高压配电网无功补偿配置原则的优化(2)

一、

Ｑａ曲分别为发电机节点ｉ的无功出力Ｑ。ｉ的上下限

文中的无功优化规划采用灾变遗传算法进行计

算¨８｜，该算法是在遗传算法（ＧＡ）中引入“灾变”来

保证解空间的多样性，能克服一般ＧＡ的早熟收敛

倾向和改善ＧＡ的局部搜索能力．

典型运行方式的选择和建模

图２为广东某县小水电站近两年逐月发电量曲

线．由图可看出，小水电发电量受季节的影响较大，

存在随机性，呈现夏季多为丰水期、冬季多为枯水期

的规律．

为了研究含小水电高压配电网的容性和感性无

功优化规划，需根据小水电的丰枯特点和电网负荷

大小选取不同典型日的变电站运行数据．可选取全

。

良＿

ｂ

暑

豳ｌ

删

聪

月份

图２发电量曲线

Ｆｉｇ．２Ｅｎｅｒｇｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓ

万方数据３．２无功补偿单组容量的选择和分组３．３多运行方式无功规划计算和结果ｎＴ＝ｍ×ｍｉｎ｛ｎ，ｃ一｝（３）器低压母线的无功补偿设备安装间隔数，Ｃ一为在ｆＱＴ＝ＱｃｎＴ沁安…％＠’式中：Ｑ，为变电站总推荐补偿容量；Ｑ。为单组容量；３无功优化规划过程３．１

华南理工大学学报（自然科学版）

第４２卷

无功配置率反映了高压配电网所需配置的最优化无功补偿容量与变电站变电容量的关系，可用于指导不同类型变电站无功补偿配置量的选择．

４

４．１

初始潮流

夏丰小方式下总负荷为９７．１５＋ｊ３４．５３ＭＶＡ，地

方水电总出力达４２４．２６ＭＷ，关口电压为２３３．１４ｋＶ

算例分析

选取２０１２年南方地区４个含水电片区高压配

（数据来源于供电局能量管理系统监控数据记录）．

即在夏季丰水期，小水电出力较大，通过２２０ｋＶ变

电站向上层主网倒送有功功率约３１９．１１Ｍｗ，上层主网往该片区送无功功率约为８６．０１Ｍｖａｒ．片区内电压偏高，Ａ、Ｃ、Ｆ、Ｈ、Ｉ站和“２”、“４”厂存在初始电

压越限情况．

电网进行优化建模计算．这里以其中一个片区作为计算案例．该高压配网包含４座１１０ｋＶ水电厂，其网架信息如图３所示．其中，ｓ站表示２２０ｋＶ变电站，Ａ—Ｊ站表示１０个１１０ｋＶ变电站，１—４表示

４个１１０ｋＶ水电厂．

懈敬

①http:///
一、

２×５０ＭＶＡ

４．２无功优化规划计算

通过对夏丰小方式进行无功优化规划计算，得到优化潮流结果如表２所示．

表２无功优化结果对比

Ｔａｂｌｅ２

３×２５＋８ＭＷ

甲ｐ

ｆ

Ｓ

２并乍

Ｈ

２×１０ＭＷ

Ｆｉｇ．３

＠

／４０＋３１．５ＭｖＡ

Ｃｏｍｐ撕ｓｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ

２×１踟ＭＶＡ

ｉ］４×６Ｍｗ

图３网架结构图

Ｎｅｔｗｏｒｋｓｓｔｎｌｃｔｕｒｅｄｉａｇｍｍ

美ｋ一勰

由表２可见，由于区域电压偏高，需要在多个变

电站增加电抗器来控制电压，而另有个别变电站需

根据该地区季节、丰枯、负荷大小差异性特点

选取了４个不同典型日的变电站运行数据，包括有

要增加容性无功补偿．通过新增无功补偿设备，网损

年费用减少了４．１％．

功、无功、电压和无功补偿设备等信息，分别代表夏丰大、冬枯小、夏枯大、夏丰小方式．４个运行方式的

负荷、地方水电出力、Ｓ站１１０ｋＶ和２２０ｋＶ初始电

经过无功补偿优化配置后，对全网１１０、３５、３个电压等级的母线电压的标幺值（ｐ．ｕ．）进行统计，优化前后的母线电压水平如图４所示．

１０ｋＶ

１．１３ｌ１ｌ１．０９

压如表１所示．由表１可见，Ｓ站在冬枯小方式下初始电压最高，夏枯大方式下初始电压最低．

下文先以夏丰小为例说明无功优化规划的计算

过程，再汇总４个典型运行方式的无功优化结果．

表ｌ基础数据

Ｔａｂｌｅ１

Ｂａｓｉｃｄａｔａ

—１．０７

矾Ｍ瓜一ｈ／ｕ掣艮．

骶刚’＼／

。ｆ乜ｆ长下限

一优化前一优化后

喜１．０５三１

０３

１．０１Ｏ．９９０．９７０９５

∥

鄹

ｂｅｆｏｒｅ锄ｄ撕ｅｒ

ｏｐｔｉｒｎｉｚａｔｉｏｎ

图４优化前后母线节点电压对比

Ｆｉｇ．４

Ｃｏｍｐ耐ｓｏｎｏｆｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅ

由图４可知，通过投入新增无功补偿设备，可全面消除电压越限情况．类似地，通过无功优化规划可计算出４种运行方式的无功配置，如表３所示．

万方数据

第６期

张勇军等：高压配电网无功补偿配置原则的优化

表３无功配置结果汇总

Ｔａｂｌｅ３

ＳｕｍｍａｒｙｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏＩｌ６９ｕｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓ

２ｌ

运行方式

潮流计算

关口有功功率／Ｍｗ

关口无功功率／Ｍｖ缸

费／万元————

１１０ｋＶ变电站无功补偿容量／Ｍ。。

２２０ｋＶ变电站的无功

补偿容量／Ｍｖａｒ

年网损

容性

１６

感性

０

容性

Ｏ

感性

３０

初始

夏丰大

最优初始

冬枯小

最优初始

夏枯大

最优初始

夏丰小

最优

一１２４．８４

６２．５２１９９３．０７

一１２５．０３２４．４２ｌ８０４．４３

３６２４８０

—２０．１４４６．００２９７．１９

００Ｏ

∞如

０

—２０．１０１００．６７１８５．２８４

“

０

—２０．１４

４６．００１２８６．１０

砣能

Ｏ

怕

Ｏ

—２０．１０

１００．６７１０２８．００ＯＯ

—３１９．１０８６．０ｌ２００３．４０

Ｏ０

∞∞

—３１８．６７９４．０９１９２１．１０

加

弛

Ｏ

４．３

无功优化配置方案

依据前文的优化计算结果，结合无功补偿对称

２０％（１～２组），容性无功配置率的平均值为１４％，比传统原则的平均补偿率（２０％）节省了６个百分点的容性补偿投资，避免浪费．

４．３．２感性无功优化配置方案

分布及间隔状况的实际，可得出以下容／感性无功配

置方案．

４．３．１

容性无功优化配置方案

ｋＶ

由表５所示的感性无功配置结果（２２０、１１０ｋＶ变电站电抗器单组容量分别为ｌＯ、４Ｍｖａｒ）可知，对于这种富含小水电、负荷较轻的地区类型，为了能在小方式时维持正常的电压水平和合理的有功损耗，

２２０ｋＶ变电站的感性无功配置率需要在１６％～１７％，１１０ｋＶ各变电站的感性无功配置率需要在１０％一

由表４所示的容性无功配置结果（２２０、１１０

变电站电容器单组容量分别为８、４Ｍｖａｒ）可见，对于这种富含小水电、负荷较轻的地区电网，为了能在大方式时维持足够的电压水平和降低网络有功损耗，２２０ｋＶ变电站的容性无功配置率需要在４％～５％，１１０ｋＶ各变电站的容性无功配置率需要在１０％～

２３％（１～２组），感性无功配置率的平均值为１７％．

表４容性无功配置结果

Ｔａｂｌｅ４

Ｃ印ａｃｉｔｉｖｅｒｅａｃｔｉｖｅ

ｐｏｗｅｒ

ｃｏＩｌｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ

变电站

芰需

２×１８０３×４０

夏丰大组数

州、组数

Ｏｌ

夏枯大组数夏丰，Ｊ、组数

偿组数

容量／Ｍｖ“

１６

推荐补推荐补偿容性无功配置率／％

４．４４

Ｓｌ

Ｏ０２×ｌ

Ｊ

Ａ

６

６３３×２２４２０．００

加＋３１．５

２×４０

０Ｏｌ

Ｏ２×ｌ８１１．１９

Ｂ２

０２２２×ｌ８ｌＯ．００

Ｃ

４００ＯｌＯｌ×ｌ４１０．００

Ｄ２ｘ５０ＯＯ１

０２×２１６１６．００

Ｅ４０ｌ

Ｏ３Ｏｌ×２８２０．００

Ｆ

２×４０Ｏ０ｌ０

２×ｌ

８

ｌＯ．００

Ｉ４０＋３１．５０Ｏ

２Ｏ２×ｌ８１１．１９

万方数据

２２

华南理工大学学报（自然科学版）第４２卷

５

含小水电高压配电网的无功配置

原则

对含小水电地区不同丰枯特性、负荷特性进行

６

高压配电网无功配置率的推荐范围

文中将与上述类似的模型和方法应用到各种不

同无功电压特性的高压配电网中，得到了相对细化的的高压配电网无功补偿配置率的优化范围，如表６

所示．

表６不同类型的高压配电网的无功配置率

７ｒａｂｌｅ６

Ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｆ

多片区无功优化规划分析，就可以归纳得出针对这类地区的无功规划配置原则．调研发现富含小水电的片区多属负荷较轻的山区，高压配电网呈现大方式电压较正常而小方式电压普遍偏高的特点．通过无功优化计算发现其无功补偿容性宜减少配置，而无功补偿感性则需增加配置．传统容性无功补偿配置的原则是按主变容量的１０％一３０％配置，这里针对含小水电地区的负荷特性将无功配置率范围缩小；传统感性无功补偿配置原则只说明应根据电缆进、出线情况配置适当容量，这里给出了具体的无功

配置率范围．

ｃｏ娟ｇｕｒａｔｉｏｎｓｒａｔｉｏｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓ

ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓ

通过对南方地区４个含小水电片区的高压配电

网进行基于上述方法的无功优化规划分析，汇总得

出无功配置原则如下：