低压配电网的无功优化补偿

黄晓彤　广州供电分公司（510175）

吕炼　广州电力工程监理有限公司（510620）

吕军　广东省水利电力职业技术学院（510635）  

摘要：由于目前我国在配网中普遍采用的变电所低压母线集中补偿和配电变压器低压侧集中补偿等方式，不能补偿低压电网中大量的无功损耗。该文针对低压网的特点，从工程实际出发，提出了低压线路无功补偿方式及灵敏度分析法与无功分量直接分析法两种计算方法，以确定补偿电容的最佳安装位置和容量，并讨论了实际应用中电容器的在线动态控制。计算表明，在低压线上投入无功补偿后，大大降低了线损，经济效益显著，可以推广采用。

关键词：低压配电网 无功优化 灵敏度法 无功分量法 动态控制

1　前言

无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网中。合理选择无功补偿，能够有效地维持系统的电压水平，提高电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用，提高设备利用率，无功补偿的合理应用是电力企业提高经济和社会效益的一项重要课题。然而，作为无功补偿的一个重要组成部分，低压网的无功补偿研究，至今仍处在初级阶段，很少有关这方面的文献，在实际应用中更是少之又少。实践表明，广州的配电网线损中，低压网的线损占了近70％，是10kV线路线损及配变变损总和的两倍多。本论文结合工程实际，提出了针对树状低压网的无功补偿优化算法，用C++编制了开式网络最优无功补偿可视化实用程序，并提出了低压无功优化补偿的在线动态控制方法。研究成果已经在广州低压配电网上开始应用，取得良好效果。

2　无功优化模型及算法

2．1实际工程中确定最佳补偿容量和位置的简易计算方法

假设无功负荷是沿线路均匀分布的，有关文献介绍了一种简易实用的近似计算方法，即2／3法则。

(1)考虑单点补偿，通过计算求得(略去计算过程)：

即对单点补偿而言，补偿地点应装设在距线路首端为全线的2／3处，补偿容量为全线所需无功容量的2／3。

此时，补偿度为：KB=Q/Q0=66.7%

线损下降率为△P/△P0=88.9%

(2)考虑n个补偿点：

最佳安装位置。不同的电容器最佳安装位置计算式为：

最佳安装位置下的单组最优无功补偿容量计算为：

需要说明的是，上述方法针对的是梳状网而非树状网，而且实际电网线路中无功负荷根本不可能均匀分布，因此采用此近似计算前必须将实际网络的树状网简化成梳状网。

2．2灵敏度分析法

灵敏度分析法是一个选择与节点无功有关的，对系统有功损耗影响最大的位置的系统过程。最优补偿电容问题为受约束的寻优问题，其中目标函数是求年节省的最大值，以潮流方程约束为等式约束，以节点电压、补偿电容运行限量为不等式约束。数学上可以表达为如下：

不等式约束为：

KP.KE.KR和分别是减少功率，减少能量和减少容量的折算常数；△PL.△EL.△S分别是功率损耗减少，能量损耗减少和容量减少值；CQ表示电容的成本，它取决于补偿电容组的容量，包括相关部件和安装的费用。

灵敏系数是用来确定补偿电容后对减少有功和能量损耗影响最大的节点，即总网损PL对第i个节点的无功Qi导数，表达为：

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