110kV轨道主变所SVG设备的成本效益分析及优化策略

摘 要：随着都市轨道运输的迅猛扩张，110kV轨道牵引供电变电站作为都市轨道供电网络的核心环节，其运作效能与稳固性对于轨道交通的安全性及高效性，发挥着至高无上的作用。SVG（静态无功发生器）装备在变电站内扮演着关键的无功功率补偿角色，对于增强电力系统的电压品质和稳定性发挥着重要影响。

关键词：110kV轨道主变所；SVG设备；成本效益分析；优化策略

引言

SVG系统在变电站中扮演着至关重要的无功功率调节器角色，对于提高电力网络的电压水平和稳固性发挥着关键影响。尽管如此，在实际操作过程中，矢量图形设备的工作效能和可靠性遭受众多元素的干扰，包括设备自身的功能、操作条件、排程管理方案等。因而对SVG装置的性价比进行评估，并构想出合适的改善方案，对于增强SVG装置的作业效能与可靠性，减少经营开支，拥有关键的理论与应用意义。

一、110kV轨道主变所SVG设备的技术原理与工作原理

（一）110kV轨道主电变压器站的运作机制

110kV轨道牵引变电站，构成了城市轨道输电网络的关键环节，其主要作用是将较高的电压转换为适宜于城市轨道交通设备运作的较低电压。其运作机制主要依赖于变压器的电磁诱导法，即透过高电压端与低电压端的线圈，完成电压的提升和降低转换，以适应轨道运输系统对电力的需要。此外，电力转换站同样装备了必要的防护装置，旨在保障电力供应体系的稳定与信赖性运作。

（二）静态无功补偿器（SVC）技术理念

在电力系统中，一种被称为静态无功补偿器的装置负责动态调整和稳定无功能量。该设备的核心工作概念，涉及对电网中无功功率的即时监控与调节，以保持电能质量和提高供电稳定性。然而具体如何实现这一功能则取决于多种因素，包括但不限于系统设计、应用场景及技术规格等。

动态无功补偿器（DVC）是一项利用电气电子技术的无功功率调节设备，其关键机制在于通过迅速变更无功电流以维持系统电压的稳定性，增进电力系统的效率系数[1]。

（三）110kV轨道供电主变电站的静止无功发生器（SVG）装置运行机制

在110kV轨道供电变电站内静止无功发生器（SVG），通过并行或级联的模式并入电力系统，持续跟踪电力网络中的无功能量波动。在电力系统遭遇无功能量短缺或超额的情形下，SVG单元将依循调控方案敏捷转换逆变器的导通情况，创造或者回收所需的无功电流，目的是对电力网络进行必要的无功补充。这类迅捷的反应特性让SVG系统得以在极短的时刻内，稳固电力网的电压，增进了供电的品质。

（四）装置构造及其构件

SVG装置的构成主要涉及以下数个核心组件：

一是VSC变流器。这种电压型变流器（Voltage Source Converter）是静止无功发生器（SVG）的关键组件，它的主要职责是将直流电能转化为交流电能，同时调节输出电流的大小和时序，以此来对电力系统中的无功功率进行调整和补充[2]。

二是直流储能器。该设备在为VSC型逆变装置供应必需的直流能量方面发挥作用，同时确保直流电压维持一定的平衡。

三是联接变流器（或感抗器）。联接变流器或感抗器的主要功能是将SVG系统与电力系统相接合并且具备滤除杂波和分隔两个系统的功能。

四是断电开关。在SVG系统发生异常或进行保养时，此开关的作用是切断SVG系统与电力网络的连接，以防止设备遭受损伤。

五是温度调节机制。该机制负责排散SVG装置在操作时积累的热能以维持仪器在适宜的作业温度范围内。

二、成本效益分析

（一）110kV轨道主变所SVG设备的投资成本

分析

110kV轨道牵引变电站静止无功发生器（SVG）系统的资金开支，主要涉及设备采购费用、设施部署开销以及相关的附加成本。

一是设备投资费用。SVG装置的投入费用受其规模、技术标准、生产厂家等众多元素影响。通常情况下SVG系统的采购开支相对较为昂贵，这是因为它们融合了尖端的电力电子学技术以及高端的零部件。

二是设施部署开销。此项费用涵盖了机械的搬运、现场搭建、系统设定及与既有系统的融合等诸多方面。这些费用可能会根据工程的具体状况、所在地理环境以及装置条件的差异而有所变化[3]。

三是附加开支。此类开支可能涵盖诸如项目协调、规划建议、教育过程以及潜在的生态效应分析等方面。这些开支虽然不直接涉及设备的采购和设置，但它们依旧构成了整个项目资本投入的一环。

（二）运行维护成本分析

一是日常维护开销。这涵盖了设备的常规检验、打扫、制冷系统的保养等。这些行动的目的是保障设备维持在优秀的工作状态中，以防范可能出现的故障。

二是周期性维护费用。周期性维护涉及对机械进行彻底的审查和评估，旨在保证其运作效率与安全标准。这项工作可能需要对设备进行局部或彻底的解构、检验以及后续的重组。

三是零部件替换开销。伴随着机械的运行，一些零件可能会因磨损或故障而须更换。替换部件的价格受其种类和生产者的影响而有所波动。

四是故障修复开销。在设备发生故障时可能不得不实施紧急的修复作业。修复故障的费用可能相当昂贵，因为这可能包括了暂停运行的时间、附加的工作人员和潜在的设备替换成本。

（三）成本效益评估指标

在对SVG（Static Var Generator静态无功发生器）装置进行成本效益分析时，以下几个评价标准可以被考虑：

一是资本回报率（ROIC）。ROIC是衡量一项计划财务效益的普遍标准，其通过比较年度纯利润与全部投入资金的比例进行测算。

二是收益恢复期。所谓的收益恢复期是指自项目启动之时起，直至完全赚回其所耗费的资金投入所经历的时段。较小的回报周期往往预示着更优的成本效能。

三是节约能源开支。SVG系统通过提升电力效率和降低电路耗损实现了能源的节约。这些节省下来的能源开支，能够作为设备成本效益分析的一个环节被考虑。

四是提高系统的坚固性和信赖度。SVG装置能够增强电能网络的坚实度与信赖性，降低断电与缺陷的出现。这类增益尽管不易以金钱形式直观衡量，然而在评定设备的成本与效益关系时，它构成了一个须予以重视的关键要素。

三、优化策略

（一）优化SVG设备控制策略

1.管理程序的创新变革

管理逻辑是SVG装置操作的“智能核心”。在面临错综复杂且不断变化的电力系统状况下，常规的管理技术往往显得无能为力。因而运用尖端的调节算法，成为改善静态无功发生器控制方案的主要职责。

一是预见性调节。通过采用先见性的计算法则，赋予静态无功发生器（SVG）前瞻性地洞察电力系统中无功功率的演变动向，进而提早采取措施，增强补偿作用的精确度与响应速度。

二是灵活的调节机制。SVG装置必须具备依据多变的电力网络状况及其运作模式灵活地改变其管理方案的能力。因此在电力系统发生任何波动时，SVG装置仍能维持其最优的工作状况。

2.对调节变量进行精确操控

一是依托实时操作信息。通过深度挖掘电力系统的实时操作信息，掌握电力网络的负载波动、电压起伏等性能，为调节控制变量提供信息依据。

二是考虑设备的性能特征。各种SVG装置在功能表现上有所不同。因而在修改调节变量时，必须深入思考机械的性能属性，以免因盲目追求卓越的调整成效而破坏机械的稳固性。

3.持续不断的技术革新

随着电力电子技术的迅猛进步，SVG装置的管理方法亦需不断创新以适应时代的要求。不断的科技革新成为完善矢量图形设备管理方案的源源不断的动力。

一是采纳前沿科技。例如将人工智能、数据分析等现代技术运用于电能网络领域，开辟了对静态无功发生器（SVG）控制方案进行改良的新途径。

二是建立研究伙伴关系。携手学术院所、研究实体等联合致力于开发更为新颖、更为高效能的静止无功发生器（SVG）设备管理方案。

（二）最大化SVG设备的能效比

1.智能优化的运作方式

一是载荷适应机制。SVG系统能够依据电力网络的载荷波动自主地改变它的无功功率输出，以达到与载荷即时同步，规避过多或不足的补偿现象，进而降低无谓的能量消耗。

二是高效节电模式。当负载减少或者无功功率需求降低的时刻，SVG系统能够智能转换至高效节电模式，减少其能量消耗，并且维护电力网络的平稳运作。

2.实行节约能源的方案

一是高性能散热机制。运用尖端散热科技包括水冷和空气冷却等方式，保证SVG装置即便在高温条件下亦可保持平稳作业，并且减少散热系统的消耗。

二是待命能耗控制。通过优化设备的待命操作方案减少闲置时的能量消耗，避免多余的资源耗费。

三是能量捕获手段。研究与采纳能量捕获手段，使得SVG装置在操作时所释放的热量或其他种类的能量得以回收和再利用，以此增进能源的使用效率。

3.能源效率的优化

一是周期性能源效率审查。周期性地对STATCOM系统实施能源效率审查，掌握系统的能源效率状态及其改善的可能性。

二是技术革新与利用。主动采纳并运用前沿技术、新型材料以及创新工艺，增强SVG装置的能源效率与总体功能。

（三）优化SVG设备的调度管理

1.拟定一个合适的排程方案。

规划图表是SVG机器在电力网络中作业的设计方案。创建一个合适的调控方案必须全面分析电力系统的负载预估、无功功率需求预测和静态无功发生器（SVG）的运行特性。

一是载荷预期与感性功率需求预估。通过对电力网络往昔的资料进行剖析，融合目前的操控情形，开展对载荷的预期和感性功率的需求预估，以便为调节方案的构建奉献数据依据。

二是考虑设备性能特点。在拟定调控方案的过程中必须深入思考静止无功发生器（SVG）装置的性能属性，如其无功调控能力、反馈速度以及调控准确度等要素，以保障这些设备在关键时刻能迅速且精确地启动并投入使用。

2.对作业计划进行了升级优化

调配方案成为SVG装置在能源网络中作业的导向。通过改进调配方案有可能在更大程度上，增强矢量图形设备的分配效能及其精确度。

一是自主优化与机智排程。通过采用自主优化和机智排程系统，依据电力网络的即时操作数据及SVG装置的状况资讯，自动优化装置的作业状况和参数配置，保障装置运作于最理想状态。

二是灵活调整调度方案。面对电力网运作状态的波动和SVG装置性能的演变，必须对调度方案实施灵活的变更。通过持续追踪和评估电力网络的活动信息，迅速变更控制方案，保障SVG装置不断处于理想工作状态。

3.加强调度指挥体系的规章构建

除此之外，构建完善的调度管理体系和提升调度策略的效率至关重要，以保障调度任务的系统化和一致性。

一是创建调控管理框架。构建细致周到的调控管理框架界定调控任务的步骤和标准，保障调控任务的顺畅执行。

二是增强调度团队的教育训练。定期对调度工作人员实施培养和评估，以提升他们的职业能力和技术熟练度，保障调度任务执行的精确与效率。

结论

优化SVG设备的运行模式和节能措施，不仅能够提高设备的能效比，降低运营成本，还能为电网的电压质量和稳定性提供坚实保障。同时，通过制定合理的调度计划、优化调度策略以及强化调度管理的制度建设，可以进一步提高SVG设备的运行效率和响应速度，确保设备在需要时能够及时、准确地投入运行。

参考文献：

[1]张黎明.城市轨道交通主变电所SVG无功补偿技术[J].通信电源技术，2021.38（02）：203-205，208.

[2]邓世聪，周荣林，章彬，等.综合系统可靠性评估和效益成本分析的电力设备退役更新策略研究[J].科技创新与应用，2016（35）：2-4.

[3]郇嘉嘉.电网设备状态检修策略的研究[D].广州：华南理工大学，2012.