一、系統介紹

目前我國地區電網及廣大縣級電網的電壓質量雖得到較大改善但仍然不夠理想，其原因可以從兩種情況分析。一是農村電網存在無功補償的不足，無功功率不平衡，導致電壓質量不理想；二是電網中雖裝有無功補償設備，但由于配置位置和容量不盡合理，導致負荷高峰時欠補償，電壓偏低，低谷負荷時過補償，電壓偏高，不滿足調壓要求。

常規的無功補償計算均使用經驗公式計算，由于經驗公式只能給出一個范圍，因此實施人員無法確定具體量，更無法確定具體配在哪些點；另外國家規劃資金分配是按省網、地網、縣網遞減，而按照無功就地平衡法則來說應該按此順序遞增才對?；谝陨犀F狀，廣大地網、縣網及農網存在著無功配置不足及配置不平衡兩大問題，從而導致了電壓質量難以提高，網損居高不下。因此降損節能、提高電壓質量請從源頭抓起！

本軟件根據電網實際負荷情況進行全網配置計算，綜合考慮投資、降損及調壓效果，給出最合理的配置地點及配置容量，有效解決無功補償配置計算長期沿用經驗公式而帶來的配置不平衡問題及分組隨意的問題，可以有效增加電壓調節手段、提高電壓合格率、降低網損、改善電網穩定性及保證有較寬的運行裕度。

電容器電抗器被廣泛地安裝在配電網中作為無功補償、電壓調節、和增加系統容量的手段。本無功優化系統就是在分析高壓配電網的運行參數和歷史負荷數據，從高壓配電網整體角度出發，以網損與投資的綜合費用最小為優化目標，考慮電壓及功率因數等約束條件，計算電容器安裝的地點及安裝容量。

二、技術原理

根據無功負荷和有功負荷是同步發展的規律，作為調節電網無功電源規劃中的主要補償裝置的并聯電容器電抗器由于其投資省，見效快，投運時間長和降損效果顯著且安裝簡便，維護工作量小，事故率低等優點使其成為無功補償設備的首選。容量的配置應使電網的無功功率實現分層分區平衡，各電壓等級之間要盡量減少無功功率的交換。

通過無功補償可以實現電網電壓控制、改善電網穩定性、減少網損及保證有較寬的運行裕度。電容器電抗器被廣泛地安裝在配電網中進行無功補償。本無功優化補償系統就是在分析配電網結構基礎上根據配電網的運行參數和歷史負荷數據，從電網整體角度出發，考慮了電壓上下限及功率因數等約束條件及與有載調壓變壓器配合調壓的要求，對電容器電抗器安裝的方式進行了全網無功優化分析，使得安裝電容器取得最好的效益，即使有功網損、電容器的安裝費用、購置費用的總和最小。

三、主要功能

(1) 系統功能模塊圖

本系統有六大模塊，分別為：電網數據管理、電網建模、系統參數管理、網絡拓撲分析、電網潮流計算、優化配置計算

(2) 系統功能結構圖：略

(3) 系統功能描述：

◆    用于10kV以上輸配電網的并列電容器及電抗器配置；

◆    根據典型負荷對已經存在的并列電容器及電抗器進行配置和調整；

◆    以系統網損最小或綜合費用最小作為目標進行配置計算；

◆    軟件自動確定配置地點；

◆    軟件根據調壓要求對同一母線補償容量進行合理分組；

◆    可以由用戶選擇配置地點進行配置計算；

◆    可以根據電容器購買需要自行設定單位補償容量；

◆    可以將系統電壓合格率、廠站功率因數要求作為約束進行配置計算；

◆    可以通過圖形界面進行電網建模；

◆    可以從圖形上形成典型日計算端面；

◆    可以直接從Scada獲得實時負荷數據保存為歷史數據進行分析計算。

四、創新點

(1) 系統通過與SCADA的數據接口，接收遙信、遙測數據，通過潮流計算,為工作人員提供合理的無功補償設備配置方案，并形成歷史數據留待日后查詢。

(2) 將遺傳算法應用于優化配置問題計算中，并針對該問題的特點對算法進行了實用化改進。

(3) 系統運行時，可以針對不同的電壓合格率、廠站功率因數等人工約束條件進行配置計算。

(4) 電網模型發生改變時，可以通過建模系統生成適應新的電網模型結構。

五、實用性（案例分析）

(1) 阜陽電網無功補償現有情況

阜陽地區電網目前包含21個變電所，其中有500kV變電所1個：潁州變；220kV變電所4個：太和變，阜陽變，邢集變，牛莊變；110kV變電所15個：龐營變，胡集變，河西變，臨泉變，潁西變，泉北變，東平變，宋集變，夏橋變，界首變，阜南變，潁上變，黃崗變，細陽變，三堂變；35kV變電所1個：濟河變。

縱觀阜陽地網的負荷情況，無功負荷所占比例較高，無功負荷分布不合理，雖然已經進行了一部分無功補償，但是依然存在很大的無功缺額。

目前一部分變電所已經配置了無功補償裝置，但是還有不少變電所還沒有配置，已配補償裝置也存在單組容量偏大，補償裝置分組不合理的情況，導致投切電壓變化過大，以致無法正常投運。并且不少補償設備配置在變電所的中壓側，這些補償點并非面向最終用戶，違反了就地平衡原則

(2) 存在的問題

1、無功補償量不足；

2、現有補償裝置單組容量偏大，分組不合理。

3、現有補償點選擇不合理

(3) 補償的益處

合理的無功補償，不僅可以調節無功潮流分布，降損節電，提高電能質量，還能調節電壓，提高電壓質量，增強電網穩定性，同時由于網上無功潮流的減少，無形中增加了有功潮流的系統容量。

(4) 解決方案及結果展示

常規的無功補償計算均使用經驗公式計算，由于經驗公式只能給出一個范圍，因此實施人員無法確定具體量，更無法確定具體配在哪些點；另外國家規劃資金分配是按省網、地網、縣網遞減，而按照無功就地平衡法則來說應該按此順序遞增才對。

《全網無功優化配置規劃決策系統》依據“就地平衡，分層平衡”的無功補償原則，根據電網實際負荷情況或負荷預測情況，綜合考慮投資、降損及調壓效果，利用基因遺傳算法和快速潮流算法，確定指定點的合理補償量，并采用有利于電壓調節的智能分組算法，使得每一組補償裝置的投切電壓差近似于有載調壓變壓器調節一檔的效果。有效解決無功補償配置計算長期沿用經驗公式而帶來的配置不平衡問題，可以有效增加電壓調節手段、提高電壓合格率、降低網損、改善電網穩定性及保證有較寬的運行裕度。

以下是系統利用阜陽地區電網5月某日下午4時左右的負荷情況，進行補償計算的結果。

補償點選擇如下：

* 其中最大補償單位，最小補償單位的基本單位為0.3MVar

計算所得的補償方案如下：