10kV 配电网无功优化自动化控制系统设计分析

摘 要：从某种程度上来说，无功优化自动化控制的主要工作原理是在电网当中进行并联电容器等无功补偿设备安装以后，通过这些设备来进行感性电抗所消耗的无功功率达到供给，进而使得线路所输送的无功功率得到很大程度的降低，进而有效地降低电能的损耗。因此，对于有效地提高电力系统运行的稳定性与确保其正常稳定运行具有着非常重要的作用。从经济效益来看，是一项投资金额少，经济效益好的降损节能的科学技术措施。

关键词：无功优化；10kV配电网；自动控制；系统设计

1 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。

2 10kV配电网中无功优化自动化控制系统设计的应用实践

2.1 确定补偿点以及补偿容量

通常情况下，10kV配电网有功损耗主要是由有功电流与无功电流产生，通过在线路上面安装补偿电容器，能够在很大程度上降低无功电流。因此，补偿节点与补偿容量的确定是相当重要的一个内容，这是确保能够达到预期目标的重要内容，当前，相对而言比较有效的一种方式就是基于非节点的补偿算法，也就是通过遗传算法并行寻优的特征，进而得到最佳补偿位置与补偿容量。

2.2 确定补偿的具体位置

需要注意的是，10kV无功补偿装置的位置确定也是相当重要的一项工作，其对于预期目标的正常实现有着非常重要的影響。所以，在安装地点位置确定的过程当中必须要遵循无功就地平衡的原则，应该把减少主干线上的无功电流作为工作的重点，根据作者的讲演，一条线路上面，如果安装一台无功补偿柜，通常情况下，其安装位置是在线路负荷的三分之二的地方，积极采取有效地措施，科学合理的进行无功补偿容量的配置，合理地确定电容器装设的地点，可以有效的提高电压的质量，使得线路损耗得以大幅度地降低。

2.3 无功补偿技术方面的具体要求

在10kV配电网当中，无功补偿技术参数及其要求主要关系到以下几点内容：第一点，泄漏比距：≥24mm/kV；第二点，投切开关：高压真空接触器；第三点，接线具体型式：单星型，中性点不接地；第四点，电容器组带自放电电阻：电容器组的剩余电压在5分钟之内由工作电压降至50V以下，10分钟之内放电完毕；第五点，线路用电流互感器：LZKW-10型开启式；第六点，箱体：不锈钢。

2.4 管理与维护

无功补偿技术设备的管理以及维护也是相当重要的一个工作，其对于确保顺利的实现预期的补偿效果有着至关重要的影响。所以，在10kV无功补偿装置安装结束以后，应该第一时间做好现场的管理，认真严格的检查装置是否按照设置的方式方法与参数来展开的自动投切，另外，还应该认真仔细的做好变电站的检查。

2.5 提高电压的质量

因为在线路当中有阻抗的存在，所以，在负荷电流流过的时候会出现电流损耗，结合我国相关规范的要求，要保证高压供电线路电压的损耗控制在线路额定电压的百分之七的范围之内，同时，对于视觉有着严格要求的照明电路降低到百分之二到三，如果线路的电压损耗没有控制在规定的范围之内，就应该结合实际情况适当的增加导线的截面，从而使其能够达到电压损耗的要求。

电压损耗计算公式：u%=LU%P30

u%-电压损耗的百分数可以结合导线截面与负荷功率因数查表求得；P指的是线路负荷（KW）；L指的是线路长度（KM）。

3 无功补偿容量的选择——根据配电变压器的具体容量进行补偿容量的确定

在配电变压器低压侧安装电容器的过程当中，应注意以下要点：在轻负荷的时候，避免向10kV配电网倒送无功，确保达到较为理想的节能效果，配变容量根据下列公式进行计算：

Qc=（0.10～0.15）Sn（kVar）

Sn-配变容量kVA

通过上文的分析，得出的一个重要结论就是，在进行无功补偿设备配置的时候，一定要做到严格的按照统筹规划、科学布局、就地平衡的原则，应该确保降损与调压这两方面的有效结合，真正的将降损作为主要工作目标，同时，还应该注意做到集中补偿与分散补偿两者之间的结合，将分散补偿作为主要对象。

4 无功优化自动化控制的目的与效果

4.1 补偿无功功率，促进功率因数的有效提高

在电网运行的过程当中，因为其中有很多非线性负载的运行，会在很大程度上增加有功功率的损耗，在负荷电流通过线路与变压器的时候，将会有电能损耗的出现，从电能损耗的表达式可以发现，在线路以及变压器输送的有功功率保持不变的情况下，线路损耗和功率因素的平方是呈反比例的关系。由此可知，功率因素如果月底，那么所需要提供给电网的无功也就越多，线路损耗也就越大。所以说，在受电端进行无功补偿装置安装以后，能够在很大程度上降低负荷的无功功率损耗，从而使得线损耗得到很大程度的降低。

4.2 促进设备供电能力的有效提高

通过P=S.COS？准能够发现，在设备的功率S固定的情况下，在功率因数COS？准提高的情况下，上式当中的P也会不断地增大，电气设备的有功功率也就提高了。

4.3 降低电网中的功率损耗与电能损失

从公式I=P/（3.U.COS？准）可以看出，当有功功率P固定不变的时候，负荷电流I与COS？准这两者之间的关系为反比例关系，当无供补偿装置确定了以后，功率因素会有很大程度的提高，这个时候，线路当中的电流降低，功率损耗也降低。

5 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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作者简介：刘永飞，男，内蒙古土右旗，助理工程师，内蒙古铁路运营管理集团有限责任公司，研究方向：铁路电气化、电力铁道供电、10kV电力供配电系统。