10kV配电线路无功优化智能系统的研究与实施

李华

摘要：10V线路集成了远程通信技术以及网络技术直接在调度室进行远程监视、管理和自动控制技术，再通过对下位机数字化技术的应用就实现了无功优化智能系统。该系统立足于目前农村配电网无功补偿的现状，农村电网的配送中存在着用电的时间和空间的不均衡问题，这种问题严重的阻碍了农村电网的发展。本文通过对该智能系统的研究，旨在更好的解决农村配电中存在的问题。

关键词： 配电线路;智能系统;无功补偿

前言：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 10 kV 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农网10KV配电线路智能无功补偿设计的必要性

如今我国大力发展农业，但是农村的电网往往限制了农业的发展速度。我国农村的电网有它自身的特点，农村电网的供电半径一般较长，并且负荷分散。因为受到春季排灌的影响，农村配电网的负荷还有一个非常重要的特点，就是具有一定的时段性和季节性，无功负荷的波动很大。最近几年我国投入了大量的资金进行农村电网的建设，不论是在网架的结构上，或者是在设备的运行及优化方式上，都得到了根本的改变，但是无功优化却始终滞后于电网建设。如今中国农村配电网无功优化的现状是，无功补偿的设备陈旧、偏少，无功补偿装置的配置不合理;无功缺额还很大。如今农村电网通常采用的补偿方式是在变电站二次侧集中补偿，末端电压很低和配电线路的线损的问题依然没有得到有效解决;无功补偿装置的智能程度低，线路分散补偿、随器补偿一般采用固定补偿，不可以做到实时监控，不能满足农网无功负荷的时段性强和季节性的特点。

2农村配电网10 kV线路无功优化智能系统的研究与实施

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 SQLServer 2005 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

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。

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。

2.3 無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。

（1）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。

（2）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。集控电脑（上级）与无功补偿自动投切控制器（下级）无线数据传输链路为：电脑（设置虚拟服务器）—网关端口映射—INTER网宽带调制解调器—互联公网—（CMNET 服务）移动通信网—GPRS 收发器—无功补偿自动投切控制器。通过这一数据链路实现双向数据交换。

3结语

农村配电网 10 kV 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。

参考文献：

[1]谭东明.农村配电网无功优化智能技术研究[D].沈阳农业大学，2011.

[2]王慧.农村变电站无功优化智能系统的研究[D].沈阳农业大学，2013.

[3]王亮.农村配电网线路无功补偿优化探析[J]. 中国新技术新产品，2011（04）：256.

（作者单位：邯郸市城郊水电管理处）