农村配电网线路无功补偿优化探析

王 亮

（云南电网公司昭通供电局，云南 昭通 657000）

当前，电网无功优化补偿的重要性也日益增强，难度也日益加大。配电网作为电能配置的末端环节覆盖区域，其损耗占全网总损耗的40%。无功补偿是降低网损和改善电压质量的有效手段。长期以来，无功电源优化配置主要在网络规划方面考虑，运行期间很少考虑无功补偿设备的优化投切。安装于10kV配电线路上的分散补偿电容器多数是固定补偿电容器。规划阶段配置的无功电源及容量只能说是为提高电网运行水平、降低网损创造必要条件。只有在配电网运行期问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 农村配电网无功基本特点与现状

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。由于农村受春季排灌等影响，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，无功负荷的波动较大。

近些年国家投入大量的资金进行农村电网的建设和改造，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。目前农村配电网无功优化的现状是，无功补偿设备偏少、陈旧，无功缺额还比较大；无功补偿装置的配置不合理，目前主要采用的补偿方式是在变电站二次侧集中补偿，配电线路的线损和末端电压很低的问题仍未得到有效解决；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。

2 农村配电网线路无功优化智能系统的实施

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，技术上已基本成熟而本文研究的重点是农村配电网10kV线路无功优化智能系统。10kV线路分散补偿智能系统采用的是按电压投切布点，电压型远程控制方式。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 系统概述

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。运行在服务器上的系统通过局域网获取调度自动化系统中线路的首端参数，同时通过GPRS与现场的补偿装置通信，控制或获取工作现场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

系统在设计时充分考虑到了软件的可操作性、易用性等，并且界面友好。软件系统实现了无功补偿装置运行状态实时更新显示，以线路为单位统计选定时间内补偿装置的投切状态变换，统计选定时间内线路上投切容量，查询指定时间内指定统计范围内的投切记录等。本文主要就本系统在某农电的实施来论述其功能，具体如下：

（1）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。用户可以在配网结构发生变化或增减电容器时，通过系统提供的拓扑维护功能增减变电站、线路和电容器，并可以指定电容器和线路之间的关系，电容器的补偿方式，以及线路和变电站之间的关系。对于以静态方式进行补偿的电容器，系统提供了手动录入投切事件接口。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。

（2）系统运行状态实时更新。系统的服务器端实时获取调度自动化系统中线路首端运行参数，并根据线路状态远程控制自动投切装置的投切动作。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。

（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。此外，对手动投切电容器的投切管理，根据无功功率曲线，保证投入的电容器在无功功率最小时不发生过补偿时将其投入运行，并将其投入的时间维护在系统中，并反映在投切曲线上，做到线路所有无功补偿设备的统一集中管理。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）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。

2.3 无功补偿远程无线集控系统

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。监测仪是以单片16位微处理器和手机芯片技术为核心，集监测、记录、远程通信于一体的智能化系统。本系统采用了大规模集成电路技术，高精度A/D变换技术，单片机控制技术和抗干扰技术，具有可靠性高，测量精度高，功能齐全，安装简易等特点。系统后台软件灵活、安装简便、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。

2.4 系统构成

系统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。上级集控微机在调度室集中采集所补偿线路的无功功率和功率因数实时数据，根据模糊控制算法计算出所需补偿线路需要投入或切除的补偿电容器的容量，根据下级执行微机通过远程通信传输的线路各补偿点投切状况和实测电压确定投切对象后，再通过远程通信网络向投切对象发送控制指令调整下级控制执行投切装置的两位控制参数(切除上限值/投入下限值)。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。

结论

农村配电网10kV线路无功补偿智能系统，首先按电压投切方式来确定最佳补偿点的位置和容量。控制电容器的自动投切是通过远程通信技术和网络技术实现上下位机之间的双向数据交换，下位机采集各补偿点的实测电压和投切情况传输给调度室里的上位机，上位机再集中整合变电站出口的功率因数和无功功率，确定各补偿点投切情况，再把投切命令传输给下位机，达到了功率因数和电压的双控目的。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，克服了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。同时利用通讯技术把投切装置安装点的电压数据实时监测，有效地替代了为考核电压单独安装电压监测装置到现场读取数据的必要性。

[1]封崇益,陈铸华.农村配电网线路和设备的防雷接地保护研究.湖南省电力公司中心培训部.[期刊]湖南电力，2010-04-25.