電力系統(tǒng)無功補償點的選取及優(yōu)化對策

電力系統(tǒng)無功補償點的選取及優(yōu)化對策摘要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電力用戶對電能質量的要求不斷提高，提高電能質量其中一個重要的著眼點就在于無功補償點的選取與優(yōu)化。本文從電力系統(tǒng)無功補償?shù)幕驹碇?，簡單的分析了無功補償點的確定和容量優(yōu)化方面的內(nèi)容，希望能夠為電力系統(tǒng)無功補償領域的發(fā)展增磚添瓦。關鍵詞：電力系統(tǒng)；無功補償；容量優(yōu)化引言我國幅員遼闊，發(fā)電機構與電力用戶分布不均衡，為了提升電力電能質量，可以采用無功補償技術，改善供電電壓，減少電力系統(tǒng)供電過程中的變壓器損耗以及輸電線路損耗，進而提升電能質量。無功優(yōu)化是電能質量的重要保障手段，在電力系統(tǒng)中起著至關重要的作用，因此一直備受研究人員的關注。電力系統(tǒng)無功優(yōu)化由無功補償點的確定、補償容量的確定兩部分組成。合理地選擇無功補償點，對無功源進行適當?shù)脑O置，能有效維持系統(tǒng)電壓水平、提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、還能避免無功功率遠距離傳輸，從而降低電力系統(tǒng)網(wǎng)損，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。1電力系統(tǒng)中無功補償?shù)幕靖攀霈F(xiàn)如今的電力系統(tǒng)中，功率分三種，有功功率、無功功率以及視在功率。①有功功率，指的是在交流電中，能夠保障用電設備正常運行所需要的功率，同時,也能夠將電能轉化為其他形式能的電功率，計算方式為供電電壓與電流的乘積。②無功功率，這一功率形式主要被應用于電路電場和磁場的交換，進而維持電氣設備正常磁場，其不對外作用，能夠將電能轉化為其他形式的能。③視在功率，交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現(xiàn)功率，在數(shù)值上是交流電路中電壓與電流的乘積。在電力傳輸過程中，無功功率能夠降低供電系統(tǒng)中變壓器功率損耗以及輸電線路電能傳輸損耗，進而提升電能利用率，改善供電環(huán)境，在電力供電系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用。通過合理選用補償設備，能夠在最大程度上降低電能網(wǎng)絡損耗，進而促進電網(wǎng)運行質量的提升。需要注意的是，如果補償設備選用不當，就會影響電壓穩(wěn)定性，甚至會造成供電系統(tǒng)癱瘓。2無功補償點的確定2.1在確保電力系統(tǒng)的電壓處于穩(wěn)定情況下必須要符合的約束條件假設潮流功率是自送端向受端而流，在此我們將送端看做是M,而受端為N,如圖1所示就是一個簡單的交流電路圖。圖1簡單交流電路如果靜態(tài)電壓保持在穩(wěn)定的情況下，那么我們可以得到如公式(1)和(2)所示的兩個功率的圓的標準形式：[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)從上面的公式當中我們可以退出兩個圓的圓心坐標0P和0Q分別為：[UM/2,bUl/2g]及[UM/2,gUM/2b],而由此我們兩個圓的半徑分別為：rp=(U2M/4+b2U2M/4g2-PNM/g)l/2(3)rp=(U2M/4+g2U2M/4b2-PNM/b)l/2(4)綜上我們求得圓心距為(5)：D=(g2+b2)UM/2gb(5)2.2無功裕度在電網(wǎng)正常運行的時候，假如電壓超出了其本身能夠承受的范圍，很有可能將會產(chǎn)生崩潰的狀態(tài)。為了有效的避免這種情況的發(fā)生，當電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時,還必須要符合以下條件：即rP>0,rQ>0,rP+rQ>Do那么什么是無功裕度呢？通俗的來講其實主要指的是假如在靜態(tài)電壓一直保持在平穩(wěn)的情況下，在實際工作時電力系統(tǒng)的工作點和電壓將要崩潰的那個點之間的距離。而表現(xiàn)在計算公式上為：QRPM=rP+rQ-Do如圖2所示為電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲示意圖。圖22.3節(jié)點無功裕度值計算方法通過近些年來大量的實際工作情況總結可知，就無功補償容量和無功裕度而言，它們之間是相反的存在，顧名思義就是無功裕度越低，無功補償?shù)娜萘烤驮酱?，反過來該說法也依然成立?？偟膩碇v，要想從根本上增強無功裕度的準確性就需要利用科學的手段來選擇無功補償點。另外，在計算無功裕度的時候，可以通過以下幾種方法得到：①就電力系統(tǒng)的本身來講，結合電網(wǎng)結構和相關線路的參數(shù)特征來計算電網(wǎng)潮流，從而得出不同的節(jié)點功率和節(jié)點電壓；②利用在第一節(jié)當中得到的計算公式求得「p、「Q以及D三個節(jié)點的精確數(shù)值；③利用圖2中的電網(wǎng)拓撲結構示意圖，在和計算公式以及無功裕度額概念相結合，從而計算出各節(jié)點無功裕度值；④計算無功裕度的時候，需要按照從小到大的順序進行，同時選擇無功補償方法的時候也要根據(jù)該原則來進行。其實，無功補償主要就是利用目標函數(shù)來進行的，同時實現(xiàn)功率損耗降低以及電壓水平得到提高的目的，從而也在一定程度上降低了無功容量的附加成本，最終完成節(jié)省電力系統(tǒng)成本的目標。3無功補償容量優(yōu)化方法實際工作中，在無功補償容量確定的時候，第一點就是要有效的利用目標函數(shù)，盡可能的減少有功損耗，從而將電壓水平提升上來，減少無功容量的費用，進而使整個系統(tǒng)當中的費用消耗降到最低。在具體過程中，其主要方法就是混合改進遺算法，而同時該算法又可以分為一階算法和二階算法。另外，在綜合考慮了無功優(yōu)化的好處之后，又在該算法當中融入了二階傳統(tǒng)搜索技術，經(jīng)過改進，其計算過程得到了一定程度的簡化，詳細如下：3.1編碼結合預解決問題的自身優(yōu)勢，在編碼的時候利用浮點數(shù)編碼的方法，通過基因值變量取值范圍來表示，在控制變量數(shù)量的時候可以利用編碼的長度來進行。3.2選擇在滿足相應條件的基礎上，釆取優(yōu)勝劣汰的方式進行選擇。3.3交叉和變異利用遺傳算法進行計算的時候，影響性能的主要原因有變異率和交叉率，同時又非常直接的影響了收斂性。一旦將其作出適時合理的調(diào)整，種群就會得到局部的優(yōu)化并呈現(xiàn)相同狀態(tài)。3.4算法終止最優(yōu)值曲熱出，離不開最大遺傳代數(shù)和最優(yōu)個體適應值的有效結合，其主要方法就是將其控制在最大遺傳代數(shù)的范圍內(nèi)，把一切不符合相關條件的個體都清除掉，只保留最優(yōu)個體。終止了一階算法以后，可以通過二階算法來縮小搜索領域。要想使結果的精確度達到最佳，二階算法的始值能夠以終止一階算法后得到的最優(yōu)值直接進行優(yōu)化搜索。二階算法與一階算法相比明顯的具有一定的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在局部的搜索，在最優(yōu)值的獲取方面更加的便捷。3.5容量優(yōu)化在電力系統(tǒng)運行的過程中，作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行前提的無功補償，必須要對其進行合理的規(guī)劃，積極通過相應的方法來保證其能夠安全實施，盡可能的為電力系統(tǒng)提供技術支持。按照無功補償點和接線方式的不同，我們可以將無功補償分為以下三類，那就是分組、就地和集中補償。而在實際運用中，釆用的較多的補償設備主要有并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機以及靜止無功補償器等。這其中同步調(diào)相機指的是一種同步電動機，而其區(qū)別于一般的同步電動機，主要是因為它沒有機械負載。最早的無功補償設備主要是同步調(diào)相機，而之后在使用頻率上逐漸被并聯(lián)電容器所替代，現(xiàn)階段在所有的電網(wǎng)設備當中并聯(lián)電容器可以占到90%左右，它的主要優(yōu)點就在于能夠有效提高功率因數(shù)，減少線路損耗，改善系統(tǒng)電壓質量，增加輸變電設備的輸電能力。結束語綜上所述，現(xiàn)如今，我國電力行業(yè)發(fā)展迅速，無功補償技術的應用越來越廣泛。要想更好的確保電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全的使用，那么就必須不斷地深入探究，尋求更優(yōu)化的無功補償點，更加有效地確定補償容量的大小，從而提高電路的穩(wěn)定性，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，真正實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的