搞好城网无功优化 提高供电技术经济效益

1、您的位置：技术与应用 搞好城网无功优化提高供电技术经济效益返回目录 搞好城网无功优化提高供电技术经济效益罗家华1，唐寅生2（1.广东电力集团河源供电分公司，河源517000;2.湖南电力调度通信中心，长沙410007） 摘要:无功电压优化提高了城网供电技术经济效益。推荐变电站使用基于磁控电抗器的静止补偿器（MCR Based-SVC）和用经济压差（UJ）的无功潮流算法实施城网无功电压优化运行。传统的变电站无功补偿设计方法应该与时俱进改革。关键词:无功电压优化运行;技术经济效益;UJ;MCR Based-SVC中图分类号:TM 761+11 无功优化提高了城网供电技术经济效益无功优化研究结果表明

2、，搞好城网无功优化是提高城网供电技术经济效益的根本措施。（1）电压质量好。河源电网处于广东电网东部，有河源、龙川2个220kV变电站，形成2个独立的110kV电网，110kV线路全长604km，最大负荷超过35万kW。无功优化使每条线路都有一个无功 分点且在本线中点，表示线路的过剩无功在本线两端等量补偿，线路电抗上的电压降落等于0，电压在108115kV，是预防电压稳定事故的第一道防线。表1是河源、龙川系统优化前、后大、小方式下部分变电站电压的计算结果。（2）线损降低。表2是河源、龙川系统无功优化前、后大、小方式下的线损降低情况。表1 河源、龙川系统优化前、后大、小方式下部分变电站电压计算结果

3、 kV供电区变电站大方式小方式优化前优化后变化率/%优化前优化后变化率/%河源系统河 源115.0115.00115.0115.00骆 湖101.8111.10.91114.7114.60忠 信96.6109.012.84114.8114.50连 平91.8108.017.64115.0114.6-0.35揽 坝112.1114.01.69114.4114.70.26临 江110.0113.22.91114.2114.50.26古 竹107.2112.04.48113.9114.30.35紫 城105.1111.15.71114.0114.20.18龙川系统龙 川115.0115.00110.

4、0110.00老 隆114.0114.50.04110.8110.0-0.72库 区115.1115.0-0.01115.6113.5-1.82麻布岗116.0115.4-0.52117.8114.6-2.72斗 晏116.2115.6-0.52117.9114.7-2.71蓝 口112.4113.91.33111.4115.94.04表2 河源、龙川系统优化前、后大、小方式下的线损降低情况方式大 方 式小 方 式优化前/kW优化后/kW线损降低/kW，%优化前/kW优化后/kW线损降低/kW，%河源102006240396038.84704106012.8龙 川2520155097038.5

5、2140191023010.75合 计127207790493038.82590232029011.20（3）挖掘出供电设备潜力。例如河源变电站220kV变压器的负荷优化前为（233.5+j132.2）/2701.0，优化后为（229.5+j2.95）/270=0.852，挖掘出（1-0.852）270=40MVA的潜力。龙川变电站220kV变压器的负荷优化前为（141.3+j68.3）/150=1.05，优化后为（140.8-j0.38）/150=0.94，挖掘出（1.05-0.94）150=16.5MVA的潜力。二变电站合计挖掘出220kV变压器出力56.5MVA，相当于建设了一座容量为5

6、6.5MVA的220kV变电站。（4）安全及社会效益提高。提高了电网电压稳定安全储备系数，加强了受端无功电源支撑，提高了社会生产效率。（5）优化潮流好。图1是河源变电站优化潮流，功率单位为MVA。优化潮流体现出无功分层平衡的严谨性和科学性，变压器两侧母线所连线路过剩无功的一半都流入变压器的补偿母线上进行平衡，不穿过变压器流入另一侧电网，即无功不过网。图1 河源变电站优化潮流图 2.98=-0.1-0.23-0.3+0.01+2.80+0.80（Mvar）;28.96=2.60+29.34-2.98（Mvar）;在115kV仙塘变电站（参见表3）有-0.23+1.150=1.380（Mvar）。

7、2 城网怎样实施无功电压优化运行 电网结构和有功负荷确定以后，电网的无功潮流决定于每个厂站注入电网无功的实时值。在给定电压约束条件下，电网中的各厂站都能按指令自动调控发电厂（机）的励磁，变电站和用户无功补偿装置的出力以及变压器的分接头使其注入电网的无功实时值接近电网要求的最优值，即Q实时Q优化，全网就会有接近最优的（UJ）无功潮流。 这是一个逐渐接近的闭环式调整过程。如果电压U实时U上限，则变压器分接头就可能需要调低一挡（接着继续调整无功）以支持主网电压调整;如果这时110kV电压已接近上限，则变压器分接头就不必再调整;U实时U上限的问题就是主网的原因了。相反依然。推荐变电站使用基于磁控电抗器

8、的静止补偿器（MCR Based-SVC），且按变电站无功动态跟踪补偿原理实施自动控制，见图2。发电厂按发电厂无功动态跟踪调整原理对发电机的微机励磁实施自动控制，使其Q实时Q优化，见图3。图2 变电站无功动态跟踪补偿原理图图3 发电厂无功动态跟踪调整原理图3 电网边界衔接协调控制条件 （1）与220kV电网。地区调度在220kV变电站的无功电压调整任务是通过调整补偿母线上补偿装置的出力和变压器的分接头来实现的，以保证注入220kV省网的无功功率实时值为给定电压约束下的优化值。省网也要保证地区电网对110kV电压的要求。地区调度如果保证不了注入220kV省网的无功功率实时值的要求，就会自动闭锁变

9、压器分接头的调整，也就不能保证地区电网对110kV电压的要求，这是保证整个电网安全运行的需要。地区调度与县级调度之间的衔接协调同理。只要所有的220kV变电站和发电厂都能达到中调的要求，220kV电网就能有优化无功潮流。（2）与10kV电网。用户无功自己平衡1，用户无功未能平衡部分在110kV变电站的10kV母线上进行平衡。4 变电站无功补偿设计方法应该与时俱进UJ算法的无功平衡及优化配置校核表见表3。表3 UJ算法的无功平衡及优化配置校核表 kvar供电区优化容性无功补偿容量电压10kV系统35kV系统分项（1）*（2）（3）=（2）+（1）（4）（5）=（3）+（4）（6）（7）=（5）-

10、（6）（8）变电站1/2QC变压器损耗补偿补偿电容器容量无功负荷补偿补偿电容器总容量现有电容器容量缺少电容器容量补偿电容器容量河源系统城 南-120240120500051207800-2680仙 塘-230138011500115015600-144501100新 塘-170729071201160018720600012730东 城-2200-220200-202100-2120埔 前-310530220150017204200-2480骆 湖3290252058108700145103600109101300忠 信1201520164088001044030007430连 平-30024

11、802180960011780011780揽 坝12506201870130031703600-4301500临 江510570062101160017810017810古 竹-630284022101180014010014010紫 城-7501190440200024402100340合 计244026310287507210010085048000528503900龙川系统彭 寨-510270-240-1200-14404200-4200800和 平-21017501540850010040010040500鹤 市20350035201050014020420098201500老 隆-6

12、7011070104001550025900210023800-20库 区-1390160-1230130070070700麻布岗-59030-560600400400斗 晏-20530510-5500-49905100蓝 口-21036103400100001340072006200800合 计-35802092017340397005704017700462804280(10+35）kV总平衡10kV系统缺52850+46280=99130（kvar）;35kV系统缺8180kvar;110kV系统缺107310kvar（不考虑用220kV变电站电容器调整）*界面控制无功。4.1 传统无功

13、补偿容量的设计方法变压器损耗补偿采用10%30%变压器容量设计法是造成我国电网无功功率长距离输送、变电站无功补偿配置不合理的重要原因之一，由表3可充分说明这一点。例如河源变电站110kV总输出无功在优化前后分别为由系统输送（229.5+j126）、（229.5+j2.98）Mvar。4.2 推荐使用经济压差潮流法由图1可得: Q5=Q1+Q2+Q3+Q4 式中，Q1为高压母线相连线路过剩无功之和的一半;Q2为高压母线上所接高抗消耗的无功功率;Q3为中压母线相连线路过剩无功之和的一半;Q4为变压器损失;Q5为补偿容量，即表3中的分项（3）或（5）。在复杂网络中应用n-1原则校核。4.3 选用国产

14、MCR Based-SVC无功补偿装置电网中每个接点无功补偿装置的出力能按优化运行的要求进行平滑、动态、快速的调节是当代无功调节发展的方向。建议选用国产MCR替代TCR，组成基于MCR的SVC（MCR Based-SVC），因为MCR比TCR更优越2:更可靠;更好的抑制电压波动;有最小的波性失真;30s100%过载，2min 40%过载;可在一个周期内连续调整（不是锯齿波）;额定电压下的功率损耗为额定功率的0.5%;维护简单，像维护变压器一样，采用国产MCR没有设备维护的后顾之忧;低价，MCR约150元/kvar（MCR Based-SVC投资约为TCR Based-SVC的1.2）;油冷却介

15、质;控制器科学又简单;(11)无故障运行时间为12年。国产MCR80年代与俄罗斯同时起步研究，现已在6座电铁牵引站安全运行5年，得到了铁路部门的青睐，提高了电容器的利用率，功率因数由罚款变为奖励，1年左右就收回了对MCR的投资。2003年郑州铁路局又一次性签约14个牵引站的MCR合同。图4、5是安装在任家湾电铁牵引站中29kV，2.4Mvar.single-phase MCR及其控制器的外形。（a）MCR外形 （b）MCR控制器外形图4 任家湾电铁牵引站5 UJ潮流算法简介 因为电网中的元件发电机、变压器和负载都能做到无功就地补偿，所以就把求取电网优化潮流集中为研究输电线路过剩无功功率的优化分

16、布问题，过剩无功功率（Q）=充电功率（QC）-线路电抗中无功功率损耗（3I2X），得出了UJ无功潮流理论3。维持输电线路无功分点恰恰位于线路中点的线路首末两端电压之差称为经济压差。线路在UJ支持下，只有有功在电阻上的电压降落UJ=（PR+QX）/U=PR/U时，电压质量最好，接近直流线路运行;线路传输无功造成的有功损耗最小，它为无功分点在首（或末）端母线上时有功损耗的1.4，且也使线路两端所接的主变压器有功损失之和为最小或接近最小2。UJ无功潮流在复杂电网中的实施，必须依赖UJ无功潮流程序，它能计算出使电网每一条线路都有一个无功分点的潮流要求的本电压层次中的每一个厂站在给定电压约束下注入电网的无功优化值。6 结束语 无功电压优化运行是提高城网供电技术经济效益的根本措施。变电站使用基于磁控电抗器的静止补偿器（MCR Based-SVC）的补偿方式对无功进行平滑、动态、快速的调节是当代无功调节发展的方向，技术经济指标合理。传统的变电站无功补偿设计方法应与时俱进进行改革。7 参考文献1 唐寅生.论功率因数调整电费的改革.电力技术经济，2003（6）:5556.2 陈伯超.新型可控饱和电抗器理论及应用.武汉:武汉水利电力大学出版社，1999年10第1版.3 唐寅生，李碧君.电力系统OPF全网最优无功的经济压差算法及其应用.中国电力，