实现全网无功优化的方法

总体来讲，全网无功优化主要采用分层、分区的技术处理方法来实现。将整个区域电网划分为三个电压等级电网：高压电网、中压电网和低压电网，如图241所示。

图241　全网无功优化及无功补偿方式示意

高压电网：指变电站10kV母线及以上电网，不包括10（6）kV馈线出线，优化时以整个高压电网为对象进行优化，以变电站集中补偿为主，补偿地点、容量、变压器挡位等都以高压电网全网优化计算结果为准，中压电网指10（6）kV馈线出线，优化时以每条馈线为单位进行中压线路补偿和随器补偿，补偿地点、容量等都以中压电网全线优化计算结果为准，低压电网指0.4kV及以下电网，优化时分台区进行低压线路补偿和随机补偿。

无功优化分为规划优化与运行优化两种，对高、中、低压电网而言，每个电压等级电网都有各自的特点，因此，在保证全网指标最优的基础上，进行每个电压等级电网的无功优化计算时，应该选用适合该电压等级电网特点的计算方法。以下分别介绍各电压等级电网的规划优化与运行优化的实现方法。

1.高压电网无功优化

在进行高压电网无功规划优化时，打破传统的按主变压器容量的10%～30%容量设计无功补偿装置容量的方式。从全网出发，进行无功优化计算，给出最佳补偿点和补偿容量。

在进行高压电网无功运行优化时，从全网考虑无功补偿设备是否投入，主变分接开关挡位是否调升，动态预算无功补偿设备投入后母线电压值、关口功率因数的变化，从而实现无功功率分层平衡，减少主变分接开关调节振荡以及无功补偿设备投切振荡。

无功优化问题中的变量可分为控制变量和状态变量。在高压电网中分接头可调变压器变比T、补偿电容量C和发电机机端电压为控制变量，节点电压和发电机注入无功为状态变量，每个变量都要考虑到各自上、下限的限制。

无功规划优化目标包括技术性能目标和经济目标，确定目标函数为

式中　λU、λQ——电压越界和无功越界罚系数；

β——补偿设备安装地点数；

μ——无功补偿容量的等值系数。

目标函数中第1项为网损，第2项为电压越界罚函数，第3项为无功越界罚函数，第4项为无功补偿容量。无功运行优化目标主要为技术性能目标，确定目标函数为

minF=PLOSS+λU∑（Ui-UiLim）2+λQ（Qi-QiLim）2(www.xing528.com)

目标函数中第1项为有功网损，第2项为节点电压约束，第3项为由功率因数约束转换而来的无功功率约束，λU、λQ的含义同上。

2.中压电网无功优化

在进行中压馈线规划优化时，由于配电网无功优化存在多节点、多约束的难题，为此这里应用结合灵敏度分析的遗传算法来求解，选灵敏度系数较高的节点作为无功补偿的候选节点，通过遗传算法确定最佳的补偿容量。

在进行中压馈线运行优化时，采用传统前推回代法进行运行优化计算。以中压电网中分接头可调变压器变比T、补偿电容量C为控制变量，节点电压U为状态变量，并对各变量进行上、下限约束。

对中压电网无功规划优化而言，以配电网电能损耗和无功补偿设备投资之和最小为目标，并考虑各变量的约束条件，其目标函数为

式中　KU——电压越界罚系数；

β——补偿设备安装地点数；

Kβ——单位电容器的系数。

目标函数中的第1项为网损，第2项为电压越界罚函数，第3项为无功补偿投资函数。

对中压电网无功运行优化而言，以配电网电能损耗最小为目标，并考虑各变量的约束条件，其目标函数为

3.低压电网无功优化

低压电网处于电网最末端，用户多为低压用户。因此，补偿低压无功负荷是无功补偿的关键。搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，而且可提高用户配电变压器的利用率，改善用户功率因数和电压质量，并有效降低电能损失，减少用户电费支出。低压补偿对用户和供电部门均有益。