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县级农网实现全网电压无功优化控制的探索

1概述
当前，随着农村经济发展，农村用电负荷高速增长，农网电能质量问题日益凸显，结合新一轮升级改造工作全面开展，如何将农村“低电压”综合治理与新农村建设，切合各地实际情况地整体提高农网电能质量统筹规划已迫在眉睫。基于该思路，提出了将农网“低电压”综合整治工作与县级电网电压无功优化的分步实施工作统一规划，基于县级电网调度自动化（SCADA）系统平台，建设以电压无功三级联调控制（纵向闭环），结合变电站之间的电压优化（横向闭环），而构成的全网电压无功优化系统。经过实践，该方案具有明显的社会经济效益。既能有效提高全网整体电压质量，又能全面降低全网网损，优化电网安全运行。

2县级农网电压无功优化设计架构
2.1农村电网主要面临的问题及其解决思路
农村电网昼夜负荷和季节峰谷差大，电压波动较大，目前仅依靠主变有载调压和电容器的投切实现电压稳定。但按照实际电网调度操作规程，对主变有载调压的动作有严格限制，单靠电网调度操作规程要求的主变有载调压，难以满足电压合格的要求，同时，电容器投切级差较大，无功损耗得不到精确补偿，无法保障电网运行经济性。其次，农村电网的供电半径少则几公里，多则40-50公里，远超出10kV线路合理供电半径。特别在用电高峰时，末端电压严重偏低。上述问题虽然目前市场上也推出多种解决方法，但这些方法都是点对点解决单一问题，缺乏统筹优化，无法实现整体解决的目的。
农村全网电压无功优化是一个多变量多约束的非线性问题，需全盘考虑全网运行情况，以各个节点电压合格、HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%CD%F8%C2%E7"\t"_blank"网络关口功率因数等作为约束条件，根据既定的目标值(全网电压合格、功率因数最高、全网网损最小，各级主变分接开关动作最少等)，进行全网优化计算，确定系统最优补偿点和最佳补偿方案，电压无功优化系统就是将硬件与软件相结合，根据优化计算结果，智能调节主变有载调压分接头、变电站及线路无功补偿（或调压），适合农村负荷变化特性，实现电压无功区域调节，达到电网安全、经济运行的目标。该经典控制模式已列入国家电网对农村“低电压”治理的典型方法。

2.2两维闭环控制策略
县级农网电压无功优化控制的主要思路遵循了无功就地平衡，各级电压集中控制的原则，以电网调度自动化（SCADA）系统中嵌入AVC主站（模块）为电压无功优化控制平台，创新提出了横向和纵向二维闭环控制策略，通过通信网络将各级电压无功控制设备联网，统筹控制。总体结构形式如下图：

图1纵向闭环的全网电压无功优化系统架构图

3.县级农网电压无功优化系统建设的三个阶段
无论是新农村电网建设还是在农网升级改造工作中，将变电站及主要10kV线路的无功优化与当地负荷增长的预测统一考虑，按全网电压无功优化的要求进行配置。可根据各地实际情况制定实施计划，大致可分三个阶段逐步完成全网电压无功优化建设：第一阶段：结合各县局近两年改造和新建规划，将电压波动比较集中、无功缺额较大的变电站、线路、台区进行电压无功优化的硬件改造。这些硬件包括变电站和线路的动态无功补偿装置或线路自动调压装置以及智能台区等，这些设备必须具备开环和闭环两种控制模式，具有统一的通讯接口和协议，为以后与全网优化系统联网做好准备；第二阶段：根据近三到五年本地区电力发展规划，结合变电站增容，制定变电站及线路无功优化的改造计划，逐年将静态无功补偿装置硬件改建或改造，在适当的时侯建设全网电压无功优化主站，并将具备联网条件的变电站、线路或台区进行联网；第三阶段：形成区域电压无功优化系统逐步向全网联网的电压无功优化系统推进，最终完成电压无功统一管理、综合控制。通过五至八年的努力，各县级电网形成集电网优化、科学预测、经济运行于一体的全网电压无功优化体系。
典型方案架构
县级农网电压无功优化系统由电压无功优化控制主站管理系统、系统软件、变电站无功自动补偿装置、柱上无功自动补偿装置、线路自动调压器（选装）、智能配电台区、调容配电变压器（选用）以及变电站原有的通讯网络或GPRS通信模块等软硬件子系统组成。
5典型方案的配置原则
主站管理系统：
按照独立平台进行配置，可通过接口软件与调度SCADA系统进行互通，或以标准模块嵌入原有调度系统方式进行配置。
变电站集中补偿：
根据变电站主变总容量，最大有功和无功，无功缺额，目前变电站无功补偿方式，确定补偿方式和补偿容量等。对于农村典型用电负荷，选择调压调容自动无功补偿装置，对于工业负荷为主的变电站建议采用MCR动态补偿装置。这些控制设备必须具备完善的开闭环控制自动切换功能及其各项保护，统一的通讯接口等。
线路补偿及调压：
根据线路的拓朴结构，配变总容量及其分布，线路总负荷，年度最大有功