(包头市九原电力公司 修试所，内蒙古 包头 014060)
摘 要：文章介绍了农村电网的无功补偿及优化，指出 ：电力系统无功优化是保证系统安全、经济运行的有效手段，是提高电力系统电压质量、降 低线路损耗的重要举措之一，在现代化的电能管理系统(EMS)中占有极其重要的地位。
关键词：无功补偿方法；无功补偿优化规划
中图分类号：TM727.1 文献标识码：A 文章编号： 1007—6921(2009)09—0112—02
1 农村配电网现状及电能质量要求
中国为县级区域内的县城、村镇、农垦区及林牧区用户电的110kV及以下的配电网称为农村 配电网，它一般处于电力系统的末端，具有以下特点：①农电网多为辐射状网络：②农电网的配电线路长、分支多、负荷密度小而分散；③因季节 性影响，负荷峰谷差别较大，运行状态受负荷变化的影响较大；④农村配电变压器(10／0. 38kV)平均负荷率低，空载损耗高。
上述特点使农电网的电压波动幅度大、供电质量差、网络损耗大。供电成本较高。这不论对 于供电部门还是对电力用户都是很不利的因素，而且人们己普遍认识到降低电网损耗是供电 部门减少成本的重要突破口，也是今后增加供电量的重要手段之一。
2 农村配电网常用无功补偿方法
农村配电网长期以来无功匾乏，随着经济的快速稳定发展，农村用电大负荷、非线性负荷用 户迅猛增长，农电网中的无功缺额也随用电负荷的增大而增大，使其带来网损增加。根据农 电网中无功负荷的特点，按照无功功率“全面规划、合理布局、分散补偿、就地平衡”的原 则，采用以分散补偿为主，集中补偿为辅的补偿方式对农电网进行了必要的无功补偿。主要 的无功补偿方法有：
2.1 随机补偿
将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切的补偿方式。
2.2 随器补偿
将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器的二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿 方式。
2.3 低压集中补偿
即将电容器组连接在配变或用户配电所0.4kV母线上跟踪负荷变化进行补偿的方式。
2.4 在10kV配电线路上集中补偿
即在线路电杆上安装 电容器实行单点或多点补偿。单点补偿的地点选在距离线路首端2／3处，两点补偿分别装设 在距首端2／5和4／5处。根据线路的长短及负荷大小在10kV线路上装设3组电容器的补偿方 法，第一组安装在距离用户首端2／7处，第二组安装在离用户首端4／7处，第三组安装在离 用户首端6／7处，然后根据无功负荷的变化自动投切电容器组，取得了理想的补偿效果。
2.5 变电站集中补偿即在变电10kV母线上集中安装电容器，按主变容 量10％～15％进行补偿。
3 无功补偿容量确定的一般方法
补偿容量大小决定于电力负荷大小，以及补偿前电力系统功率因数和补偿后要求提高的功率 因数值。下面是几种确定无功补偿容量的常用方法：
3.1 从提高功率因数需要确定补偿容量
如果电力网的最大负荷月的平 均有功功率为Pav,补偿 前的功率因数为cosφ1，补偿后要求将功率因数提高到cosφ2，则补偿容量可用下式计 算：
Qc=Pav(tgφ1- tgφ2)
cosφ1应采用最大负荷月平均功率因数，cosφ2确定必须适当。通常，将功率因数从0. 9提高到1所需的补偿容量，与将功率因数从0.72提高到0.9所需的补偿容量相当。因此，在 高功率因数下进行补偿其效益显著下降。这是应为在高功率因数下，cosφ曲线的上升率变 小，因此，提高功率因数所需的补偿容量将要相应的增加。
32 从降低线损需要来确定无功补偿容量计算公式同上式。
33 从提高运行电压确定无功补偿容量
在配电线路的末端，运行电压 较低，特别是重负荷、 细导线的线路。加装补偿电容以后，可以提高网络电压，因此，就发生了按提高电压的要求 ，选择多大的补偿电容是合理的问题。其计算公式为三相所需总的补偿容量ΣQc=3Qc=ΔULU 2L/X(ΔUL为线压增量，kV ；U2L为母线线电压值kV。)
4 农村配电网无功补偿优化规划的意义
电压波形是衡量电能质量的重要指标之一，它的好坏主要取决于电力系统无功潮流分布是 否合理。这不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣问题，而且还直接影响电网 的安全、经济运行。由电压损耗算式△U＝(PR十QX)／U可见，在电网阻抗＋JX)和电压顺定 的情况下，电压损耗凸屿电网输送的有功功率和无功功率成下比关系，当输电线路参数R＜ X情况下，电压损耗主要与输送的无功功率有关。当电力系统供给负荷足够的无功功率时 ，负荷的端电压就保持正常的电压水平；若无功电源容量不足，系统运行电压将难以保证。 同时，还应避兔大量无功功率的远距离传输，以降低系统有功网损。由功率损耗公式△P-P2+Q2＝)R／U2可以看出，当网络结构一定，输送的有功功率和电压一定时，有功损耗 △P完全取决于输送无功功率Q的数值，输送的Q越多，△P就越大，反之，输送的Q越少，△P 就越小。因此，为了提高电压质量，降低系统网损，必须对配电网进行合理的无功补偿。常 用的无功补偿方法能够较好地改善功率因数，但是降损节能效果并不明显，无功功率补偿中 “重功率因数，轻网损”的问题较为突出。常用方法中补偿电器的安装地点及容量都是按照 经验公式进行配置的，缺乏准确的理论指导，而且补偿并不能满足就地平衡的原则，并且有 可能出现安装容量倒置现象，造成更大的损耗。当前中国的电力网损可分为3个等级，即22 0 kV及以上电压等级的网损、110kV及35kV电压等级的网损、10W电压等级的网损，3个等级 的网损的比例大约为1.5∶1.1∶2.5，其中以10kV配电网的降损潜能最大。由此可见，对农 电网进行无功补偿及优化规划具有极其重要的意义。
5 国内外无功优化策略的研究综述
配电网的无功优化问题是一个多变量、多约束条件的非线性规划问题，其操作变量既有连续 变量(如节点电压)，又有离散变量(如可调变压器分接头位置和投切电容量组的容量)，这使 得优化过程十分复杂。最近几年来，国内外的专家学者对配电网的无功优化进行了大量的研 究和探索，提出了许多有效的优化方法，大致可以分为常规优化方法和人工智能优化方法。
6 农电网无功补偿优化规划应重点做好的工作
①根据农电网的特点和实际情况建立考虑谐波因素的农电网无功优化规划数学模型。
②深入分析和比较了辐射状配电网基波潮流计算现有的经典方法，根据农电网的特点对传 统支路电流法进行改进，提出基于配电网络分层的支路电流法进行农电网基波潮流计算，大 大提高潮流计算的速度；分别对现有几种谐波潮流计算方法及电力系统常用谐波源模型进行 归纳和比较，运用线性分析法进行农电网谐彼潮流计算。
③全面分析标准遗传算法的基本原理、遗传操作及其优缺点，利用谐波电压对无功补偿电 容器容量的灵敏度关系来指导遗传算法的变异操作朝着减小谐波畸变的方向进行，确保补偿 电容器组不使节点的各次谐波电压及总谐波畸变率越限。
④用VC＋6.0编制农电网无功优化规划软件，并对实际算例进行计算和结果分析，验证运 用改进遗传算法，并考虑谐波畸变因素的农电网无功优化规划的有效性及改进遗传算法的优 越性。