李刚
42900519801115**** 广西桂林 541004
摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国电力行业的飞速发展，当前，电力系统负荷的种类与容量不断增加，低压配电网中出现了电能质量下降的问题。配电网低压侧处于电力系统的末端，作为面向用户端的最后一环，负责直接为用户供给电能，其网络建设、设备运行状况对用户的电能质量产生直接的影响。与发展成熟、构架完善的高压输电网相比，我国城乡低压配电网存在着网架薄弱、电力设备老旧、供电导线截面偏小、供电半径大等问题，在用电高峰期易引起用户端电压偏低和电压跌落等现象，使得电器无法正常启动运行，甚至造成台区大面积停电等严重后果。
关键词：智能电网；无功补偿技术
引言
电能质量的好坏会直接影响到居民的正常用电情况，其中电压质量是电力部门和用户最为关心的电参量之一。在用电高峰期时，由于线路损耗增大，导致用户端容易出现电压下降的现象。本文主要对智能电网中的无功补偿技术做论述，详情如下。
1混合无功补偿系统分层控制策略
经过多年发展，无功补偿已有大量的解决方案，但在配电网上静止无功补偿器（SVC）应用仍然广泛。由于SVC投切速度慢，谐波抑制不理想，存在电压闪变等问题，因此配电网上无功补偿设备亟待更新。静止无功发生器（SVG）具有灵敏性较高、可连续输出等优点，但其成本高昂，因此混合无功补偿系统成为关注重点。硬件模型主要由SVC和SVG组成，考虑到后续维护的灵活性，将SVC、SVG视为独立模块。因为SVG与SVC均并联在电网母线上，由此造成独立面对电源与负载时，会存在相对位置的差异，即有如下两种方案：①方案１。将SVG放置在靠近负载侧，仅能补偿负载的谐波，而SVC在电源侧，其正常工作时也会产生谐波，且无法被SVG补偿，会对系统侧电网造成污染。②方案２。将SVC放置于负载侧，其正常工作时产生的谐波由SVG进行补偿，不会对系统侧电网造成污染。因此，本文认为方案２更合理。
1.1功率协调层
SVC与SVG在对系统无功进行补偿时目标相一致，二者在补偿时充分发挥其装置特点。SVG补偿速度快、成本高，因此针对装置优势，将变化频率高、补偿容量小的无功分量分配给SVG补偿；SVC补偿速度慢、成本低，因此将变化频率低、补偿容量大的无功分量分配给SVC补偿。
1.2补偿控制层
在混合无功补偿控制中SVC的作用是补偿大容量无功功率，因此在控制策略上选用常见的开环控制.SVG在混合无功补偿中的作用是快速补偿动态无功，因此在传统直接电流双闭环控制的基础上，引入PSO自适应PI控制器，对PI控制器参数进行动态整定，旨在提升系统响应速度。
2考虑储能容量的电网电能质量治理策略
2.1储能变流器主结构拓扑
多功能储能变流器主结构拓扑，主要由储能电池、四桥臂双向变流器和控制单元组成。储能变流器既能传输有功功率，又能根据自身的剩余容量，对电网谐波、无功和不平衡电流进行治理，有效地改善电网的电能质量问题。
2.2PCS补偿控制方法
将储能装置并联在PCC处，其目标是根据控制指令产生大小相等、方向相反的特定频次的补偿电流，与电网中待补偿相互抵消，以此来改善电网中的电能质量。如果不考虑储能电池当前容量，直接对电能质量问题进行补偿，会造成电池过放，降低电池使用寿命。当储能电池可输出容量大于计算出的待补偿容量时，PCS进行全补偿控制，治理电网中的谐波、无功及三相不平衡问题；当储能电池可输出容量小于计算出的待补偿容量时，PCS进行分频选择补偿控制，此时PCS根据自身容量选择只补偿无功、不平衡电流、特定次电流谐波或特定次谐波之和，实现有限补偿输出。最后经过PWM环节生成控制信号控制PCS输出，完成电网电能质量治理。针对分布式能源并网控制要求，PCS在控制时应兼顾系统稳定、控制精度和稳态误差等要求。考虑到重复控制具有结构简单、跟踪精度高、鲁棒性强等优点，PCS进行全补偿控制时，将比例控制器与重复控制器相并联，有效地克服了传统重复控制器响应速度慢的缺点。
3基于无功消耗机理分析的配电网感性无功补偿
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。
3.1变压器无功消耗抵消无功补偿度
变压器的无功消耗包括空载励磁消耗和励磁绕组的负载消耗两部分，计算公式如下：
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式中：ΔQT、ΔQ0、ΔQk分别为变压器总无功消耗、励磁消耗、绕组短路消耗，Mvar；I0%为空载电流百分数；Uk%为短路电压百分数，对于三绕组变压器取高中、高低、中低归算到一侧的短路电压百分数的最大值；β为变压器负载率；SN为变压器额定容量，MVA。对于主变压器，不失一般性，取空载电流0.1%，短路电压15%。由式（1）得到主变压器消耗无功的估算方法
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负载率为10%时，带入上式，得到主变自身无功消耗抵消补偿度0.25%。对于配电变压器，空载电流在0.2%～1.8%之间，短路电压在4%～4.5%之间。不失一般性，前者取0.7%，后者取4.5%。
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配变自身无功消耗与配变容量之比为0.75%，换算成以主变容量为基准，按照一台主变50MVA、10回10kV出线、每回出线挂接配变容量9000kVA计算，可以抵消补偿度1.34%；按照一台主变80MVA、10回20kV出线、每回出线挂接配变容量12000kVA计算，可抵消补偿度1.07%。
3.2用户高自然功率因数所需无功补偿度
将用户从当前功率因数补偿到目标功率因数所需无功补偿容量计算公式如下：
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式中：Pload为用户有功，MW；ΔQ为需要补偿的无功容量，Mvar；cosφ1、cosφ2为补偿前、后功率因数。低谷负荷时，用户自然功率因数较大，根据嘉兴实际运行数据取0.995，补偿到目标功率因数感性0.95时，所需补偿度为2.28%。
4基于改进型蚁群算法实现配电网无功功率最佳补偿点分析
在配电网应用中，由于电网运行的不稳定性以及各种因素的影响，容易出现多种无功因素影响电网的正常运行，这就需要对配电线路中的无功功率点进行补偿。无功补偿能够平衡电力系统中的无功功率，提高配电应用效率，提高供电质量。无功补偿在保持配电网系统正常运行方面具有重要的意义。由于配电系统中各种电力设备分布比较松散，如果对每个电力设备分布点进行补偿，则会造成资源浪费，这就需要合理地选择无功补偿点和补偿容量，以最大限度地减少电网中的无功流动，节省配电成本。
结语
总之，本研究虽然在一定程度上具有技术进步性，但是在应用过程中依然会存在一些问题。比如优化大规模组合问题、解决连续域问题、计算量和时间问题等，这仍旧是亟待解决的难题。因此，这需要本领域的研究人员进一步地研究和探索，本研究的技术方案为下一步的研究奠定了理论基础。
参考文献
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［2］季斌炜，陈潇一．基于粒子群算法的配电网无功补偿方法研究［J］．电网与清洁能源，2016，32（3）：115-118．