配电网全网无功优化及协调控制技术

配电网全网无功优化及协调控制技术技术原理

通过用户用电信息采集系统、10kV 配变无功补偿设备运行监控主站系统（基于GPRS无线通讯通道）、10kV 线路调压器运行监控主站系统（基于GPRS 无线通讯通道）、10kV线路无功补偿设备运行监控主站系统（基于GPRS 无线通讯通道）、县调度自动化系统（SCADA）等系统采集县网各节点遥测遥信量等实时数据，进行无功优化计算；并根据计算结果形成对有载调压变压器分接开关的调节、无功补偿设备投切等控制指令，各台配变分级头控制器、线路无功补偿设备控制器、线路调压器控制器、主变电压无功综合控制器等接收主站发来的遥控指令，实现相应的动作，从而实现对配网内各公配变、无功补偿设备、主变的集中管理、分级监视和分布式控制，实现配电网电压无功的优化运行和闭环控制。

配电网全网无功优化及协调控制技术关键技术

1）以电压调整为主，同时实现节能降损降损的前提是电网安全稳定运行及满足用户对电能质量的需求，在具体实施过程中，一个周期的控制命令可能既包含分接头调整，又包括补偿装置动作，如果分接头及补偿装置同属一个设备，则先调整分接头，下一周期再动作补偿装置。

2）电压自下而上判断，自上而下调整这一要求需要两种措施来保证：一是通过短期、超短期负荷预测，合理分配开关在各时段的动作次数；二是如果低电压现象在一个区域内比较普遍，则优先调整该区域上级调压设备。

3）无功自上而下判断，自下而上调整无功自上而下判断，如果上级电网有无功补偿的需求，应首先向下级电网申请补偿，在下级电网无法满足补偿要求的情况下，再形成本地补偿的控制命令。而控制命令的执行应自下而上逐级进行。如此，既能满足本地无功需求，又能减少无功在电网中的流动，最大限度降低网损。

1）变电站、线路、配变电压无功三级联调；

2）电压无功监测范围可覆盖变电站、线路、配变、客户端；

3）可实现闭环控制，开环建议，提高电压无功控制水平；

4）容量315kVA（100kVA）；

5）空载损耗480W（200W）；

6）负载损耗3830(1500)；

7）短路阻抗4.0；

8）空载损耗1.4(0.7)。

配电网处于电力系统的末端，传输距离长，降压层次多，点多面广，运行状态受运行方式和负荷变化的影响较大，这些状况导致配电网在一定区域和时段处于非经济运行状态，需要对电压和无功等指标进行协调控制。对配电网实施电压无功控制存在以下难点：

1）由于目前配电网自动化、智能化程度远低于输电网，监测点及能控点比例低，且控制动作影响面广，故无法确知可控设备动作后对无监测设备运行状态的影响，只能通过限值或动作预算来保证；

2）低压用户端无法实现电压控制，只能通过调整上级配变、线路调压器或母线电压达到改善低压用户电压质量的目的；

3）设备动作依据除按本地监测量外，还要考虑上下级电网设备的运行状态，否则容易引起设备动作震荡；

4）直接面向的用户改动频繁，用户负荷波动呈现较大的随机性，短期、超短期负荷预测难度增大。

配电网全网无功优化及协调控制技术

典型用户：安徽省电力公司、江西省电力公司、山东省电力公司、宁夏电力公司、上海电力公司、吉林省电力公司等

该技术入选国家重点节能技术推广目录（第四批）；该批次技术共有22条，如下：

1）建设规模： 35 千伏变电站及2 条10kV 输电母线。主要技改内容： 35 千伏变电站10 千伏母线电压调控及变电站无功补偿调节；10 千伏线路电容器控制、配变分接头自动调节及低压电容器自动控制、配变台区首末段电压监测；10 千伏线路电容器自动控制、配变台区首末段电压监测。节能技改投资额50 万元，建设期3 个月。每年可节约电能24 万度，折合标煤84tce。按照每度电价0.5 元计算，可节约费用12 万元。投资回收期4.2 年。

2）建设规模： 10 座变电站、18 条10kV 线路、60 余条10kV 线路所带配变的无功优化补偿。主要技改内容：调整和改造变电站无功补偿、10kV 线路无功补偿、配变无功补偿。节能技改投资额30 万元，建设期2 个月。年可节约电能30 万度，折合标煤105tce。，按照每度电价0.5 元计算，可节约费用15 万元。投资回收期2 年。

该技术在安徽、山东、江苏、陕西、浙江、湖南、甘肃等地得到应用。技术经过中国软件评测中心、电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心国家电网公司信息网络安全实验室的安全测评，中国电力科学研究院软件工程实验室功能确认测试，2011年通过中国电力企业联合会成果鉴定。

该技术的推广应用可以有效提高县供电企业电网自动化水平和无功补偿能力，可监测低电压用户电压，改变传统主变调压仅保证“母线电压合格”所带来的局限性，实现在确保“母线电压合格范围内”充分利用其调压裕度，达到确保“客户端电压合格”的目标。在无功问题严重的电网，可实现无功优化补偿，减少无功电流引起的损耗。我国县级供电企业约有2698 个，虽然东部发达地区电网无功优化补偿水平较高，但与经济快速发展仍不相适应；中西部地区电网无功补偿相对滞后，优化提升空间很大。按照试点先行，逐步推广的原则，预计到2015 年每个地级市电网改造一个县级供电企业，可形成的节能能力约为24 万tce/年。

内容简介

《配电网无功优化及无功补偿装置》从配电网规划入手，讲述了无功的重要性及配电网无功的优化分布，同时，通过对无功补偿装置的分析，阐明了无功补偿装置的应用前景和对配电网节能降耗的意义；并通过对现有无功补偿装置结构和原理的叙述，提出无功补偿装置的设计方法和优化原则。《配电网无功优化及无功补偿装置》对无功补偿装置的试验和调试在现场应用、性能检验和安装进行了介绍。最后从经济角度进行比较并提出无功补偿量的节能效果。　《配电网无功优化及无功补偿装置》共分六章，包括绪论、电力系统无功补偿基本概念、配电网无功补偿优化、配电网无功补偿装置的种类、配电网无功补偿装置的设计与优化、无功补偿装置的现场安装与装置测试等内容。　《配电网无功优化及无功补偿装置》可供电力系统配电工作技术人员、配电系统设计和管理人员、设备管理人员参考，也可作为高等院校相关专业的教材或参考 。2100433B

内容简介

《配电网自愈控制技术》从自愈控制理论，配电网自愈控制系统，保护、控制、监测终端与自愈控制系统一体化，系统高级应用软件，智能调度等方面研究了配电网自愈技术，并结合示范工程给出了实例。《配电网自愈控制技术》共分七章，内容包括：概述，配电网自愈控制系统架构，配电网智能调度与自愈控制高级应用软件，新一代配电网继电保护，配电网设备监测管理系统，自愈控制技术的实现，示范工程。

智能电网作为合理利用分布式能源的一种新兴的智能组网模式得到了国内外研究者的广泛关注。本课题采用群体智能优化策略及零和微分对策理论研究智能电网在随机不确定及信息耦合环境下电压无功优化与协调控制问题。①采用混合控制策略及基于模糊评价的强化学习理论，建立系统底层各节点微观智能体模型，根据环境及负荷的变化，建立可动态重构的宏观系统架构。②建立考虑系统不确定及耦合因素影响的包括系统网损、无功控制设备投切限制等多种优化指标的系统数学模型。③引入混沌序列机制，采用具有群体智能策略的优化方法求解受连续-离散时间的微分-代数方程约束的典型非线性的混合动态优化问题；④对分布式发电的连续调压装置、SVC等无功调压设备等进行综合协调控制，从而实现智能电网的各节点电压偏差、系统网损、无功设备投切次数及电压合格率等指标的综合优化。本研究成果对于我国智能电网自动化理论的发展具有重要的理论价值和应用前景。