农网“低电压”电压无功优化解决方案20110214

整体解决方案

1  概述

上海国祯电力工程技术有限公司是一家专业从事电力系统节能环保，清洁能源等领域的整体解决方案集高科技系统软件开发，引进，销售及工程、技术等方面于一体的公司。

本公司针对农村供电现状，提出了基于电网实时监测、全网动态无功优化基础上，以用电管理为核心的10kV配网区域电压无功优化控制系统，加强对变电站、10kV线路及其配变台区供电质量的管理，以降低运行线损，提高电能质量，为农村“低电压”综合治理提出的整体解决方案。

2基于全环节农村“低电压”综合治理的整体解决方案

根据农村“低电压”发生原因和分类，基于变电站、中压线路、配电台区和客户端全环节，主要包括以下三个方面：

1，以县级为单位的多个35kV变电站，

2，下属的多条长距离10kV配电线路或重要的10kV配电线路

3，重要的配电台区0.4kV低压侧

将上述三部分连成一体，也可根据实际需要，对上述部分进行各种组合，以监控全环节电能质量，实现提高电能质量和供电可靠性，降低运行损耗，在区域范围内集中控制和管理，完成全环节农村“低电压”综合治理的多级联调优化方案。

2.1多级联调优化系统- 智能补偿技术概况

1，基于实时通信（光钎，GPRS或CDMA）、电能质量在线监测、数据采集分析与控制双向交互等，实现各级电压无功参数最优运行。

2，系统将各级硬件补偿装置与软件智能优化系统相结合，构成全网多级联调优化补偿整体解决方案。

2.2系统补偿原则

最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的硬件配置按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

   （1）总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

   （2）变电站集中补偿，线路拓朴优化和用户个性化补偿相结合，各级平衡为主。

   （3）分散与集中补偿相结合，以分散为主。

   （4）降损与调压相结合，以降损为主。

2.3系统构成及控制策略

多级联制主要系统通过RS485有线接口、局域网、GPRS无线、光纤等多种通信方式和数据传输模式，也可通过SCADA或MIS等系统接口共享数据。采集全网各节点运行无功功率、有功功率等实时数据并进行在线分析和计算,实现对变电站所辖范围内的各种无功补偿设备的集中监视、集中管理和集中控制。

控制策略为：

1    根据变电站、线路及配变实际情况，合理选定各级补偿方式及容量，选择恰当的补偿点以满足各级硬件补偿要求。

2各级设备可通过主站监控系统统一给出最优的设定参数，使各级电网电压、无功、损耗等量处于最佳状态。各级的运行参数也可由监控主站分别设定，但仍以电压优先的无功优化策略自动控制为主导，任何一级补偿控制出现偏差，主站监控系统立即会遵循就地平衡的原则发出纠正偏差指令，使三级系统保持最佳状态。

3当无功流向合理前提下，变电站10kV母线电压超限时，降低或提高补偿量，尽可能做到在电压合格的前提下，各级无功最优。极端情况下也可适当调节主变分级开关，该操作必须控制其动作次数。

3 多级联调系统硬件配置

多级联调硬件系统由主控服务器，变电站电能质量在线监控系统，变电站集中电压无功补偿、10kV配电线路电压无功补偿以及配电台区0.4KV低压侧无功补偿5部分构成。

3.1主控服务器 

集多级联调各级参数的双向交互之功能与一体的集中显示，运算和控制。配备符合多种双向交互功能所需的各类网卡。

3.2变电站电能质量在线监测

集智能电表、智能采集、双向交互之功能与一体的电能质量综合采集监控系统。具有配变监测、多功能电能表、谐波表、统计型电压表、无功补偿、远传通讯装置等设备的功能。

3.3 变电站集中电压无功补偿

多级联调支持多种无功补偿方式的设备的通讯及控制。以满足110kV-35kV变电站各类负荷特性的控制要求。可根据用户实际需要，针对用户侧负荷情况，配置不同的变电站自动补偿装置。基本要求：

1    先进的自动无功补偿技术，补偿量连续可调。

2、    电容器使用寿命长，设备利用率高。

3、    保护功能完善，智能化程度高、

4、    具备有线、局域网、GPRS无线、光纤等多种通信方式和数据传输模式。

3.2.1 调压型调无功补偿装置

    调压型调无功自动补偿装置是调节电容器组上的端电压， 在无功补偿中输出的无功和其端电压的平方成正比的原理来实现无功补偿的，即：   

1，该方式调无功，补偿级数多，补偿精细，当调压器的电压调节范围为0.6UCN～UCN调压器档

位为9档时，对应的电容器组输出容量范围在0.36 QC--QC。。各档无功输出容量变化如下图所示：

2，采用自耦式有载调压器，无功调节过程电容器不断电，无过电压和涌流，电容寿命长，成套装置可靠性高。

3，适合新建或改造 110-35kV变电站无功自动补偿，旧变电站改造时，原有的TBB，VQC等传统设备仍能够改造再利用。

3.2.2静止式SVC动态无功补偿

SVC静止无功补偿装置（Static Var Compensator）,是一种先进的补偿装置，可以快速补偿容性和感性无功。SVC由固定电容器组(Fixed Capacitor,简称FC)、可控电抗器及控制系统组成。可控电抗器分为三种不同类型：

（1）晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor，简称TCR）；

（2）晶闸管控制变压器（Thyristor Controlled Transformer，简称TCT）

（3）磁控电抗器（Magnetically Controlled Reactor，简称MCR）。 

适用场合：

SVC装置可广泛应用于电力系统110-35KV变电站集中补偿，提供高质量、高可靠性的无功补偿及谐波滤波的解决方案。降低系统的谐波畸变度、提高系统的功率因数，减小电压波动及闪变，平衡三相电流电压。能平滑无级调节功率因素和抑制谐波。

3.2.3 静止同步补偿器SVG

技术特点与适用场合：

STATCOM（Static Synchronous Compensator，静止同步补偿器）是目前最为先进的变电站并联无功补偿装置，不仅具有无功补偿功能，还能提高电网稳定性、增加输电能力、消除无功冲击、滤除谐波、平衡三相电网之功能。通过调节逆变器交流侧输出电压相对系统电压的幅值和相位，迅速吸收或者发出所需要的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。此外在考虑谐波补偿时，STATCOM 相当于一个可控的谐波源，跟踪系统运行状况，进行主动式跟踪补偿。

3.3 10kV配电线路电压无功补偿

根据配电线路的拓朴结构以及各配变的负荷情况，采用线路调压器和线路无功补偿技术，选择合适的补偿点，折衷选定整条线路上的最佳安装点。配有485接口及无线通信模块，可无线抄写实时和历史数据。

3.3.1 柱上无功自动补偿装置

柱上无功自动补偿装置提供多种控制方式。适应不同的拓朴结构线路，达到最好的节能降损效果；实现分级投切，无功精细补偿；与自动调压器相结合，成为柱上电压、无功综合控制站。

3.3.2 线路末端串联补偿装置

技术特点适用场合：

稳压性能好。当采用100%的补偿度时，供电末端电压不随负荷电流波动，适用于接有变化很大的冲击负荷（如电弧炉、电焊机、电气铁道等）的线路上。能明显改善长线路低电压状况。

3.3.3馈线自动调压装置

技术特点适用场合：

采用自耦式大容量、低损耗调压器。电压调整范围宽（±10％、–5～+15％，0～+20％，0～+30％）精度高，可分7级或9级进行调节。具有识别潮流方向的双向调压器。适用于区域长线路或小水电线路较多的场合。

3.4 配电台区低压侧无功补偿装置

0.4KV无功功率因数自动补偿装置目前国内市场比较成熟。其中功率因数自动补偿控制仪带有通讯接口，它给多级联调在线监控系统提供了通讯条件。采用无线通讯技术，实现集配电台区设备状态参数监测、无功补偿本地／远程控制投切、漏电保护监测管理、谐波监测、三相不平衡监测、用电信息采集于一体，全面解决全环节的农村“低电压”问题。

4 目前用于变电站的集中补偿设备及用户侧谐波治理的分类和比较：

5 经济技术及社会效益分析

全环节农村“低电压”综合治理的多级联调优化方案后，可实时保证线路及变电站的电压、无功处于最优运行状态，变电站，线路及台区低压侧的损耗是最小的，其节能降损主要由变电站至上级变电站减少的线损，主变减少的损耗，线路减少的线损，各台区配变的损耗减少等4部分组成。且全网电压稳定在了合格范围之内。提高了配网设备的管理水平和设备利用率，降低了维护成本。总投资可在3-8年内收回。

为全面解决目前农网低电压问题，我们将根据上述各类硬件特点，对变电站和线路状况作出分析，给出最佳的配置方案。保证用户在售前就能清晰地了解到综合治理后的预期效果，真正做到零风险投入。 

6 案例分析

根据2010年4月29日国家电网公司颁发的国家电网农（2010）543号文件“关于综合治理农村低电压问题的工作意见”，上海国祯电力工程技术有限公司开发并成套的三级联调系统为国家电网低电压治理试点项目：安徽省宁国供电公司辖区内的宁墩变实施配网三级联调优化方案进行改造。实践证明：宁墩变目前的功率因素长期稳定在0.99-0.97.线路电压长期稳定在10.7-9.95KV，线路各点功率因素长期保持在0.95以上。 实际数据表明：配网多级联调优化系统可为宁顿变年节约电费约22万元左右。

根据不同负荷特性和线路分布，通过仿真并不断优化后，给出各级平衡优化方案，力求达到不同拓朴结构的无功补偿设备的合理配置，寻找技术上和经济上的最优方案，为农村电网的“低电压”治理提供了重要的理论和实践依据。