电力系统无功优化与无功补偿控制策略

电力系统无功优化与无功补偿控制策略

作者：李静雅

来源：《环球市场》2018年第28期

摘要：无功优化和无功补偿是减少网损的有效途径，在提高系统运行效率上发挥着积极作用，前者是指在一定的结构中，适当调节控制变量将损耗降到最低，后者属于优化的一种，主要是对无功补偿装置的容量或安装位置进行适当调整，以减少网损。 关键词：电力系统;无功优化;无功补偿;控制策略

城市化进程的加快促进现代化进程的发展，城市电网逐渐走向低压配电的形式，随着电力负荷与电源的涌现，其对城市电力系统的网络结构与电源分布产生了一定的影响，这就导致电力系统的无功分布变得不合理化。在低压电的线路中涌动着大量的无功电流，降低了电网功率因数，增加线路损耗，降低末端电压，使用电客户的用电质量出现问题。因此电力系统的无功优化和补偿是现阶段电力部门研究的主要课题之一。 一、电力系统的无功优化

（一）电力系统无功优化的运行现状

电力系统的无功优化主要指的是在充分保障电力输送稳定与安全性的基础上，采用一定的技术方法改变传统的电力输送方式，以减少电力能源在输送中的损耗。

随着电力系统的不断发展壮大，电网规模的扩大使得电网联网成为电力系统未来发展的主要趋势。而随之而来的就是电力输给送过程中产生的一系列问题，电网输送事故逐渐增加也预示着电力企业想要得到更加高效的发展就必须提高电能源的输送效率，保证电网电压的合格率。

（二）电力系统无功优化方式

我国的电力系统的无功优化经历了一段时间的探索与实践。在传统的无功优化技术中，往往采用的是静态无功优化措施，这种静态无功优化的主要特点是通过使用当时或者过去的优化结果去调节下一时刻的电力系统的设备，对电力运输的动态性重视不足因此，在传统无功补偿的基础上，出现了动态的无功优化方式[1]。 1.对无功补偿装置的优化

电压补偿装置是实现无功优化的基础。为进一步减少电力能源的损耗，在电力能源的输送过程中，通过电容器对电流负荷中的无功电流进行补偿。电网在运行中同时产生无功功率以及

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有功功率，一般的电机负载是感性负载，在运行时要消耗很多无功功率。使用电容补偿，能够电机负载提供更多的无功功率，从而减少电网的功率损失，提高电网设备的使用效率。 2.对控制电压的优化

无功优化的闭环控制系统的建立，主要是使用自动化系统对电力系统在运行中的各个节点进行控制分析，对电压的无功优化进行在线实时控制，最终实现电容器与变压器等的合理运行，以保证电力输送的优化。闭环控制系统可以依据不同的电力系统建立集中式以及分布式模式，这样不仅能够使电力系统在运行过程中保持平衡，同时也减少了电力系统的无功损耗，保障运行中的安全性。 二、电力系统无功补偿 （一）无功补偿形式

无功补偿属于无功优化的一部分，是无功优化在实际生活中的具体操作实例，其通过对电容器安装位置以及容量进行不断调整，进而寻找出能够满足各个约束条件的电网线路损耗最小值。电容器安装位置以及容量的合理设定能够使电力系统的电压水平保持在合理的范围内，保证电网运行的安全性和稳定性。现阶段，实际生活中常见的配电网无功补偿形式包括：变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上无功补偿以及用电客户终端补偿四种。 （二）无功补偿存在的问题

现阶段我国配电网无功补偿过程中存在较多急需解决的问题，主要包括下述三个问题： 1.优化

电力系统无功优化配置的最终目的是基于电网电压的正常水平最大幅度的减少电网损耗，在实现该目标的过程中还需要对补偿后电网运行经费以及设备安装经费进行最小化计算，其过程十分复杂繁琐，为解决该问题曾有研究人员提出多种优化计算方式的假设，但最终效果并不显著。 2.测量

当前国内10KV配电网线路负荷点无表计，加之工作人员的能力水平偏低，这就无法保证表计数据的实时性和准确性，导致优化计算难上加难。 3.谐波

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电容器运行能够放大谐波，而这种副作用则会对电容器的使用期限造成不良影响，并且电容器的损坏会加重谐波对电力系统的干扰，因此在进行无功补偿时需要对谐波的治理进行充分考虑，以此减少对电力系统的影响。 三、配电网无功补偿遇到的问题

（一）优化问题：无功优化配置的目标是在保证配网电压水平的同时尽可能降低网损。由于它要对补偿后的运行费用以及相应的安装成本同时达到最小化，计算过程相当复杂。为此曾采取了许多的假设，比如固定负荷水平、统一线径、把树状配电网简化成梳状网，显然这样的结果并不理想。

（二）测量问题：目前10KV配电网的线路上的负荷点一般无表计，且人员的技术水平和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。

（三）谐波问题：由于电容器有放大谐波的副作用，当谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏且将使系统的谐波干扰更严重。因而做无功补偿时必须考虑谐波治理，在有较大谐波干扰、又需要补偿无功的地点，应考虑增加滤波装置。 四、结论

在电力系统的实际运行中，电力系统的负荷是动态连续变化的，因此无功优化和无功补偿应根据实际情况动态补偿。这种思想也符合柔性交流输电系统的理论，其本质就是将高压大功率的电力电子技术应用于电力系统中，以增强对电力系统的控制能力，提高原有电力系统的输电能力。同时伴随着电力市场的实行，无功定价理论的逐渐成熟，无功优化及其动态补偿理论也将相应改變并进一步完善。 参考文献：

[1]程丽琴.我国电力系统无功优化问题研究[J].建筑工程技术与设计，2014（12）.