摘要：电力已经成为社会最重要的资源，在满足了人们对基本生活用电需求之后，人们对电能的质量要求也越来越高，意识也越来越强。但目前我国配电网无功优化现在存在着一些问题，如配电网线损率与其他发达国家相比还是相对较高。各省市电力公司配电网线损率差距也不小，降损节电潜力比较大。所以配电网无功优化配置的合理与否直接影响着配电网运行的安全性，经济性和电能质量合格率。配电网无功配置优化是保证配电网安全、经济运行的有效手段之一。研究配电网的无功优化的原理及方法是提高配电网无功管理水平的重要方面，具有重要的理论价值与现实意义。

关键词：配电网;无功优化;改进算法;无功补偿

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-9-209

一、配电网无功优化的重要性

随着经济建设的迅猛发展，电网规模日益扩大，电力负荷日益剧增，庞大的电力系统的运行不仅要重视有功功率的生产和平衡，而且要十分重视无功功率的平衡和配置。如果电力系统功率不足和分布不合理，将会产生一系列诸如：电压水平降低，损耗增大，系统稳定性下降，用户用电设备不能正常运转等问题，严重时还会造成系统的崩溃。而配电网无功优化是改善电压质量和降低损耗的有效手段之一，实现无功优化可以改善电压的分布、提高用户端的电压质量、减少电力传输（主要是线路和变压器）的电能损耗，从而降低电力成本，同时也能提高电力传输能力和稳定运行水平。

二、配电网无功优化的特点

配电无功优化分为无功配置优化和无功运行优化两个方面。前者是后者的基础，在配电网中，只有规划合理充足的无功配置，才能保证系统运行时满足区域无功平衡的要求。无功优化是一个多变量、多约束的混合非线性问题，特点如下：

1.控制变量包括离散变量，也包括连续变量;

2.有约束条件的潮流计算方程是典型的非线性方程;

3.现代配电网节点和支路数目多、规模大;

4.无功优化模型存在多解，具有非凸性，约束为非线性，在离散变量引入后，连续可微的条件难以满足，其收敛性基本上由初始点的位置决定。

配电网无功优化这些特点使得优化过程变得复杂。迄今为止，尚无系统的科学的无功配置方法。研究配电网无功优化的方法，保证系统的安全，经济运行，一直是国内外电力工作者潜心研究的方向。

三.配电网无功优化的现状及方法

由于长期以来收到设备技术水平、管理水平以及财力物力的影响，配电网无功配置存在一些问题，主要表现如下：

（一）在技术方面：

1.系统无功补偿容量不足或分布不合理，导致某些负荷中心地区电压水平低、稳定性差、损耗大。

2.系统调压手段缺乏且不合理，导致系统在高峰负荷时电压偏低，低谷负荷时电压偏高。

针对这两个问题要进行无功优化的配置，无功优化配置主要包括两个方面，一个是补偿点位置的选取，其次就是补偿容量的确定。目前无功补偿的出发点往往放在用户侧，只注意用户补偿的功率因数。要实现有效的降损，必须从整个电力系统出发，通过计算全网的无功潮流，确定配电网的补偿方式，最优补偿容量和补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。配电网最理想的方法是在所有负荷点安装补偿设备。但这种做法从经济角度考虑是不可以实现的。因此无功补偿位置选取对无功配置的效果有很大影响。由于配电网具有分支多、导线型号多、配电点多等特点，其负荷一般是非均匀分布的。所以要采用算法来确定无功补偿位置。比如近年来较为普遍流行的现代算法，遗传算法、蚁群算法、禁忌搜索法、模拟退火法、神经网络法等。这些算法都有各自的优点，也有各自的短板。另外配电网中无功优化配置的目标是在保证配电网电压水平的同时尽可能降低网损。因为它要对补偿后的运行费用以及相应的安装成本同时达到最小化，所以计算过程相当复杂。其次也要考虑谐波的问题。电容器本身具有一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的作用。谐波含量过大时会减短电容器的使用寿命，因此在做无功补偿时，必须考虑到谐波治理问题。可以适当考虑增加滤波装置。如何结合低压配电网和高压配电网的特点，建立合适的负荷模型，发展电网优化的技术方法，促使电网损耗最少，是现代电力系统学科研究的重要课题。

（二）在管理方面：

1.无功管理人员对无功管理意识不强，管理力度不够，专业业务水平缺乏。虽然制定了管理办法和考核办法，但是一纸空谈，并没有落实到实处。

2.资金投入不够。大部分按照分压的方式进行无功容量补偿。小于10KV以下的配电网，无功补偿容量少，无功补偿的公用配变少。并且大多是静态补偿，动态补偿几乎没有。

3.管理人员对无功管理没有足够重视，很多配变台区没有安装无功表，这样电力工作人员根本不知道配变台区的无功电量和功率因数的情况。如果要进行配变台区的无功补偿，就没有相应的配变台区无功电量的基础数据，导致补偿容量不准确。

4.电压检测点分布少。

针对这些问题，首先应该提高管理水平，加强系统的监测及管理。按照《国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定》的要求，确定代表性的电压监测点调度所负责对变电站母线电压A类、用户端电压C类和D类进行监测，按期统计并上报。由专职部门进行分析考核，根据用户受电端对供电电压的要求，规定正常电压数值和允许正常偏差范围。假如某电压等级的运行电压达不到指标要求时，专职人员可以进行分析原因，积极采取措施责令并协助责任部门进行解决。其次也应当加强变电站调压及无功补偿设备管理。变电站、配电线路上装置的电力电容器，除事故或危及电容器安全情况意外，都应该按照专职部门的调令来投入或退出运行。变压器的分接头要按照电压低等级管理范围分级管理，分接头位置要根据负荷和潮流变化请示有关领导或部门确定并下达调整电压分接头命令，由修试所进行实施。此外，应该按照规定来规范供电用户。凡功率因数是没有达到规定要求的电力用户，供电企业可拒绝接电。电力公司、电力用户严格按照无功电力就地补偿的原则，做好无功电源的建设，同时根据电网结构、潮流分布，配置相应型式和容量的无功补偿设备。电力用户装设的各种无功补偿设备，按照电网电压的变化，调整运行方式。有计划地逐年、逐条线路的将人工投切的无功补偿装置改造为自动投切，提高无功补偿的自动化水平。也可以对没有配备无功补偿的变电站进行改造。通过这些措施有效的提升配电网无功电压管理水平，提高线路的功率因数和电压质量，确保降损节能取得明显效果。

四、结语

配电网无功优化是保障配电安全、经济运行的有效手段和提高系统电压质量的重要措施之一。是现代电力规划和运行系统所面临的重要研究课题。我们必须要对配电网进行无功优化，做好无功电源规划建设，加强无功控制和电压管理，进行合理的无功调度。这样才能提高系统的电压质量，改善系统的功率因数，避免大量无功的远距离传输，从而降低电网的有功网损，减少发电费用，从而实现经济效益的最大化。

参考文献

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