农村电网无功优化配置的计算方法

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1、农村电网无功优化配置的计算方法摘要：电网的无功优化配置是一个多变量非线性有约束的最优化问题，求解方法比较复杂。该文就此进行研究，推导和简化了等网损微增率准则和最优网损微增率准则，提出了几种实用有效的计算方法。并在此基础上开发了无功优化计算软件包。文中提出的无功优化模型和算法,经实际系统验证得到令人满意的效果，证明了模型和算法的合理性和有效性。　　关键词：农村电网；无功补偿；网损微增率　　电压质量作为衡量电能质量的一个指标，受到了供电企业和电力用户的极大关注和重视。农村电网的电压无功管理工作从无到有，正在逐步走向规范，但是由于农网的电压无功管理工作起步较晚，从事农网电压无功管理工作的技术人

2、员的业务素质还比较低，一定程度上制约了农网电压无功管理工作水平的进一步提高。另外，电网的无功优化问题从数学上看是一个多变量非线性有约束的最优化问题，许多文章对此进行了研究和探讨，但求解方法比较复杂，不便于农网工作者掌握，在实际工作中他们迫切需要关于无功优化配置计算方面的实用化方法。本文就此进行了研究，提出了实用有效的计算方法。1确定无功补偿容量的基本方法　　对于比较简单的放射状配电网络，确定补偿容量的计算较为简单。本文将几种常用的补偿容量计算方法进行归纳[1][2]，结果如下所示。　　式中Qc——所需补偿容量（kvar）；　　Ppj、Qpj——平均有功功率和无功功率（kW、kvar）；　

3、　φ1、φ2——补偿前和补偿后的功率因数角；　　△Pc——补偿电容每kvar的有功损耗（kW）；　　R——补偿点至电源的等值电阻（Ω）；　　Qmax——年无功负荷最大值（kvar）；　　τmax——年最大负荷损耗小时数（h）；　　T——年运行时间（h）；　　β——有功电价（元/kWh）；　　KC——装设单位补偿容量的综合投资（元/kvar）；　　Ka——补偿装置的维护费用率（%）。　　以上几种方法适用于带有集中负荷的简单网络。对于主配电馈线上负荷连续分布的情形，可参照表1进行配置。　　表1仅考虑了4种典型的负荷分布，如果要考虑负荷在馈线上分布的一般情形和负荷曲线，可参考文献[3]进行计算

4、。2根据等网损微增率确定无功电源的最优分布　　配电网中无功补偿总容量的确定一般要考虑使优化后网络的平均功率因数在0.90以上[4]，另外也取决于电网主管部门的投资力度。　　如果确定了补偿设备的总容量，要将这些设备配置到网络中的各补偿点去，这是无功电源的最优分布问题。若无功电源最优分布的目标是有功网损最小,在忽略线路无功损耗的情况下，该问题的数学模型为：　　式3中的第一式即为确定无功电源最优分布的等网损微增率准则。网损微增率表示每增加单位容量无功补偿设备所减小的有功损耗。3根据最优网损微增率确定无功负荷的最优补偿　　上述等网损微增率准则，仅考虑了减少网损的目标，若要考虑无功补偿的投资与经济

5、效益，则该问题的数学模型为　　式中ce(qci)——由于补偿设备qci而节约的费用；　　ce(qci)——由于设置补偿设备qci而耗费的费用。　　节约的费用就是每年可以减少的电能损失的费用，按照式5进行计算。　　式中β——有功电价（元/kWh）；　　△PΣ0、△PΣ——分别为补偿前和补偿后的有功损耗（kW）；　　τmax——年最大负荷损耗小时数（h）。　　装设补偿设备耗费的费用按照式6进行计算。　　式中Ke——投资每元钱的回收率；　　qCΣ——补偿总容量。　　将式5、6代入4，同样构造拉格朗日函数可得　　对上式求极值，即对qci求偏导　　上式右边为最优网损微增率,这样可列出如下的最优网损

6、微增率准则　　这个准则表明，只有在网损微增率为负，并且小于的负荷点进行补偿。设置补偿容量以后，该点的网损微增率仍然为负，且不大于γeq为限。　　最优网损微增率的物理意义实际上是单位无功补偿设备的折旧维修和回收费用换算为所对应下降的网损，以表示，它应该大于补偿点的网损微增率。　　进行无功补偿的先后，以网损微增率的大小为序，首先从最小的负荷点开始。　　无功负荷补偿点一般按以下原则确定：　　首先以网络原始状态的网损微增率为依据，按等网损微增率准则，选择较小的结点作为补偿点。　　根据网络结构特点，选择几个中枢点以实现对其它结点电压的控制。　　根据无功就地平衡原则，选择网络中无功负荷较大的结点进行

7、补偿，以避免无功功率的长距离输送。4应用实例　　配电网一般为开环运行的放射状网络，以图1所示35kV网络为例，QL1=10Mvar，QL2=7Mvar，QL3=5Mvar，QL4=8Mvar。分别用等网损微增率和最优网损微增率求解无功电源的最优分布与无功负荷的最优补偿。4.1给定补偿总容量17Mvar，用等微增率法求各负荷点的最优无功补偿容量　　首先列出因无功功率流动而产生的有功功率损耗表达式　　按等网微增率和约束条件：　　qc1+