配网无功优化研究(编辑修改稿)

配网无功优化研究(编辑修改稿)内容摘要：

nm a x m a x ( m i n : m a x : )PI  最 小 最 大 （ 110） 总结分析若干种不同形状的负荷曲线得出等效系数 211 (1 )28aK     （ 111） 三： 等值电阻法。 设配变低压侧（ 380V/220V）至用户连接 n 条低压线路，在进行等值电阻计算前，将低压线路从末端到首端，分支线到主干线，划分为若干个计算线段，毕业设计说明书（论文） 第 12页 线段划分的原则是：凡输送的负荷采用的线号，线段的长度均相同者为同一线段，否则另作一个计算线段。 同时考 虑三相负荷与单相负荷的区别，计算中要考虑线段的结构常数，则其等值电阻计算公式为： 2 2 2 222 2 21111eq 2 2 2 222221()()nnnni i i i i i ii i ii i iiiii i i inii SSiN S N S N P QR R RN I RU U URN S N S N P QNIUUU       （ 112） 式中 n—— 配电线路； iU 、 iI 、 iR 、 iS 、 iP 、 iQ —— i 线段的首端电压、电流、电阻、视在功率、有功功率、无功功率； SU 、 I 、 S 、 P 、 Q —— 配变低压侧出口电压，总电流、总视在功率、总有功、总无功； 由式 11 可见，要准确计算出等值电阻，必须掌握各段线路在某一时刻的电气量，如电流、电 压、功率等值，实际农网配变低压侧无相应的测量表计，一般只有有功电度表。 由于负荷随时间在不停变化，而电度表只能计量某一时段的电量，因此，如想要根据有功电度数进行等值电阻的计算及相应线损的计算，必须有如下的假设： （ 1）各结点的电压相同，不考虑电压降。 （ 2）各负荷点的功率因数相同。 （ 3）假设已知在某一测量时段内（如 1 月或 1 天）的负荷变化规律，已获得负荷曲线形状系数； 负荷曲线形状系数定义：由于由平均功率所得的电能损耗是偏小的，因此必须将平均电流乘以大于 1 的负荷曲线形状系数，可查表得到，也可根据下式计算得到负 荷曲线形状系数 K（回归法）： 2 11(2 )3 cosK  （ 113） 简化后的等值电阻计算公式为： 农电专递 21eq 2ni i ii N A RRNA  （ 114） 式中 iA —— I线段的有功功率电量， iiA PT ， T为 计量时长； A —— 总电量， A PT ， T为 计量时长。 毕业设计说明书（论文） 第 13页 由 23式可知 Req分子 =Ni*Ai^2*Ri （ 115） Ri=r*L （ 116） 由 （ 14）、（ 15） 式，可得 221 2 2eq 2233 eI I RR I （ 117） 把 11 cosPI U  ， 22 3 cosPI U 代入 （ 16） 式后 得 221 2 2eq 218 33P P RR P （ 118） 由 （ 118）式 得出单相两线制 Ni=18,三相三线制 Ni=3。 比较式（ 112）与式（ 114）可以得出以下结论： （ 1）由于功率因数一致，因此在（ 114）式中可用有功功率代替视在功率；由于无电压降落，分子分母电压被约除； （ 2） 由 （ 112） 式可见，线损的大小与运行电压的平方成反比，因此， （ 114）式所求等值电阻存在误差，且低压配网中电压降越大，误差值越大； （ 3）由 （ 112） 式可见，线损的大小与功率因数的平方成反比，因此， （ 114）式所求等值电阻存在误差，且低压配网中功率因数越小，误差值越大； 根据等值电阻，求理论线损的公式为： 22av eqA NI K R T （ 119） 式中 A —— 损耗电量， avI —— 根据总电量 A 计算所得平均电流，单位为 A。 av 3 cosSAI UT  ， T 为计量时间，如 A 以月计， T 即为月供电时间； K —— 负荷形状系数； T —— 计量时间，如 A 以月计， T 即为月供电时间。 理论线损率为： % 100%AA A   （ 120） 实际线损率为： 毕业设计说明书（论文） 第 14页 1r % 1 0 0 %niiAAAA    （ 121） 对等值电阻法进行改进， 改进的总体思路是，综合考虑电压降落、功率因数的影响，利用联户表法对低压网络进行分类统计，借助于潮流计算软件，进行较为精确的损耗计算。 具体步骤为：： （ 1）将原来只有配变出口一块总表及农村住户分户表的配置改为，一块总表、每 2~6 户安装一块小总表，农村住户分户表。 小总表的安装于杆上，要根据低压网络的结构合理布置，以便于损耗的计算。 （ 2）根据小总表与其下属分户表的关系，计算小总表以下的等值电阻及相应的线损。 计算时考虑小总表下属用户的负荷性质，估算功率因数。 （ 3）计算干线的线路参数值。 （ 4）利用潮流计算软件， 对配变以下网络进行建模。 （ 5）进行损耗计算，计算出理论线损，与实际线损进行比较。 毕业设计说明书（论文） 第 15页 第 二 章 电力系统无功潮流 电力系统电压调整与无功功率分布有着十分密切的关系，无功功率的分布除了要满足调压的要求外，也要满足经济要求。 虽然无功的产生是不用消耗能量的，但无功在电网中流动，在线路、变压器等电网元件中产生了电流的无功分量，使总的电流增大。 因此在这些元件中电阻的有功损耗加大了，增大了能量的消耗。 要完全避免无功功率在电网中的流动是不可能的，这是因为： ( l ）为了充分利用发电机产生无 功功率的功能，经常要让发电机向电网提供一部分无功功率，这些无功功率通过线路、变压器流向负荷。 ( 2 ）为了便于管理无功功率补偿设备，尤其是同步调相机和静止补偿器应相对集中配置。 它们与负荷之间，也会有无功功率流动。 并联电容器虽然可以相对分散配置，但太分散也会带来管理和维护上的问题。 ( 3 ）从电网运行其他方面的要求看，有时需要电网中流动无功功率。 例如，为了提高发电机同步运行的稳定性，希望提高发电机的电动势，发电机要向电网输送无功功率。 再如，为了加强输电系统中间点的电压支撑，提高输电系统稳定性，接在中间 点的同步调相机或静止无功补偿器，也要向系统输出无功功率或吸收无功功率。 ( 4 ）即使所有的负荷都做到所需无功功率全部就地补偿，系统元件传送有功功率时，会产生很大的无功功率损耗，需要提供无功功率来补偿这些损耗，这也会造成无功功率在电网中的流动。 但是，为了满足电网的调压要求和尽可能减少电网的有功功率损耗，希望电网的无功功率要尽量少流动，特别要避免无功功率的远距离流动。 无功潮流的优化就是在满足电网调压要求的条件下，使线路有功功率损耗最小的无功功率分布的最优方案。 这是个静态最优化问题，一般分成两个问题进行研究 ，一个是无功电源的最优分布，一个是无功负荷的最优补偿。 2． 1 无功电源的优化 无功电源的优化分布或无功负荷的优化分配，是研究满足约束条件下网络有功损耗最小的无功功率的分布。 此时，电网的无功电源已经配置好，仅研究这些无功电源应发出的无功大小。 当然，通过计算也可以对原有无功电源配置进行评价和修正。 毕业设计说明书（论文） 第 16页 目标函数是网络总的有功功率损耗  最小。 在各节点（除平衡节点）注人的有功功率已经给定的前提下，可以认为  仅决定于 各节点注人的无功功率 iQ ，或者说决定于各无功电源 GiQ。 上述无功功率变量下标 i 表示节点号， GiQ 是发电机，调相机或电容器等无功电源发出的无功功率。 目标函数 是 GiQ 的函数 ，可写作 ()GiQ。 11 c o snni j ij ijij U U G    （ 21） 等式约束条件是无功功率平衡条件， 整个系统的无功功率是平衡的，即 11 0nnG i LiiiQ Q Q     （ 22） 各节点的无功平衡方程为 1( s in c o s )nG i L i i j ij ij ij ijjQ Q U U G B   (23) 式中 LiQi 节点无功负荷功率； Q  电网无功功率的总损耗。 不等式约束条件为节点无功电源及电压的上下限，即 m in m axm in m axGi Gi Gii i iQ Q QU U U 网损微增率准则 在确定目标函数和约束条件后，可以采用 h 睽叨 91 二乘子法求取目标函数值最小且满足约束条件的无功功率分布的条件。 首先根 据目标函数和等式约束条件建立不受约束的新的目标函数 ― 拉格朗日函数 11()nnG i L iiiL P Q Q Q      (24) 式中 ―拉格朗日乘子。 拉格朗日函数中有 n + 1 个变量，即 n 个 GiQ。 和一个 ，该函数的极值解即为原目标函数  的最小值，求最小值时应满足 n + 1 个条件，它们是 毕业设计说明书（论文） 第 17页 11(1 ) 0(1 )0G i G i G iG i G innG i LiiiPQLQ Q QP Q Q             i=1， 2， 3„„， n (25) 11 0nnG i L iiiL Q Q Q        (26) 式 (37)可写成下面的形式 (1 )Gi GiPQ    i=1， 2， 3„„， n 1GiGiPQ  i=1， 2， 3„„， n (27) 从而得到无功功率最优分布的条件为 12121 1 1G G G nG G G nP P PQ Q Q Q Q                 (28) 11 0nnG i LiiiQ Q Q     式 (28)中Gi iPP 是 i 节点注入无功功率变化时有功功率损耗微增率， GiPQ ＝GiPQ 是 i 节点无功功率变化时无功功率损耗微增率 , 11Gi是无功功率网损修正系数。 不考虑无功功率网损，则无功功率网损修正系数为1, 无功电源最优分布条件简化为各节点有功功率网损微增率相等，即 12G G G nP P PQ Q Q          (29) 11 0nn。