功优化补偿的重要性也日益突出，难度也日益加大。本文根据目前农村配电网无功补偿的现状，想借助10kV线路集成远程通信技术和网络技术直接在调度室进行远程监视、管理及自动控制，并通过上下位机数字化技术真正实现了无功优化智能系统进行思考。

关键词：10kV线路 智能系统 无功优化 农村配电网

农村配电网作为电能配置的末端环节，覆盖区域较大，其损耗占全网总损耗比例也较大，且功率因数普遍不理想。根据国电农【1999】191号《农村电网建设与改造技术原则》第2.5.2条规定：变电站10KV侧功率因数达到0.9及以上，100KVA及以上电力用户的功率因数达到0.9及以上，农业户的功率因数达到0.8及以上。长期以来，无功电源优化配置主要在网络规划方面考虑，运行期间却很少考虑无功补偿设备的优化投切。只有在配电网运行期间根据不同的负荷水平，通过实时的控制系统优化各种无功补偿设备的投切，实现全网无功优化调度，才能充分发挥网内各点、各种无功设备的功能，挖掘现有设备潜力，得到最好最优的无功优化效益。

1 我国农村配电网无功特点与现状

中国农村配电网有其自身的特点，供电半径普遍较长，且负荷分散，可谓是“点多、面广、线长”。由于农村受春、夏季排灌等影响，农村配电网的负荷还有一个重要的特点就是具有一定的季节性和时段性，尤其是夏季高温期间、冬季的寒冷及春节期间负荷波动很大，无功负荷的波动也较大。

近些年国家投入大量的资金对农村电网进行了建设和改造，无论在网架结构上，还是在设备优化及运行方式优化上，都已取得了明显的、根本性的改变，但是无功优化却始终滞后于电网建设。利用电容器进行无功补偿基本采用“集中补偿、分散补偿、单独补偿”等方式。低压集中补偿是将移相电容器组接到配电房低压母线上或是将低压电容器通过保险接到配电变压器的二次侧，能补偿低压母线以前的无功功率，可减少变压器的无功负荷，从而可有效节省变压器的容量。无功补偿装置的自动化程度低，随器补偿、线路分散补偿大多数采用固定补偿，不能做到实时监控，不能满足农网无功负荷的季节性和时段性强的特点。

农网的无功负荷有其自身的特殊性，存在的问题主要集中在无功补偿设备不足且自动化程度不高，动态补偿和固定补偿比例失调，研究出一套适合于农村配电网的10kV线路无功优化智能系统是十分必要并具有实际意义。

2 农村配电网10kV线路无功优化思考

农村配电网的随机补偿、随器补偿和变电站集中补偿，在相关文献中有许多报道，技术上已基本成熟。调度室里的上位机，根据线路各电容器投切装置经GPRS上传的实测电压和投切情况，以及变电站出口（线路首端）功率因数值和无功功率值，判断集中处理后，直接整定上下限值，由调度室发出各线路电容器投切装置的投切命令。达到电压和功率因数双控的目的。

2.1农村配电网10kV线路无功优化智能系统设想

无功优化自动化系统采用DotNet技术进行开发，以C／S架构的方式运行。运行在客户端的系统可随时与服务器交互，监视线路上各补偿装置的运行状态。系统服务器端将获取的实时数据存储在数据库中，数据库采用SQLServer2005进行设计与管理。系统客户端可对存储于数据库中的数据进行分析与统计，并可生成统计报表或以Excel文件的形式导出。

2.2系统功能设想

系统在设计时要充分考虑到了软件的可操作性、易用性等，并且界面要友好。本文主要就如何在农村10KV配电线路实施来思考其功能如下：

（1）数据导出功能。用户指定查询或统计条件，可查询出满足统计条件的投切事件或统计信息。用户可将统计信息导出到文本文件或导成Excel文件，便于用户在Excel系统下对数据进行分析或制作出满足要求的统计报表。

（2）拓扑维护。考虑到线路改造或移动补偿装置的位置等因素，将系统设计成可允许用户维护的方式。用户只需在拓扑窗格中选定指定的静态补偿电容器，即可为其录入投切状态变化事件。

（3）投切事件查询与容量统计。系统用户可以通过指定查询时间，并选定查询线路的方式查询某条线路上的所有电容器在某一天的运行状态变换，并同时在图中绘制出无功变化曲线，以及投切曲线。以直观的方式支持用户分析系统的运行状况。用户可以年或月为单位，统计指定线路在该时间范围内的投切容量。统计数据来源于记录在系统数据库中的投切事件变化。

（4）系统运行状态要实时更新。而当投切装置动作后，系统服务器端将该事件通知给系统的客户端，系统的客户端接到通知后，将会更新客户端的运行状态显示，同时将投切事件记录在数据库中，用于作为统计数据的来源。

2.3无功补偿远程无线集控系统设想

要利用GPRS通信技术，实现对自动装置的远程无线监测与数据传输。本系统后台软件要灵活、安装要简便、要易于操作，运行环境只需Win9x~xp操作系统及通用Access数据库软件，不需要单独维护。

2.3.1系统构成

系统要由上级远程主控微机、下级执行微机和远程通信网络组成两级微机控制系统。收到上位机发来的控制目标值后自动投切补偿电容器，使线路保持在重负荷时稳定在0.95以上的功率因数，在轻负荷时不会出现过补现象，系统拓扑图设想如下图1所示。

图1 10kV线路无功补偿自动化系统拓扑图

2.3.2模糊控制算法流程

（1）调度自动化系统将线路首端的功率因数cosφ、无功功率Qi，下位机将实时电压Ui、开关的投切状态Ki，传送给调度室内的上位机；

（2）如果cosφmin（3）通过cosφ和Qi计算出所需补偿投入或切除的补偿容量QC；

（4）搜索满足投切条件的Ki；

（5）且，确定的值和位置，线路中自动投切装置的各组电容={Qc，Q，…}（它是一个具有优先级的集合，越靠近线路末端的优先级越高）；

2.3.3无线数据通信的实现

利用现代的公网INTER宽带网络技术和CMNET移动数据通信技术（GPRS数据流无线传输），可以廉价且方便地将上级集控微机与分布在农电网线路上的无功补偿自动投切控制器（下级控制微机）终端设备连接起来，组成二级分布式远程自动化无功补偿系统。通过这一数据链路实现双向数据交换。

3 结束语

农村配电网10kV线路如实现无功补偿智能系统，按电压投切方式来确定最佳补偿点的位置和容量。电压型无功投切装置，采用了现场取电压在局调度室获取无功功率和功率因数的通讯技术，将会克服以往投切装置同时采集电压、电流使设备体积大、造价高的弊端。同时对提高农村10KV线路电压质量、减少线损、提高功率因数都是有益的，对客户、对电力企业是双赢的好事。

参考文献：

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