电力系统无功补偿点的选取及优化对策

电力系统无功补偿点的选取及优化对策摘要：随着电力系统的不断发展，电力用户对电能质量的要求不断提高，提高电能质量其中一个重要的着眼点就在于无功补偿点的选取与优化。本文从电力系统无功补偿的基本原理着手，简单的分析了无功补偿点的确定和容量优化方面的内容，希望能够为电力系统无功补偿领域的发展增砖添瓦。关键词：电力系统；无功补偿；容量优化引言我国幅员辽阔，发电机构与电力用户分布不均衡，为了提升电力电能质量，可以采用无功补偿技术，改善供电电压，减少电力系统供电过程中的变压器损耗以及输电线路损耗，进而提升电能质量。无功优化是电能质量的重要保障手段，在电力系统中起着至关重要的作用，因此一直备受研究人员的关注。电力系统无功优化由无功补偿点的确定、补偿容量的确定两部分组成。合理地选择无功补偿点，对无功源进行适当的设置，能有效维持系统电压水平、提高系统运行稳定性、还能避免无功功率远距离传输，从而降低电力系统网损，使系统安全稳定运行。1电力系统中无功补偿的基本概述现如今的电力系统中，功率分三种，有功功率、无功功率以及视在功率。①有功功率，指的是在交流电中，能够保障用电设备正常运行所需要的功率，同时,也能够将电能转化为其他形式能的电功率，计算方式为供电电压与电流的乘积。②无功功率，这一功率形式主要被应用于电路电场和磁场的交换，进而维持电气设备正常磁场，其不对外作用，能够将电能转化为其他形式的能。③视在功率，交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。在电力传输过程中，无功功率能够降低供电系统中变压器功率损耗以及输电线路电能传输损耗，进而提升电能利用率，改善供电环境，在电力供电系统中发挥着十分重要的作用。通过合理选用补偿设备，能够在最大程度上降低电能网络损耗，进而促进电网运行质量的提升。需要注意的是，如果补偿设备选用不当，就会影响电压稳定性，甚至会造成供电系统瘫痪。2无功补偿点的确定2.1在确保电力系统的电压处于稳定情况下必须要符合的约束条件假设潮流功率是自送端向受端而流，在此我们将送端看做是M,而受端为N,如图1所示就是一个简单的交流电路图。图1简单交流电路如果静态电压保持在稳定的情况下，那么我们可以得到如公式(1)和(2)所示的两个功率的圆的标准形式：[UNx-UM/2]2+[UNy+bUM/2g]=U2M/4+b2U2M/4g2-PNM/g(1)[UNx-UM/2]2+[UNy+gUM/2b]=U2M/4+g2U2M/4b2-QNM/b(2)从上面的公式当中我们可以退出两个圆的圆心坐标0P和0Q分别为：[UM/2,bUl/2g]及[UM/2,gUM/2b],而由此我们两个圆的半径分别为：rp=(U2M/4+b2U2M/4g2-PNM/g)l/2(3)rp=(U2M/4+g2U2M/4b2-PNM/b)l/2(4)综上我们求得圆心距为(5)：D=(g2+b2)UM/2gb(5)2.2无功裕度在电网正常运行的时候，假如电压超出了其本身能够承受的范围，很有可能将会产生崩溃的状态。为了有效的避免这种情况的发生，当电压处于稳定状态时,还必须要符合以下条件：即rP>0,rQ>0,rP+rQ>Do那么什么是无功裕度呢？通俗的来讲其实主要指的是假如在静态电压一直保持在平稳的情况下，在实际工作时电力系统的工作点和电压将要崩溃的那个点之间的距离。而表现在计算公式上为：QRPM=rP+rQ-Do如图2所示为电力系统的网络拓扑示意图。图22.3节点无功裕度值计算方法通过近些年来大量的实际工作情况总结可知，就无功补偿容量和无功裕度而言，它们之间是相反的存在，顾名思义就是无功裕度越低，无功补偿的容量就越大，反过来该说法也依然成立。总的来讲，要想从根本上增强无功裕度的准确性就需要利用科学的手段来选择无功补偿点。另外，在计算无功裕度的时候，可以通过以下几种方法得到：①就电力系统的本身来讲，结合电网结构和相关线路的参数特征来计算电网潮流，从而得出不同的节点功率和节点电压；②利用在第一节当中得到的计算公式求得「p、「Q以及D三个节点的精确数值；③利用图2中的电网拓扑结构示意图，在和计算公式以及无功裕度额概念相结合，从而计算出各节点无功裕度值；④计算无功裕度的时候，需要按照从小到大的顺序进行，同时选择无功补偿方法的时候也要根据该原则来进行。其实，无功补偿主要就是利用目标函数来进行的，同时实现功率损耗降低以及电压水平得到提高的目的，从而也在一定程度上降低了无功容量的附加成本，最终完成节省电力系统成本的目标。3无功补偿容量优化方法实际工作中，在无功补偿容量确定的时候，第一点就是要有效的利用目标函数，尽可能的减少有功损耗，从而将电压水平提升上来，减少无功容量的费用，进而使整个系统当中的费用消耗降到最低。在具体过程中，其主要方法就是混合改进遗算法，而同时该算法又可以分为一阶算法和二阶算法。另外，在综合考虑了无功优化的好处之后，又在该算法当中融入了二阶传统搜索技术，经过改进，其计算过程得到了一定程度的简化，详细如下：3.1编码结合预解决问题的自身优势，在编码的时候利用浮点数编码的方法，通过基因值变量取值范围来表示，在控制变量数量的时候可以利用编码的长度來进行。3.2选择在满足相应条件的基础上，釆取优胜劣汰的方式进行选择。3.3交叉和变异利用遗传算法进行计算的时候，影响性能的主要原因有变异率和交叉率，同时又非常直接的影响了收敛性。一旦将其作出适时合理的调整，种群就会得到局部的优化并呈现相同状态。3.4算法终止最优值曲热出，离不开最大遗传代数和最优个体适应值的有效结合，其主要方法就是将其控制在最大遗传代数的范围内，把一切不符合相关条件的个体都清除掉，只保留最优个体。终止了一阶算法以后，可以通过二阶算法来缩小搜索领域。要想使结果的精确度达到最佳，二阶算法的始值能够以终止一阶算法后得到的最优值直接进行优化搜索。二阶算法与一阶算法相比明显的具有一定的优势，主要表现在局部的搜索，在最优值的获取方面更加的便捷。3.5容量优化在电力系统运行的过程中，作为电网安全稳定运行前提的无功补偿，必须要对其进行合理的规划，积极通过相应的方法来保证其能够安全实施，尽可能的为电力系统提供技术支持。按照无功补偿点和接线方式的不同，我们可以将无功补偿分为以下三类，那就是分组、就地和集中补偿。而在实际运用中，釆用的较多的补偿设备主要有并联电容器、同步调相机以及静止无功补偿器等。这其中同步调相机指的是一种同步电动机，而其区别于一般的同步电动机，主要是因为它没有机械负载。最早的无功补偿设备主要是同步调相机，而之后在使用频率上逐渐被并联电容器所替代，现阶段在所有的电网设备当中并联电容器可以占到90%左右，它的主要优点就在于能够有效提高功率因数，减少线路损耗，改善系统电压质量，增加输变电设备的输电能力。结束语综上所述，现如今，我国电力行业发展迅速，无功补偿技术的应用越来越广泛。要想更好的确保电网的稳定、安全的使用，那么就必须不断地深入探究，寻求更优化的无功补偿点，更加有效地确定补偿容量的大小，从而提高电路的稳定性，确保供电系统的稳定性，真正实现电网系统的