配電網(wǎng)內(nèi)涵節(jié)電方法之無功優(yōu)化

翁軍美 顧青松

摘 要：降低配電網(wǎng)的電能損耗是整個(gè)電網(wǎng)降損工作的重要一環(huán)，該文主要對(duì)配電網(wǎng)內(nèi)涵節(jié)電方法之無功優(yōu)化進(jìn)行闡述，系統(tǒng)性提出配電網(wǎng)無功優(yōu)化一攬子解決方案。

關(guān)鍵詞：內(nèi)涵節(jié)電 無功優(yōu)化 IEC61970/61968 仿真決策

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（b）-00-01

電力行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱，其自身?yè)p耗問題較為突出，其中配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷性質(zhì)多樣，負(fù)荷變化波動(dòng)大，配電網(wǎng)的損耗約占總損耗的43%。因此，配電網(wǎng)節(jié)電工作勢(shì)在必行。

1 內(nèi)涵節(jié)電與無功優(yōu)化

配電網(wǎng)節(jié)電應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，認(rèn)真搞好電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、調(diào)整網(wǎng)絡(luò)布局、調(diào)整運(yùn)行電壓、優(yōu)化供電方式、更換導(dǎo)線、更換變壓器、優(yōu)化無功設(shè)備和平衡三相負(fù)荷等。其中，不需要投資或較少投資的網(wǎng)優(yōu)類的方法（內(nèi)涵節(jié)電）產(chǎn)生的效果明顯，投資小，回收快，效益顯著。無功優(yōu)化是其中最典型的一種。

2 IEC61970/61968 CIM模型

進(jìn)行無功優(yōu)化，需要構(gòu)建配電網(wǎng)真實(shí)模型，一般通過獲取靜態(tài)模型和運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜖顟B(tài)估計(jì)而得到。

基于IEC61970/61968 標(biāo)準(zhǔn)的CIM配電網(wǎng)模型，表示了電力企業(yè)運(yùn)行各個(gè)方面建立模型通常所需的所有主要對(duì)象，CIM模型包含這些對(duì)象的公有類和屬性，以及它們之間的關(guān)系。CIM模型文件采用可擴(kuò)展的標(biāo)記語(yǔ)言XML，XML是不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，是所有信息的中間層表示，可解決信息表示、關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨操作系統(tǒng)的信息交互。

在第三方提供CIMXML文件的情況下，優(yōu)先采用對(duì)第三方系統(tǒng)提供的CIMXML文件進(jìn)行讀取和解析。在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)?shù)谌较到y(tǒng)對(duì)電網(wǎng)靜態(tài)模型進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)出新的CIMXML文件后，應(yīng)立即執(zhí)行解析和存庫(kù)操作。

在實(shí)現(xiàn)CIMXML文件級(jí)數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)符合IEC 61970/61968標(biāo)準(zhǔn)的CIS接口，不管第三方系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)模式是否完全符合標(biāo)準(zhǔn)，不需要關(guān)心數(shù)據(jù)信息在第三方系統(tǒng)中的存儲(chǔ)方式，通過CIS接口就可以進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)的獲取。

基于IEC61970/61968標(biāo)準(zhǔn)的互操作應(yīng)用日益廣泛，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與EMS、DMS、PMS和GIS等系統(tǒng)的交互應(yīng)用[1]，該模式代表未來主流方向，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)互通的關(guān)鍵內(nèi)容，能夠有效保護(hù)用戶資源。

3 無功優(yōu)化規(guī)劃

無功優(yōu)化規(guī)劃是保證電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)“保證在各種情況下電網(wǎng)的供電連續(xù)性”這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)以及提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量、降低網(wǎng)損的重要步驟[2]。

進(jìn)行無功優(yōu)化規(guī)劃時(shí)，優(yōu)先采用自下而上的順序，在對(duì)高電壓等級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)計(jì)及下級(jí)電網(wǎng)的補(bǔ)償效果。通過以網(wǎng)損最小為目標(biāo)，考慮各變量的約束條件，綜合考慮各種典型負(fù)荷水平下的補(bǔ)償需求，對(duì)配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償提出配置規(guī)劃決策方案。

4 無功優(yōu)化控制

無功優(yōu)化控制包括35 kV及以上電壓等級(jí)的主網(wǎng)部分（主網(wǎng)AVC）和10 kV及以下電壓等級(jí)的配網(wǎng)部分（配網(wǎng)DAVC）。

主網(wǎng)AVC和配網(wǎng)AVC獨(dú)立運(yùn)行，通過主配聯(lián)調(diào)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)變電站、饋線和臺(tái)區(qū)三級(jí)自動(dòng)無功電壓協(xié)調(diào)控制，達(dá)到全配電網(wǎng)無功電壓 “優(yōu)化協(xié)調(diào)，分層控制，效益最大化”[2]。

主網(wǎng)AVC通過調(diào)度SCADA系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得出變壓器分接頭與電容電抗器的控制指令，借助SCADA系統(tǒng)通道自動(dòng)執(zhí)行。

配網(wǎng)DAVC通過DMS系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得出控制指令并對(duì)配網(wǎng)相關(guān)無功電壓設(shè)備進(jìn)行控制。目前國(guó)內(nèi)配網(wǎng)自動(dòng)化普遍未建立健全，可通過APN專網(wǎng)通信，由服務(wù)器直接與終端設(shè)備建立通信。

考慮10 kV及以下電網(wǎng)的設(shè)備特性及運(yùn)行特征，配網(wǎng)DAVC一般將電壓和無功進(jìn)行解耦優(yōu)化與協(xié)調(diào)控制，首先保證無功就地平衡，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電壓的優(yōu)化計(jì)算和自動(dòng)調(diào)節(jié)，先無功后電壓，無功優(yōu)化時(shí)考慮對(duì)電壓的影響，電壓優(yōu)化時(shí)考慮對(duì)無功的平衡，實(shí)現(xiàn)基于電壓合格基礎(chǔ)之上的電壓經(jīng)濟(jì)、無功平衡與降低損耗，同時(shí)穩(wěn)定

電壓。

5 低壓無功三相不平衡優(yōu)化

低壓配電系統(tǒng)大都采用三相四線制，由于單相負(fù)載的不平衡性、用電的不同時(shí)性等原因，造成三相不平衡，中線上出現(xiàn)不平衡電流，不僅增加損耗、降低效率，還會(huì)引起負(fù)荷端電壓中性點(diǎn)的漂移。

通過疊加原理和對(duì)稱分量法，通過負(fù)荷的Y-Δ變換，得到低壓不平衡電流的全電容補(bǔ)償方法，借助全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備對(duì)配變低壓側(cè)三相無功不平衡進(jìn)行補(bǔ)償，可以消除因無功負(fù)荷不平衡帶來的配電網(wǎng)損耗。

6 無功設(shè)備管理維護(hù)

通過調(diào)查了解，配電網(wǎng)無功設(shè)備管理與維護(hù)存在較多問題，除了部分設(shè)備長(zhǎng)期處于閑置狀態(tài)以外，投運(yùn)的設(shè)備損壞率也較高，“年年栽樹，不見森林”。經(jīng)過分析，主要問題包括接線不規(guī)范、取樣倍率不準(zhǔn)確、運(yùn)行電壓不匹配、接地不規(guī)范、人員觀念誤區(qū)和組織管理薄弱等幾個(gè)

方面。

無功設(shè)備的管理維護(hù)，可以通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過APN專網(wǎng)進(jìn)行通訊，通過實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，建立異常預(yù)警機(jī)制，及時(shí)消除無功設(shè)備的隱患，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

7 仿真決策

配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指標(biāo)是網(wǎng)損，通過的實(shí)時(shí)計(jì)算和離線計(jì)算，為分析提供大量可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過報(bào)表和曲線的形式進(jìn)行對(duì)比和分析，方便地找出影響網(wǎng)損的敏感點(diǎn)、網(wǎng)損的高損對(duì)象和高損運(yùn)行方式等，在此基礎(chǔ)之上，可以繼續(xù)進(jìn)行仿真

決策。

仿真決策實(shí)現(xiàn)“所見即所得”，依據(jù)SVG圖形標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)圖形的共享和使用，通過直接在電網(wǎng)SVG圖形上進(jìn)行人工模擬操作，通過計(jì)算和比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整或電網(wǎng)設(shè)備改造等降損措施的

決策。

8 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)節(jié)電工作非常重要，采用系統(tǒng)性的思路，秉持“全局統(tǒng)籌、逐步實(shí)施”的原則，先軟后硬，開展無功優(yōu)化規(guī)劃、控制、評(píng)估分析以及無功設(shè)備管理維護(hù)工作，涵蓋規(guī)劃、優(yōu)化、操作、評(píng)估和管理等各個(gè)階段，在不增加電網(wǎng)投資或較少投資的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的、整體的和巨大的

節(jié)約。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔巍，史永，孫兵.基于IEC61970／61968電網(wǎng)模型構(gòu)建和整合[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011（17）：71-74.

[2] 白建華.無功規(guī)劃與電壓無功自動(dòng)控制.北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)[J].自然科學(xué)版，2012，29（11）：319.