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电力系统无功补偿点及其补偿容量的确定

2017-07-08祁建怀张昌丽刘永江

中国高新技术企业 2017年11期
关键词:电力资源电力系统

祁建怀 张昌丽 刘永江

摘要:无功补偿是电力系统运行中不可缺少的一个环节,关于无功补偿优化问题,是电力工作者需要面临的课题之一。基于此,文章阐述了交流电路中电流和电压的相关特点,利用对无功裕度的研究,明确了无功补偿点,并提出了无功补偿容量的优化措施,保证合理配置电力资源。

关键词:电力系统;无功补偿点;补偿容量;无功裕度;电力资源 文献标识码:A

中图分类号:TM714 文章编号:1009-2374(2017)11-0049-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.025

在电力系统中,电网负荷与容量并不是无限制的,随着电网负荷与容量呈现出上升趋势,电网经济性问题以及安全问题也逐渐突出。为提高电力系统运行效率,降低无功损耗,增强电能质量,有关电力部门做出了多次的努力和尝试。因此,电力工作者对无功补偿优化问题也越加重视,其作为确保供电质量的主要方法之一,应对补偿容量与无功补偿点进行明确,采取有效合理的无功补偿措施。

1 无功补偿的原则与内容

在电力系统中,为确保电网运行的安全性和稳定性,需要优化无功补偿和无功功率,无功补偿点是否合理关乎到无功补偿的效果,选取合理的无功补偿点,以达到合理分配电力资源,保持电网供电水平,保证电网运行的稳定性和安全性。通过合理的选择无功补偿点以及实施相应的优化措施,可防止无功功率传输距离过远,进而有效控制无功损耗与有功损耗,对电网安全运行起到促进作用,确保电力企业的经济效益。

关于电网无功补偿优化主要涉及的内容有两点:一为明确无功补偿点;二为明确无功补偿容量。电网的稳定性、安全性和经济性均与无功补偿有着紧密的关系。

为达到优化无功补偿的目的,选择无功补偿点时需要遵守以下三点原则:(1)按照电网本身特性,与电力系统网络结构特点相结合,确立中枢点,可有效控制其他节点,并控制电网电压处于相关标准范围内;(2)确定无功补偿点,需要遵守就地平衡原则,在电压等级不相同的线路中,利用分层平衡可以有效防止电压等级不同的无功功率流动,减少无功损耗,增加电力企业的紧急效益;(3)在电网中,无功补偿需要保持在0.7以上的标准要求。

2 确定无功补偿点

2.1 电压稳定下的限制因素

假设潮流功率的方向是送端(S)→受端(R),简化电路后,交流支路情况如图1所示:

在静态电压稳定的基础上,其两个功率圆采用以下公式表示:

两个圆心坐标可用如下公式表示:

半径则为:

则圆心距以G表示,可用如下公式来表示:

图2为两个圆相切和相交的状况:

2.2 无功裕度

按照电力系统运行的特点,在电力系统负荷达到一定规范值的时候,电网电压近乎崩溃,需要以电压稳定为基础上,且满足rQ+rP≥G、rQ≥0、rP≥0要求。由此得知,无功裕度定义概括来说,在静态电压稳定的情况下,临近崩溃电压点、系统运行点两者之间存在的电气距离可采用下式表达:

图3为电网网络拓扑图,依照有关理论知识,可采用下式来表示节点i等效无功裕度:

式中:j为节点i连接的节点;Ni为节点i所连接的支路数量。

2.3 无功裕度值的计算

计算无功裕度值的方法可分成如下步骤:(1)按照电网线路参数与结构特点,计算出电网中潮流功率,并获得各节点的功率以及电压;(2)依照本文第二章第一小节内提出的公式来完成计算,可得到各节点的G、rQ、rP;(3)通过电网网络拓扑、无功裕度公式和概念,对所有节点无功裕度值进行计算,同时根据相关规律来完成组合排列;(4)通常情况下,应根据由小到大的次序来排列计算出来的无功裕度值,以此数据作为依据,采用合理有效的无功补偿方法。

3 确定无功补偿量

一般情况下,无功补偿容量是采用混合改进遗传算法来确定的,此算法主要可分为两个算法:一种是一阶算法;另一种是二阶算法。

在对无功优化特点进行充分考虑的基础上,将二阶算法、遗传算法两者有机结合之后,计算过程简化如下:(1)编码。通过浮点数码来完成编码工作,表示方式采用基因变量值范围,以编码长度来控制变量数量;(2)选择。构建完善的评价体系之后,采用竞争的方式,达到优胜劣汰的目的;(3)变异和交叉。在常规算法中,影响性能的主要因素为变异率和交叉率,此两者与收敛性有着直接联系,若变异率和交叉率的指标适当提高,那么说明种群趋于局部优化或者一致;(4)算法终止。结合最优个体适应值、最大遗传代数,在最大遗传代数范围之内,留下达到要求的最优个体以及输出最优值。当一阶算法终止之后,可以采用二阶算法逐渐缩小搜索领域,为使计算结果的精确度得以提高,二阶算法初始值采用一阶算法获得的最优值,然后直接开始优化搜索。二阶算法比一阶算法更具有优势,主要表现在局部搜索方面,其中二阶算法的局部搜索能力更强,进而获取全局最优值更加容易。

4 无功补偿方法以及相关设备分析

电力系统中,无功补偿为电网运行的稳定性和安全性提供了有效的保障,所以需要优化无功补偿的规划,采取有效措施和相关设备确保顺利实施,为电力系统运行提供技术支持。

根据接线方式与无功补偿点,可将无功补偿分成3种类型,分别为就地补偿、分组补偿以及集中补偿。在实际运行中,主要采用的补偿设备有静止无功补偿器、电抗器、并联电容器、同步调相机等。这其中同步调相机指的是一种同步电动机,与常规同步电动机不同的是,它不存在机械负载。早期所采用的无功补偿设备为同步調相机,随着并联电容器被广泛应用,同步调相机地位逐渐降低,

目前并联电容器作为最常用的无功补偿设备,占整体电网设备大约90%左右,并联电抗器可将余下的无功功率吸收,进而防止电网出现电压过载现象。

随着科学技术水平的不断提高,电网技术在不断完善,静止补偿器的出现使电网无功补偿工作达到了理想化的效果,此设备对加强电网运行的稳定性有着重要意义,提高了电力企业的社会效益、经济效益以及安全效益。

在使用上述这些设备的时候,无论同步调相机、电抗器还是电容器,它们对电力系统无功补偿都是处于静态条件下,但静止补偿器的出现使电力系统无功补偿实现了动态,这得益于设备自身内部构造,利用2个晶闸管采用反并联接线方式,直接控制电抗器、电容器的开关,达到了动态补偿的效果。

5 结语

目前随着电力系统不断扩大规模,电网复杂性也随之提高,无功补偿问题逐渐变得越加复杂,然而为确保电力系统运行的安全性和稳定性,就需要不断去深入研究无功补偿课题,找到科学有效的无功补偿点,明确补偿容量,加强电路系统稳定性,确保供电质量,从而提高电力企业的社会效益与经济效益。

参考文献

[1] 侯树文,曾浩,雷校省,钱俊良,赵臣鹏.斩控式交流调压无功补偿电路的设计[J].华北水利水电学院学报,2013,(5).

[2] 侯勇.农网无功补偿的管理探析与思路[J].科技创业家,2014,(8).

(责任编辑:黄银芳)

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