1李飞龙 2.王建华
1浙江桂容谐平科技有限责任公司; 2杭州合荣电气有限公司
摘要:配电网是电力系统与电力用户之间的重要枢纽，其存在的目的是为用户提供可靠的电力资源，保障社会电力设备有效运行。无功功率在配电网中流动，会对电网内部功率造成损耗，还会影响电压稳定性，对电网运行造成影响。因此，对于无功功率问题，需要对配电网进行无功补偿措施，达到稳定电压，防止降损的情况出现，保证供电质量的可靠性。
关键词：配电网；无功消耗模型；充电功率；感性无功补偿；无功补偿度
引言
配电网感性无功补偿装置主要安装在变电站的主变低压侧，就地补偿变电站范围内倒送的充电功率，以及将用户自然功率因数补偿到感性0.95[1]所需的无功；其中变电站范围内倒送的无功等于中压电缆充电功率减去变压器和线路的无功消耗。本文从变压器、线路、用户这3类元件的无功消耗机理出发，结合设备典型参数计算低负载时变压器无功消耗抵消的感性无功补偿度以及线路充电功率、用户高自然功率因数所需的感性无功补偿度，最终得到变电站主变低压侧感性无功补偿度。
1无功补偿基本现况介绍
的现象，但是，线损容易导致电压出现损耗。在电力传输中有效控制无功电压，可以保证现代电网的运行效率，保障电网的可靠性。多数电力企业选择的无功补偿模式都是基于变电站产生的补偿方法，因为功率能达到35kV，所以出现线损的概率比较低。但是，对于10kV的与更小的配电系统来说，其本身拥有的无功补偿容量比较小，使得线路的功率无法达到相关管理的规定要求，因此，造成线路电损情况出现。尤其在用电高峰期的时间段，线路无法提供稳定的电力，电力质量非常差，造成电力企业的损失。对此，需要针对无功电压进行有效管理，提升电路的功率，实现电网降损的目的。电力系统中，无功和有功功率并无差别，都会在电网运行过程中导致线路出现耗损情况，通常使用cosφ表示功率因素，当功率因素等于7时，无功、有功功率的情况大致相同，此时，电网出现的耗损，有一半的原因是电网无功功率造成的。无功功率会在电路内产生负荷电流，对电线、变压设备等造成损耗。如此，用电高峰期产生负荷，负载损耗大于电力设备铁损，对于电网有利；反之，会使得铁损情况超出正常的负载，对电压造成损害，影响电力质量，需要对电压进行调整。
2技术特征
智能无功补偿技术特征体现在三个方面：（1）电磁互感会影响设备电压，如现代电力设备以电磁感应原理为实现基础，而发电机组线圈在失去发电机组运行中，发电转子凭借磁感线切割运行生成交流电，此时设备就会受到电磁互感的直接影响；而变压器通过电磁感应实现电压传输；因此，在电网运行中设备电压会受电磁感应影响，从而造成对智能无功补偿的影响。（2）电能损耗受设备运行功率影响，如电力设备在电网运行中，其电阻抗、电容器、电容抗和电感器均会产生谐波，并生成无功功率，进而引发电力损耗；在谐波控制中需要应用智能无功补偿装置提高设备有功功率，降低其损耗。（3）无功功率与智能无功补偿紧密关联，即无功功率管理影响电力系统运行效率、质量，而进行科学管理则可以控制电网运行中的电压，达到调节功率因数目标，从而补偿无功功率。
3配电网无功补偿系统控制策略
3.1无功补偿方式的优化
无功补偿的主要是通过变电站实现各种补偿方式，变电站基于10kV线路，为其配置进行无功补偿装置。其中集中补偿基于上级进行，对于下级配电无法进行有效补偿。这时,需要使用低压集中补偿，在用户负荷出现波动的情况下进行跟踪补偿，减少电网损耗，但是,其补偿额往往不够精确，无法准确掌握补偿量。杆上线路补偿是基于架空线路的装置，操作简单，也便于维护，但是,会受到外界环境因素影响，为了避免出现过度补偿或者轻载现象，通常不设置分组。
用户终端分散补偿是一种就近补偿的装置，通常设置在电动机或者其他电力设备边上，比较适合中小型设备，产生的补偿点呈现分散状态，无法实现集中管理，并且非常容易受到负荷影响，整体补偿效率较低。
3.2分布式优化控制流程
控制流程说明如下。①首先获取DG容量及出力约束信息，设置控制协议迭代步长等参数值，给定有功利用率初值及配电网系统参数。②测量被控节点电压VP，l，并根据式（4）计算一致性变量的变化量Δxi[k]，各节点按设定好的一致性协议更新一致性变量并与邻居节点交换信息。③判断是否收敛。当系统状态与控制目标之间的误差小于一个阈值时，可认为分布式控制系统状态达到一致，分布式控制系统的迭代计算过程终止。例如，电压控制组GVl的分布式控制算法收敛于|VP，l－1.0p.u.|≤0.01p.u.且|xi[k+1]－xi[k]|＜10-4，i＝1，2，…，N。若算法未收敛，则转至步骤②，否则结束流程。
3.3技术选择
在间接电流控制情况下可把STATCOM装置看做可控制的电压源，利用输出电压大小的控制以及与电网电压的相位差异来控制无功电流的大小，从而满足动态补偿的要求，一般应用到容量较大的STATCOM装置上来解决电流不容易控制的问题，缺点是会产生较多的谐波，需采用多电平技术或是多重化技术来降低谐波的产生。现在经常使用的间接电流控制方法有：控制装置的电压（交流侧）与电网电压间的夹角来满足电流控制的要求，此方法结构和操作都比较简单，但动态性能较差，对装置直流和交流侧电压的调节依赖性较大；利用电压（交流侧）与电网电压间的夹角和功率器件导通角的协作控制来实现电流控制要求，此方法优点是具有很高的调节精度，缺点是具有复杂的调节过程，易受影响。
3.4投切开关
以用途出发，确定投切开关的无功补偿装置功能，由于其重点在于控制设备断路实现对无功功率的抵消与降低，所以要分类型实施应用：（1）过零触发固态继发器类型与设备投切速度关联，速度快，对无功功率抵消率高且设备受损率低；速度慢，则相反。造成此现象的原因来自投切开关对电网的冲击而生成的谐波。（2）机电一体智能真空开关类型，主要是在低压真空条件下对电容器回路进行控制，不会产生电压差，设备受损率低。效果优于过零触发固态继发器类型。（3）机电一体复合型智能开关类型，它由改造过零触发固态继发器类型而来，主要是通过并联交流接触器与固态继电器实现，本质上属于优势联合，能够保障投切速度高、设备受损率低的应用效果。
结束语
针对缺乏感性无功补偿而在负荷低谷时期出现的无功倒送等问题，本文适时提出一套感性无功配置方案，从配电网无功产生源头出发分析研究变电站感性无功补偿容量。运用该方案能够合理估算设备的无功消耗值，建立起配电网无功平衡的模型，无功配置策略更为细化更加直观，进而经济有效地指导配电网进行无功补偿。
参考文献
[1]原立群,动态无功连续补偿滤波装置的优化研发.天津市,天津威瀚电气股份有限公司,2019-10-24.
[2]沙涛.无功补偿极限线损率分析及降损措施[J].电子技术与软件工程,2018(24):221.
[3]方鑫勇,杜斌,顾炜杰,孙东方,李仕杰.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电子技术与软件工程,2018(24):226.
[4]赵艳龙,李勤超,何一帆,万东,龙彪,何锋.分布式光伏电源并网对配电网的影响研究[C].中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《电信科学》杂志社.第三届智能电网会议论文集.中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《电信科学》杂志社:国网电投(北京)科技中心,2018:390-394.
[5]赵国鹏,史轮,冯波,马浩,李梦宇,罗茜文.配电网电容器过补偿的危害及其防范措施[J].河北电力技术,2018,37(06):27-29+57.