【正文】 。 張勇軍 , 任 震 , 廖美英等 . 10kV 長(zhǎng)線路桿上無(wú)功 優(yōu)化補(bǔ)償［ J］ . 中國(guó)電力 , 2021, 33(9): 5052。 35 【 參考文獻(xiàn) 】 劉智德 《農(nóng)村低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式淺析》 [J] 中國(guó)電力教育 2021（ 01） 王志 《淺談 10kV 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償》 [J] 中國(guó)電力教育 2021（ 01） 李云臺(tái) , 徐進(jìn)義 《電網(wǎng)的無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量與無(wú)功補(bǔ)償效益》 [J] 中國(guó)電力 1996 29( 11) 夏文雄，劉勇，趙鴻．電網(wǎng)電壓控制方案的探討［ J］．廣東電力， 2021 年 8 月， Vol． 15，No． 4， pp： 23～ 25。三年來(lái)，快樂(lè)的事情因?yàn)橛心銈兊姆窒矶鞓?lè)，失意的日子因?yàn)橛心銈兊年P(guān)懷能忘卻傷痛，堅(jiān)強(qiáng)前行。再次對(duì)您表示感謝，師恩偉大，無(wú)以回報(bào)。論文的最終完成，也是一波三折。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時(shí)積極地跟胡老師交流，因?yàn)槲矣X(jué)得這樣可以使得我的論文更加完善。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師章老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。 34 致 謝 天下沒(méi)有不散的宴席，雖然大三的生活多半時(shí)間還是呆在學(xué)校里，但是論文致謝語(yǔ)寫(xiě)就的那一刻也真正標(biāo)志著我與這所學(xué)校就此別離了，沒(méi)有傷感，更多的是遺憾，但是總歸不如意事 十有八九，過(guò)去的不能挽回，人應(yīng)該大膽向前看，所以這段文字應(yīng)該像它的標(biāo)題一樣充滿(mǎn)感恩和致謝，感謝三年來(lái)在我的成長(zhǎng)道路上扶持過(guò)我，指點(diǎn)過(guò)我的人。因此，系統(tǒng)性地研究配電網(wǎng)的節(jié)電與無(wú)功優(yōu)化技術(shù)是加強(qiáng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、安全性運(yùn)行和提高效益、節(jié)約電能的必要途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景，這方面的研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。在確定目標(biāo)函數(shù)時(shí)，可以考慮更多的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使電網(wǎng)的約束條件更加全面化，考慮如何能夠使配電網(wǎng)的優(yōu)化目標(biāo)得到最大程度的滿(mǎn)足和改進(jìn)。 配電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要途徑。講解了無(wú)功 優(yōu)化的一般模型、目標(biāo)函數(shù)和無(wú)功優(yōu)化的約束條件。 （ 3）系統(tǒng)敘述了無(wú)功優(yōu)化就地平衡補(bǔ)償、分散與集中補(bǔ)償、保持各電壓合格并留有余量、考慮全局電壓穩(wěn)定等基本原則。介紹了無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)功率因數(shù)、電力系統(tǒng)電壓影響。在闡述了無(wú)功功率理論的發(fā)展之后，詳細(xì)介紹了各類(lèi)無(wú)功電壓控制設(shè)備與無(wú)功電壓控制手段，列出了目前 無(wú)功優(yōu)化常用的基本數(shù)學(xué)模型及各類(lèi)相關(guān)的約束條件，并綜述無(wú)功優(yōu)化求解算法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。靜止無(wú)功發(fā)生器就是其中之一。 33 結(jié) 論 低壓供電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)研究的意義是有目共睹的，開(kāi)發(fā)先進(jìn)而實(shí)用的無(wú)功補(bǔ)償裝置具有廣泛而深刻的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。 3 變壓器分接頭位置約束 （ ） 通常情況下，要求同一變電站下各臺(tái)并列運(yùn)行的主變壓器的分接頭檔位一致。這一約束條件保證了用戶(hù)的用電質(zhì)量及供電穩(wěn)定性。 不等式約束包括電壓幅值約束、補(bǔ)償容量約束、變壓器分接頭約束和發(fā)電機(jī)無(wú)功出力約束等。 等式約束等式約束即是潮流方程約束 （ ） 其中，isp 和isQ為節(jié)點(diǎn) i 的注入有功和無(wú)功；IJG、ijB為節(jié)點(diǎn) i 和節(jié)點(diǎn) j 之間的電導(dǎo)和電納 ；ij?為節(jié)點(diǎn)電壓iV和jV之間的相角差；IN為與節(jié)點(diǎn) i 有關(guān)的節(jié)點(diǎn)號(hào)的集合，包括 i 本身； s 為平衡節(jié)點(diǎn)；pQN為 PQ 節(jié)點(diǎn)集合。 無(wú)功優(yōu)化除了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)以外，還需要同時(shí)保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電能質(zhì)量，這樣就要滿(mǎn)足約束條件。傳統(tǒng)上處理多目標(biāo)無(wú)功優(yōu)化通常是采用某種方法將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題，如固定權(quán)重和方法、模糊集理論隸屬度算法等，但這些方法往往只能靠經(jīng)驗(yàn)性的試探，很難給出令人信服的解釋?zhuān)也煌再|(zhì)的目標(biāo)函數(shù)其量綱不同，不易作出比較。因此一般需要將幾類(lèi)目標(biāo)函數(shù)結(jié)合使用，形成多目標(biāo)無(wú)功優(yōu)化。 （ ） （ 6）多目標(biāo)無(wú)功優(yōu)化 前文列舉了無(wú)功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，但如果僅僅使用上述各類(lèi)單一目標(biāo)對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)行建模仿真， 優(yōu)化結(jié)果往往都不夠理想，因?yàn)閱我坏哪繕?biāo)模型都不足以完整的表達(dá)電 31 力系統(tǒng)的實(shí)際控制目標(biāo)，比如使用單一的網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，可以看到如下缺點(diǎn)： 個(gè)別優(yōu)化后母線的電壓接近其合格范圍的上限，系統(tǒng)承受負(fù)荷波動(dòng)的能力下降，可能導(dǎo)致調(diào)壓設(shè)備頻繁動(dòng)作； 靠近負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力偏高，減少了可用于應(yīng)付未來(lái)擾動(dòng)的無(wú)功儲(chǔ)備。主要包括最小化控制設(shè)備動(dòng)作量的某種求和，如將最小化控制設(shè)備動(dòng)作量的加權(quán)平方和作為目標(biāo)函數(shù)如式（ ）所示。式中Kn為重要節(jié)點(diǎn)（或線路）的數(shù)目KY、 setKY 和 maxKY?分別為節(jié)點(diǎn) k 的電壓（或線路 k 的無(wú)功潮流）的實(shí)際值、設(shè)定值和最大允許偏差。 （ ） (4)最優(yōu)化無(wú)功電壓運(yùn)行質(zhì)量 用以對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)電壓質(zhì)量目標(biāo)要求較高的無(wú)功優(yōu)化環(huán)境。如式（ ）所示；還有考慮將無(wú)功儲(chǔ)備一致分布在不同的發(fā)電機(jī)中的目標(biāo)函數(shù)，如式（ ）所示； （ ） 30 （ ） （ 3）小化各約束的總越限量 即越限約束的總數(shù)最小化，如式（ ） 所示，一般此類(lèi)模型用于無(wú)功電壓的修正控制。隨著電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的開(kāi)展，也可能采用計(jì)及無(wú)功發(fā)電成本及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行成本的目標(biāo)函數(shù)。 常見(jiàn)的無(wú)功優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)主要有以下幾類(lèi)： （ 1） 系統(tǒng)網(wǎng)損最小 電力系統(tǒng)網(wǎng)損最小是電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化最常見(jiàn)的目標(biāo)函數(shù)之一， 如式（ ）所示。式 ( )即為由系統(tǒng)潮流方程構(gòu)成的等式約束，式 ()和 ()分別表示控制變量和依存變量的上下限不等式約束。 無(wú)功優(yōu)化作為一個(gè)最優(yōu)潮流的子問(wèn)題，可以表示為一個(gè)同 時(shí)具有連續(xù)變量和 !離散變量以及等式和不等式約束的非線性規(guī)劃問(wèn)題，其一般模型由如下部分組成 : Fmin=f(u,x) （ ） 29 (u,x)=0 （ ） maxmin UUU ?? （ ） m axm in XXX ?? （ ） 其中 u 表示控制變量的向量，主要包括發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、有載調(diào)壓變壓器的變比和并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償器的無(wú)功功率 ，其中前者為連續(xù)變量，后兩者為離散變量。 (4)有載調(diào)壓變壓器抽頭調(diào)節(jié)次數(shù)的影響 電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制的另一措施是通過(guò)改變有載調(diào)壓變壓器的變比，調(diào)節(jié)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的電壓，來(lái)控制無(wú)功潮流，優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行方式。 圖 41 電壓水平與無(wú)功平衡的關(guān)系 (3)電容器 投切次數(shù)的影響 地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化控制的主要措施是通過(guò)調(diào)節(jié)電網(wǎng)中已有電容器組的無(wú)功功率，對(duì)電網(wǎng)中的無(wú)功潮流進(jìn)行合理的調(diào)度，使電網(wǎng)的運(yùn)行方式得到優(yōu)化，但是這要受到電網(wǎng)中的電容器組本身?xiàng)l件、電容器組所在位置以及容量的限制，因?yàn)樵诘貐^(qū)電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)度過(guò)程中，有些電容器由于頻繁投切，可能會(huì)造成開(kāi)關(guān)或電容器等設(shè)備經(jīng)常性損壞，嚴(yán)重影響了控制設(shè)備的使用壽命，因此在實(shí)際運(yùn)行中要求盡量減少電容器組的調(diào)節(jié)次數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)中某節(jié)點(diǎn)的電壓要求較低時(shí)，將不能充分利用可投切的電容器，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn) 28 行。從圖 41 可以看出，要維持一定的電壓水平，必然要求無(wú)功功率達(dá)到相應(yīng)的無(wú)功平衡，無(wú)功平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件。 （ 2） 電壓水平的影響 進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化控制的前提是保證電壓水平正常，圖 31 是無(wú)功功率的靜態(tài)電壓特性。對(duì)于用戶(hù)站：高壓供電的工業(yè)及裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓設(shè)備的用戶(hù)，功率因數(shù)為 以上；其它工業(yè)用戶(hù)功率因數(shù)為 以上；泵站和農(nóng)業(yè)用戶(hù)功率因數(shù)為 以上。閉鎖的對(duì)象可以是設(shè)備閉鎖 (該設(shè)備不可調(diào)節(jié) )、變電站閉鎖 (該變電站的所有設(shè)備不可調(diào)節(jié) )、系統(tǒng)閉鎖 (補(bǔ)償系統(tǒng)不再進(jìn)行優(yōu)化控制 )。異常情況的發(fā)生可對(duì)應(yīng)于遙信變位 (如保護(hù)動(dòng)作 )、遙測(cè)越限。因而補(bǔ)償系統(tǒng)必須對(duì)電網(wǎng)故障、異常情況有充分的應(yīng)對(duì)措施。則在設(shè)置母線電壓約束時(shí)，對(duì)高峰負(fù)荷時(shí)段、低谷負(fù)荷時(shí)段的電壓限值進(jìn)行適當(dāng)收縮，以滿(mǎn)足逆調(diào)壓的要求。補(bǔ)償系統(tǒng)可按時(shí)段為母線設(shè)置不同的電壓限值約束，以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)調(diào)壓方式的要求。 當(dāng)采用全局電網(wǎng)優(yōu)化控制時(shí)，補(bǔ)償系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果編制控制預(yù)案，避免各變電站孤立、局部的調(diào)節(jié)控制，有效地控制設(shè)備的操作和變電站間的協(xié)調(diào)配合，保證設(shè)備動(dòng)作的效果，減少全局電網(wǎng)總的設(shè)備動(dòng)作數(shù)量。 （ 7）避免調(diào)節(jié)設(shè)備頻繁的動(dòng)作 各調(diào)節(jié)設(shè)備特別是有載調(diào)節(jié)變壓器，電容器組等，受設(shè)備使用壽命及其電壓波動(dòng)的限制，其調(diào)節(jié)次數(shù)是有限的。 （ 6） 無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)具常規(guī)控制和緊急控 制功能 系統(tǒng)不僅能在正常情況下通過(guò)調(diào)節(jié)各電壓控制器的整定值控制受控區(qū)域的無(wú)功電力至優(yōu)化狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)如負(fù)荷急劇變化或發(fā)生故障造成電壓異常時(shí)，系統(tǒng)也能夠迅速做出反應(yīng)，實(shí)施有效的控制，節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)到正常的范圍。若不參與優(yōu)化的變電站，則設(shè)備不可調(diào)節(jié)；用戶(hù)也可以設(shè)定具體的設(shè)備是否參與優(yōu)化，則即設(shè)備是否可調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的變電站和設(shè)備的控制方式及變電站預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行全局電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化計(jì)算，得出母線電壓約束并以網(wǎng)損最小為目標(biāo)的控制策略。為此，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募袃?yōu)化和協(xié)調(diào)優(yōu)化。應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，具有非常重大的意義。 （ 3）保持各節(jié)點(diǎn)電壓合格，并留有充足的無(wú)功余量 26 保持電能質(zhì)量的合格就是對(duì)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕疽?。因?yàn)橛脩?hù)需要的無(wú)功通過(guò)變電所以下的配電線路向負(fù)荷端輸送。分散補(bǔ)償是指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū)，如配電線路，變電器和用戶(hù)的用電設(shè)備等進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償。但僅有大綱是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不