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智能電網下的電力無功補償技術分析

作者:閉志清來源:《企業科技與發展》日期:2020-01-02人氣:19

智能電網的發展在我國電力系統建設過程中取得了較大的進展,不僅為社會生產生活做出了巨大的貢獻,還提升了我國電力技術在國際市場上的競爭力,為我國國際地位的提高起到了重要的促進作用。智能電網的整體運行是建立在非線性電力設備運行基礎之上的,這些設備在運行過程中不可避免的會造成無功功率的增大,不僅會對電網運行本身的穩定性造成極大的影響,在一定程度上還會影響電力用戶的使用體驗,給電力企業帶來負面的影響。

1智能電網中電力無功補償技術應用的必要性

在智能電網的運行過程中,由于大量非線性設備的作用,不僅會降低電網線路本身輸變電的供電能力,還會造成線路運行的電壓損失不但增大,進而造成電能的損耗,在電力用戶的實際使用過程中,如果電壓下降至一定程度,使電氣設備的容量不能得到有效的發揮,不僅會影響電力企業自身的經營效益受到損失,在嚴重的情形下,還會造成電氣設備的損壞,從而造成不必要的損失。在這種情況下,必須選擇合理的補償裝置,在采用對應的處理措施基礎上,降低智能電網的損耗,提高整體供電效率,最大限度上降低電網的運行損耗,為電力用戶提供更加穩定、安全的電力能源服務。

2智能電網無功補償的方式

對于不同電壓規格的電網,其補償方式之間存在較大的差別,本文主要討論110kV及以上的電網電力無功補償和10kV以下電網電力無功補償兩種情形。

2.1110kV及以上電力無功補償技術

對于110kV電網的無功補償,主要是基于變電站之內對電容器進行分組投切,從而由自動電壓控制系統依照智能設定的控制策略進行調節,在滿足電網運行和無功需求的情形下,按照電網運行的不同需求來自動投切對應數量的電容器分組,進而對電網的無功補償進行科學的調節,其補償標準是在正常情形下,將110kV變電站的功率因數在用電高峰階段還能夠維持在0.95以上。采用變電站集中補償的方式,能夠合理調節智能電網的功率因數,提高終端變電站的運行電壓。

2.210kV母線以下智能電網的無功補償方式

110kV的電力無功補償設備一般都是安裝在10kV的母線上,能夠提高巡檢工作的便利性和維護工作的效率,但是其對10kV以下的配電網無法起到降損的作用。隨著智能電網運行質量要求不斷提高,對于配電網的無功補償也開始進入了實際應用的階段。通常情形下,這方面的工作的開展有三種方式:

2.2.1桿上無功補償

桿上無功補償的方式,是在架空線路上的桿塔上安裝相應的補償設備,從而達到提升輸電電壓,降低電能損耗的目的。桿上無功補償的方式在應用過程中能夠進行集中布設,提高設備的利用效率,還能夠節省占地空間,從長距離電網進行整體控制,但是安裝在桿上的并聯電容器距離變電站較遠,在出現設備故障時不容易進行控制和維修,并且在采用固定電容補償的情形下,如果電網荷載量較小的情況下,就會出現過電壓和過補償的情形。

2.2.2低壓集中補償

低壓集中補償的方式在我國智能電網的發展過程中應用范圍最為廣泛,采用這種方式的情況下,在用戶負荷發生較大波動的情況下,補償裝置能夠自動分析電網運行的實際情況,根據實際設定的標準進行自動配置,從而實現跟蹤補償的目的。低壓集中補償的方式其接線線路比較簡單,對于維護運行的要求不高,補償效果較好,并且其成本投入不高,具有較為廣泛的應用范圍。但是低壓集中補償方式的投切運行是整組進行的,無法進行平滑調節,所以對于電壓補償范圍較大的情況,可能會出現補償不足或者補償過度的情況。

2.2.3用戶終端分散補償

用戶終端分散補償的方式,又被稱為是分組補償,其補償點是直接作用在電力用戶使用的終端部位,能夠將電網損耗和電壓水平維持在最優的組合水平,以此達到最佳的補償效果。但是在采用這種方式的情況下,實際的補償點分布范圍比較混亂,對于整體控制工作的效率要求較高,在出現故障時處理不便,并且在用戶電力荷載較低的情況下,補償器本身會處于閑置的狀態,造成資源的浪費。

3合理確定補償容量和補償度

在智能電網運行中,造成無功功率產生的非線性設備復雜多樣,這些設備的安裝方式和布置情況,包括電纜質量和數量等多方面因素都會造成電力無功功率的產生,為了確保智能電網運行的整體水平達到設計要求,不僅要在實際運行過程中選擇合適的補償方式,還要對補償度進行科學計算,從而在滿足補償要求的情況下,達到經濟效益的優化\。在目前的電力無功補償技術應用過程中,確定補償度與補償容量主要有兩種方法。

3.1估算法

估算法在初期智能電網的運行過程中應用比較廣泛,根據不同的電網類型,其估算方式一般有三種:一是采用容量估算法,在應用這種對容量進行估算時,對于國家電網的相關企業而言,必須依照最新版本的《國家電網公司電力系統無功補償配置技術原則》進行合理確認,在對補償的必要性進行確認的基礎上,根據電網系統運行的實際需要,依照不同的標準進行估算。二是采用三分之二法,這種估算方式是將無功補償裝置布置在線路的三分之二處,而將最佳配置容量設定為總無功負荷的三分之二。三是采用等面積法,也就是將補償容量和補償度的確定與時間進行關聯起來,使無功補償能夠達到較好的效果。就整體上而言,采用估算法確定補償容量和補償度具有簡單快速的特點,為智能電網的安全穩定運行奠定良好的基礎,但是隨著智能電網的運行水平不斷提高,對于技術水平的要求越來越高,使得這種粗放式的管理方法已經不再實際管理工作的需要,甚至在某些情況下不僅無法達到無功補償的目的,反而造成不必要的損失,在這種情形下,就需要基于計算機技術的手段,進行智能運行。

3.2智能運算

智能算法是將智能電網運行中對無功功率作用的影響因素進行數學分析,從而在確定各種影響因素的基礎上進行數據建模,從而確定最佳的補償容量和補償度。一般情況下建模的目標是將智能電網的損失和無功補償設備的成本投資之和降到最低。而其中的影響因素主要包括以下幾個方面:電壓要能夠達到智能電網輸送的要求、無功補償后的容量要小于總容量、無功補償設備每天的動作次數不能超過相應的動作限值、費用投資要限定在科學的投資額度之內,此外,還要建立起對應的數據關系方程式。由于數據關系方程式中所考慮各個因子參數的比例不同,在實際計算過程中,會產生多種不同的計算結果。在這種情況下,如果采用人工計算的方式,不僅計算量巨大,還會使最終結果之間產生較大的誤差,因此必須采用智能運算的方式。目前在行業內應用范圍比較廣泛的智能算法有遺傳算法和粒子群算法兩種形式,無論是采用哪種方式,都需要在實際應用的基礎上選擇出最優的方式,從而確保無功補償技術的應用能夠達到最佳結果。

4無功補償的原則

在智能電網的運行過程中,電力無功補償是必不可少的環節,做好這方面的工作對于智能電網的運行水平和電網企業的經濟效益都有著巨大的影響,因此在進行技術分析過程中,必須從一定的原則出發,從而確保無功補償技術應用的科學性。一是要堅持綜合補償原則,電網運行過程中三相電和兩相電之間運行負荷的不同會對電能質量產生較大的影響,在這種情形下如果僅采用單相補償的方式,將會打破電網的三相平衡,從而使總體運行成本不斷提高。二是要堅持固定補償與動態補償相結合的原則,由于智能電網設備的運行中非線性設備較多,電力用戶對電力能源的需求也不斷朝著多樣化發展,傳統的無功補償模式已經無法適應電網運行的實際需要。隨著智能電網建設水平的不斷提高,在未來的發展過程中,必須要求將固定補償與動態補償的方式結合起來,從而滿足智能電網實際運行的需要。三是要堅持經濟性原則,智能電網運行之中,做好無功補償的根本目的是要在確保電網運行質量的前提下,盡量提升電網運行企業的經濟效益,因此在設計無功補償方案時,必須要對其資金投入和經濟效益進行科學測算,一般情況下,要確保無功補償設備的投入和施工成本能夠在一至三年之內在滿足電網功率因數情況下能夠全部回收。對于部分供電質量要求不高的地區,則要求在兩年之內滿足補償回報。

5結語

智能電網應用范圍的不斷擴展,對電網運行的質量也提出了更高的要求,利用智能化技術不斷提高電力無功補償的技術水平,研究出于電網結構相適應的無功補償組合方式,提升無功補償應用所帶來的經濟效益,為電力用戶提供更加穩定高效的電力能源服務,為社會經濟發展做出更大的貢獻,是踐行電力企業戰略目標的重要形式。


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