文档介绍：浅谈10kV配电网无功补偿
摘要:随着电力系统的发展和电力用户自动化水平的提高,电气设备对电源电压质量的要求越来越高。波动性负荷造成的局部电网电压不稳和功率因数恶化严重威胁着高自动化水平设备的电气寿命,制约着企业生产效率的提高。然投资和维护费与补偿设备额定容量Qe 直接相关,而补偿后线损和电容器有功损耗则与补偿设备实际出力Qact直接相关。二者关系为:
Qact=KQe(1)
K=Ui2/Ue2
式中,K 为电容器实际出力与额定容量的比例系数,Ui、Ue 分别为补偿点电压和电容器额定电压。
二者差别一般在20%以上,不加以区别将影响计算结果的准确度。
设10kV 配电网共有1 个电源节点(平衡节点,编号为1)和n- 1 个负荷节点,那么,目标函数的表达式为:
minf=(α+γ)?KcQci +β(△PcKQci +△?Pi)τmax(2)
式中,、γ分别为设备年维护费用率和投资回收率;Kc 为单位补偿容量的综合投资;Qci 为节点i的补偿容量额定值;β为有功电价;△Pc为电容器单位有功损耗,τmax 为全网最大负荷损耗时间;
△Pi 为某非电源节点i(i=1,2,3……n)补偿后最大负荷下的全网有功损耗。由于树状网补偿后的有功损耗的表达式复杂,可根据功率平衡式:

导出目标函数为:

式中,Pi 为节点i 补偿后配电线路总有功输出;ΣP 为最大负荷下总有功负荷(从配电变压器高压侧测量);△Pc KQci为电容器的有功损耗。事实上,(4)式中的βimaxΣP 项在该目标函数中作为一常量,将它去掉并不影响优化结果,故可将目标函数简化成:

为保证系统的安全运行和电能质量,所建立的式(5)的函数关系应满足潮流方程约束和运行限量约束(包括电压约束和补偿容量约束等)。对于具体的工程问题,上述的目标函数能够将补偿点的寻找和补偿容量的确定分开进行,并同时寻找优化方案,具体步骤为:
(1)输入线路参数和运行参数;
(2)对节点进行排序;
(3)初定补偿额定容量为Qcom( 通常取800~1000kvar);
(4)在各非电源节点i(i=1,2,3……n)上依次接入额定容量为Qcom 的并联电容器支路,并调用配电网潮流计算程序计算补偿后总有功输出Pi,如果Pj=minPi (j∈i,i=2,3,4,……,n),则节点j 为最佳补偿点;
(5)采用变尺度法求节点,满足目标函数和约束条件的最佳补偿容量Qopt;
(6)如果Qcom- Qopt ≤20kvar,则节点j 为最佳补偿点,Qopt 为最佳补偿容量;否则,令Qcom=Qopt,并返回步骤(4)。
三、动态无功补偿系统设计
(一)硬件电路设计
在真空接触器的无功补偿硬件电路系统中,检测变送单元是由EDA9033K 智能模块构成的。该模块可以同时测量交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率、正反向有功电量等参数,并以数字信号的形式直接存放在模块指定的地址单元中。计算机通过转换器与模块进行串行通讯,直接从地址中读取相应的数据。系统采用工业控制计算机作为主计算机,它具有体积小、重量轻、抗干扰性强、抗振动、可