石沄 元旦扎西
青海三新农电有限责任公司 青海西宁 810001
摘要：农村配电网无功优化自动化系统指的是一种基于电压电压无功优化、功率因数的自动控制配电系统。就控制参数来说，其本身所供给的调度服务端口可得出功率因数，然后这些功率因数借助TCP/IP协议由开放状态的自动化系统进行接口获取。而就电压参数来说，其经过下位电压互感器，然后在处于开放调度状态的自动化系统实现接口获取。文章介绍了农村配电网电容器投切控制参量选择的补偿，然后就农村配电网无功优化自动化系统的构建技术进行了研究与探索。
关键词：农村配电网；无功优化；自动化系统技术
引言：无功优化农村配电网，可有效降低线路电能损耗、提升电压合格率以及改善现阶段的电能质量，在实现碳排放降低的同时可有效提升供电企业的经济效益，且对于青海这些高原地带气候来说有着更为重要的意义。因青海地处高原地带，民族众多，人员较少且分布较为松散，且各种用电设备种类繁多，功率因数不高再加以气候寒冷，这使得配电网供电过程中出现较多的无功功率，使得供电质量相比于平原地带来说较低，这给当地的电力发展带来很大的阻碍，因此对该地农村配电网无功优化自动化系统技术进行研究，降低配电网电能损耗，进而提升农村配电网无功补偿的切实可行性与有效性已经势在必行。
一、农村配电网无功优化现状
农村电网一般位于整体电网结构最末端，且因负荷时变性与季节性强、配电变压器相对较多、输电线路普遍较强，线路运输过程中造成的无功损耗尤其明显，这就使得农村配电网有着很大额降损空间，他们在配电网供电过程中导致较多的无功功率损耗，在这个过程中配电变压器损耗占据三成，而低压用电设备占据六成以上，在青海这些地区可达到65%以上，因此在低压电网运行过程中对其进行相应的无功补偿相当有必要。做好相关的无功补偿工作，不但能够使得上一级电网补偿所承担的压力得到一定的减轻，还可使得功率因数提升，并适时降低线路运行过程中的损耗，从而提升配电网整体的供电能力水平，并切实保障电网稳定以及电压质量，提高运行过程中的经济效益[1]。
二、电容器投切控制参量选择的补偿
农村配电网日常运行过程中有一个极为重要的考核评价指标，即馈线电压合格程度以及功率因数。馈线功率因数受到各个输电线路感性无功与有功负荷分布、大小状况影响。进行补偿容量以及无功补偿检测时，在恰当位置选择容量可自行投切的一种补偿电容器。然后借助线路的实际运行状况，即馈线首段动态控制、实际电压、功率因数的投切方式，以此来实现无功优化整体目标的达成。功率参数作为线路输送电过程中重要参数，可在SCADA相关系统中进行无功功率与有功功率的获取。为给控制电容器进行自出投切的执行机构与控制器供电，可通过现场电压互感器由输电线路中实现电压的获取，然后通过控制器的一系列运算进行电容器现场电压的识别。过补线路本身的无功功率或者无功缺额可作为控制参数协助进行电容器投切方式的判断，无功过补或者欠补一般状况下不能实现电容器的立即投切，还要对有功功率的实际大小等因素进行综合考虑，简言之就是利用有功功率与无功功率因数实现电容器具体投切方式的协同控制。在通信补偿与无法进行线路首端相关参数获取的状况下，补偿设备应按照正常轨迹运行，此时控制器可及时转入电压控制状态，由最初设定好的电压通过整定上下限的方式实现投切的控制。因此控制选择方面选择了功率因数、现场电压与首端无功率[2]。
三、农村配电网无功优化自动化系统搭建框架
无功优化自动化系统处于框架的核心位置，其在配电网调度中心上位机位置运行，主要是通过补偿器实现远程投切控制。变电站根据其实际状况有时会连接多台补偿器运行，但是这些补偿器是独立存在的，并无任何信息交换，因此自动化系统应在配电网输送电过程中合理调控补偿器，使其能够以最为恰当的形式运行。
SCADA即变电站调动自动化系统已经实现了广泛的应用，可实时监控变电站运行状态以及馈线各个时间段的出口参数。为实现SCADA与其他系统的交互，并未其他系统的正常运行提供配网参数，SCADA通常会借助web或者网络服务向外界系统提供一系列配网运行时产生的数据参数[3]。无功优化自动化系统在SCADA协议下，借助TCP/IP网络实现任意一个馈线首段参数的获取，然后再结合所有补偿器在配电网运行时所处的状态实现补偿器的综合控制。
补偿器在馈线沿线分布，与上位机间通信时被通信系统采用，而补偿器是通过GPRS实现在internet上的接入，此时在上位机上运行的自动化系统也会同步接入internet，如此能够实现上位机与补偿器间畅通的无线通信。农村配电网无功优化自动化系统框架如下图1所示：
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图1 农村配电网无功优化自动化系统框架
农村配电网络一般结构复杂且变化频繁，线路沿线上布置的各个补偿器会与网络变化保持一致，在个数、数量与容量上做出对应的调整，因此无功优化自动化系统应当保持一定的灵活性，能够根据配电网络变化而实现动态调整与适当配置。将开关投切时产生的数据信息、电容器开关状态以及运行状态的信息、控制器信息、配网系统拓扑结构信息等进行记录并储备在数据库中。在配电网无功优化自动化系统启动时可与数据库自动连接，对数据库中的数据进行读取，然后构建控制逻辑。且自动化系统运行时，补偿器上报的各种电容器投切信息与状态也应同步在数据库中记录。相关管理人员可通过无功优化客户端在任意时间查阅相关数据信息，掌握配电网补偿容量以及无功补偿状态，实现对无功优化系统工作全过程的监控。
四、自动控制软件设计
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图2 自动控制软件结构图
远程控制器进行数据包交换以及控制系统向SCADA发送数据获取与请求都不是同步发生的，因此软件系统可通过多线程技术与模块化技术实现软件的合理架构。线程间通过共享缓冲区以及消息通信的形式实现同步[4]。DTU数据中心作用是接收来自于上位机处数据包，然后向控制器传输各种类型的控制报文，其中数据包是远程控制器借助DTU传送过来的；控制器代理主要负责根据报文解析结论进行各个控制器代理对象以及模拟代理器实时状态的修改，然后将投切信息以数据库读写的形式储存在数据库；线程周期性可根据时间长短进行系统调节，然后通过模块解析、SCADA数据请求、各线路实时首端参数以及控制决策模块进行投切策略的制定。控制决策模块在制定出相关投切决策后，向主线程传输相关数据信息，命令主线程做出投切操作，主线程在经过消息参数分析后，可具体判断哪一个控制器实施了投切控制，其后再通过对应的控制器代理输送投切控制命令向报文组装模块。自动控制软件结构如上图2所示。
结语：综述，文章对无功优化自动化系统结构以及控制系统进行了探究与论述，可以看出其对于农村配电网的整体状态以及核心对象能够实现较强的控制与把握，对于提升配电网输送电水平，降低线路损耗等有着较大的促进作用。
参考文献：
[1]周云成,朴在林,付立思,罗岩.10kV配电网无功优化自动化控制系统设计[J].电力系统保护与控制,2017，39(2):11．
[2]赵美莲,赖业宁,刘海涛等.实时无功优化研究及其在线实现[J].电力系统保护与控制,2019，37(23)：79-83．
[3]史燕琨,熊华强.基于伪并行遗传算法的配电网电容器优化[J].电力系统保护与控制,2019，37(20)：57-60．
[4]别朝红，周婷，王锡凡.电力系统多时段无功优化研究[J].西安交通大学学报，2018，42(6)：698-702．