基于灵敏度分析法的地区电网感性无功补偿方案研究

（1.桂林供电局广西桂林,广西 桂林541002；2.百色供电局广西百色,广西 百色533000）

（1.桂林供电局广西桂林,广西 桂林541002；2.百色供电局广西百色,广西 百色533000）

本文介绍了一种基于灵敏度分析法的电网感性无功补偿研究方法，并以桂林电网为例，通过电压灵敏度分析法找出合适的补偿点及补偿容量，并通过BPA计算软件进行算例分析验证，进而找出了解决桂林电网220kV系统电压长期偏高越上限的根本途径，同时也验证了该研究方法的可行性及有效性。

灵敏度；感性无功并联电抗器；相互影响

0 引言

桂林电网属位处广西电网末端，通过500kV桂林站、220kV永福电厂及220kV沙侯线、沙挡线、城田I线与广西主网相联。由于地域面积广，负荷分散的原因，导致桂林电网220kV长线路较多，如220kV沙侯线为143.97km、桂凯线为109.3km等，大量的长线路存在产生了大量的充电无功功率，而桂林属于旅游城市，负荷消纳无功功率的能力有限，进而导致网内丰小方式下220kV层面容性无功裕度达到214.2Mvar，也是220kV系统无功电压长期偏高越限的根本原因。而解决220kV电压偏高的根本途径就是在220kV层面装设并联电抗器，用于补偿大量的容性充电无功功率，将220kV电压调整至合格范围内，则110kV及以下电网的电压问题就迎刃而解了。以下介绍灵敏度分析方法的原理及基于灵敏度分析法开展的感性无功补偿研究。

1 灵敏度分析

1.1 负荷站无功功率对电压变化的灵敏度

灵敏度一般指以状态向量表征的系统运行状况对控制向量和扰动向量变化的敏感程度。潮流计算的灵敏度方程可表示为

式中 JH、JN、JJ、JL 为潮流方程中的雅克比分块矩阵；为节点电压相角偏差量，这里定义ΔU为节点电压偏差量与该节点电压幅值之比；ΔP、ΔQ分别为系统的有功和无功功率偏差。

经推导，可得无功功率偏差对节点电压偏差存在以下关系

由式（2）可确定无功功率偏差对于节点电压偏差的影响效果。

1.2 节点间的相互影响

在同一电气网络中，各电气部分间联系紧密，因 此对单一节点进行补偿的同时，需考虑与其存在电气联系的节点对该节点不同程度的影响。这样求得的无功功率偏差量才相对准确，同时按偏差量进行补偿才能将电压调整至合格范围内。在灵敏度分析中，单一节点电压变化对其它节点注入无功的影响可以通过灵敏度矩阵中非对角线上的灵敏度数值得到反映。如某一区域中有N个节点，则每个节点的无功功率偏差量为

2 感性无功配置地点及容量选择

桂林电网的四种典型运行方式中，小方式下的无功过剩致电压偏高问题严重。以2014年6月15日丰小运行方式和2013年12月15日枯小运行方式下的无功电压和负荷数据见附表1-1、附表1-2，现以桂林电网丰小、枯小方式下的潮流结果，并基于灵敏度分析的方法进行感性无功补偿容量及节点的规划。

附表1-1 网内220kV变电站220kV侧电压值和负荷情况

附表1-2 桂林网区与主网间连接线路的潮流情况

选择无功补偿节点和容量的原则要适中，要利于控制策略的实施，保证同一电气网络中各站点有足够的无功储备进行无功控制调节。根据“电压无功综合灵敏度”选择合适的补偿节点，保证补偿节点的分布均匀，避免无功功率的跨区穿越，实现“分层分区，就地平衡”的原则。

电压无功灵敏度反映的是节点无功注入与节点电压幅值之间的关系，以某一节点处电压幅值变化ΔU对另一节点处无功功率变化ΔQ的灵敏度来表示两个节点间的电气距离，电气距离越小，节点间无功对电压的影响力越大。

通过计算分析得出需在220kV挡村站、大丰站、瑶乡站三个站点装设并联电抗器进行感性无功补偿，且补偿量分别约为60、60、40Mvar，考虑到经济问题此处选取了固定式感性无功补偿装置。

3 算例分析验证

以2014年6月15日丰小运行方式数据为基础，对桂林电网220kV系统电压在挡村、大丰、瑶乡三个站点补偿相应容量的感性无功前后两种情况进行潮流计算分析，进而得到各站点补偿前后电压对比表，详见附表2所示，及电压受感性无功补偿后的灵敏度示意图，如图1所示。

通过数据及示意图可知，在挡村站、大丰站、瑶乡站分别投入60MVar、60MVar、40MVar的方案，可以将三个站点区域内的节点（侯寨、挡村、大丰、苏桥、飞虎、瑶乡、茶江和田岭站）母线电压值控制在234kV以下，仅南塘、和平和凯歌略有越限，后期待220kV渡江站投产后，可考虑在渡江区域配置感性无功可有效降低南塘和凯歌电压水平。总体来说达到了预期效果，有效的降低了桂林电网220kV系统的无功电压水平，使电压能够维持在一个良好的范围。

附表2 各站点补偿前后电压对比表

附图1 各站点电压对感性无功的灵敏度

4 结论

随着电网的发展，规划设计中往往忽略了对感性无功配置的需求，这也就导致了类似桂林电网等处于主网架末端电网的220kV系统无功电压偏高越限的问题。本文介绍了一种基于灵敏度分析法的地区电网感性无功补偿方法，为地区电网感性无功补偿研究提供了一种可行的方法，也为其他地区电网解决类似问题提供了参考。

[1]黄镔，许婧，李文云.220kV及以下电网感性无功补偿容量初探[J].电网技术,第33卷19期.

[2]刘君华，方鸽飞，吕岩岩.基于灵敏度法确定无功补偿地点[J].电力系统及其自动化学报,第18卷第4期.

[3]张勇军，刘翰林，朱心铭地区电网感性无功补偿优化配置方法[J].电网技术,第35卷第11期.

基于灵敏度分析法的地区电网感性无功补偿方案研究

赵彦歌1,杨彦亚2