冯晓康
国网寿阳县供电公司，山西 寿阳 031700
摘要：电网管理中通过无功功率的最佳补偿,不仅能够保持电压稳定和电网系统的正常运行,而且可以降低网损以及节约能源。无功优化是通过调节发电机的无功输出和控制电压水平、电容器组的安装和投切使电网系统达到最小网损,取得可观的经济效益。一般来说,电网企业需要人工操作配电网的无功补偿,但是随着电力行业的快速发展以及无人变压站的普及使用,人工操作已经无法满足无功优化的要求,因此科技人员便提出了设计无功优化自动控制系统思路。
关键词：10kV配电网；无功优化；自动化控制系统
一、关于10kV配电网无功优化自动化控制系统的发展与简介
随着我国综合国力的不断加强，科学技术水平也得到了很大程度的提高，人们也开始对10kV配电网的无功补偿技术进行了大力的研究，也取得了一定的成效。目前我国的变电站调度自动化（SCADA）系统已经得到了较为广泛的应用，因此，通过SCADA系统提供的有限的线路运行参数以及补偿电容器运行现场的电压来自动控制电容器的投切，进行动态补偿。从当前应用较为广泛的无功优化自动化系统来看，其重要地位的是运行于调度中心上位机，发挥着补偿器综合协调远程投切控制的重要作用。由于变电站每条馈线可能同时运行多台补偿器，这些补偿器之间相互独立，不存在信息交换，所以上位机无功优化自动化控制系统需要结合线路运行的聚义状况，协调各个补偿器进行运行。
二、电容器投切控制及而相关参量选择
对于配电网而言，馈线首端功率因素以及电压合格率是电网是否正常良好运行的指标，对于馈线首端功率因素而言，与感性无功大小，分布，线路有功负荷等有着密切的联系。作为判断线路运行的参数，可通过变电站系统有功与无功功率进行计算从而获得。电容器自动投切控制与执行机构电源，电压互感器从配电网获得，之后通过控制运算就能够电容器运行现场电压。无功功率决定了电容器投切，而考虑到线路电容器配置与设备成本问题，无功欠补、过补问题出现立即马上进行电容投切可操作性较小，需要将有功功率的大小值纳入考虑到考虑的范围中。通过功率因数与有功功率对电容器投切进行控制。无法获得首端参数或者是信息渠道不畅通情况下，设备补偿工作能够正常进行，此时控制器则转入现场电压控制。
三、无功优化系统框架设计
变电站每一条馈线都可能会有多台补偿器在同时运行，但是不同的补偿器之间又是相互独立的，不存在信息交换。因此上位机无功优化控制系统需要结合到线路实际的运行状态，协调不同的补偿器，确保其能够正常运行。自动化系统在变电站应用已经十分的广泛，能够对变电站运行情况进行实时监控，同时获得相应的参数，而不同的厂家自动化系统均可以通过网络或者是Web服务向外部提供配网运行需要的数据。控制系统通过相关协议从而获得任意馈线首端参数。结合到补偿器实际状态能够控制其运行，但是补偿器沿馈线分布，与上位通信采用的是移动通信网络所增加的网关与支持节点来实现的。通过数据单元的应用，从而使补偿器无线接入网络，从而使上位机与补偿器之间通信得以实现。
四、投切控制策略分析
4.1投入控制策略
无功功率是正值时，需要利用电容器对无功作以抵偿，受到线路电容器配置容量的限制，当无功功率为正时，无法使电容器马上投入使用。因此工作开展前还需要对功率因数的取值进行判断。当前线路补偿设定补偿下限大于功率因数时，当前线路特定电容器开始工作。电容器的选择时依据的策略是，电容器与无功功率相比，前者值要小于后者，并且二者相近时，没有运行的电容器需要进入工作状态。在电容器容量相同的情况下，电容器选择的是线路末端位置。结合到电容器和线路二者之间的拓朴关系，当前线路没有进入工作状态的电容器需要结合到其容量递减情况，在容量相同进依据位置序号递减进行排序。查找工作从表头开始，当发现容量小于无功功率时，此电容器就需要投入运行。依据控制器与电容器二者之间的逻辑关系，通过上位机控制系统发送投入使用的命令到远程控制器。考虑到无功功率大于电容器的容量，电容器在进入工作状态后，线路可能还会处于无功欠补的工作状态。优化系统会在下一个周期内对运行的状态进行检测，并且重新选择电容器投入到工作中。通过不同周期的检测与控制工作进行，从而使线路无功控制工作达到优化的状态。
4.2切除控制策略
当无功功率比零小的时候，表明当前无功已经超过了补偿，此时需要选择已经进入工作状态的电容器并且将其切除。此时电容器选择需要依据的策略是，选择功率大于电容，并且与容量相接近电容器并将其切除。对于当前线路已经进入工作状态的电容器依据容量递增的情况，在容量相同的时候依据其位置序号递增情况开始排序，之后从表头开始查找，如果找到大于无功功率的电容器，此应该对其切除。切除电容器之后线路就会处于欠补的状态。之后的不同检测周期之内需要对补偿量不的容器进行检测。
五、自动控制软件设计工作
5.1软件架构设计
控制系统对自动化系统数据请求与获取工作，远程控制器数据交换是异步发生的，所以系统采用的多线程与模块化技术进行软件架构设计工作，线程之间能够采用消息通信与共享缓冲方式，并且是同步进行的。数据终端模块主要的工作任务是接收远程控制器传输到上位机的数据，并且发送不同的报文到控制器。控制器相关工作模块依据报文结果对其代理对象进行修改。线程周期通过数据请求和解析模块从而获得不同线路的首端参数，而投切策略的制定主要是通过控制决策模块工作来完成的。当该模块做出决策后，会以消息发送的形式通知主线程开始投切动作。主线程通过对消息的内容进行分析从而获得投切控制的对象，之后将相应命令发送到报文组装等模块。
5.2控制实体与状态识别
电容器与控制器代理作为系统控制逻辑实现的核心，同时也是不同类别信息周转中心，是系统中电容器与远程控制对象的抽象，能够对下机位硬件的运行状态与功能进行模拟。决策控制模块工作进行需要依据不同的控制器与电容器代理来完成。
结束语
综上所述，我国的无功补偿技术水平已经得到了很大程度地提高，然而，不可否认的是，在其他方面还有很多需要进步的方面，这需要广大的电力工作人员不断努力，尽量快速的摸索出配电网无功补偿技术措施与方案，将所研究的内容真正的运用到具体的实践过程当中。同时，在工作的过程当中，还应该做到具体问题具体分析，进而保证无功补偿技术可以朝着更好的方向发展，从根本上提高电网的利用效率，真正地降低损坏。
参考文献
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