1、 第第1111章章 电力系统无功规划电力系统无功规划电力系统无功规划概述一、目的保证电压质量二、规划要求实现电压控制注重经济性电力系统无功规划电力系统无功规划电网电压标准电网电压标准电网电压标准电网电压标准 国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管 理规定中电力网电压质量控制标准如下：（1）500(330)kV 母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过 系统额定电压的+110%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。（2）发电厂和500kV 变电所的220kV 母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0+10%；事故运行方式时为系统额定
2、电压的-5%+10%。（3）发电厂和220(330)kV 变电所的11035kV 母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压的-3%+7%；事故后为系统额定电压的10%。（4）发电厂和变电所的10(6)kV 母线：正常运行方式下的电压允许偏差值为系统额定电压的0+7%。电网电压标准电网电压标准我国国家标准GB12325-2008电能质量供电电压允许偏差规定如下：（1）35kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。（2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%；（3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的-10%+7%。额定电压电压损失分配值%变压器线路
3、 220kV1.5312 110kV2535 35kV24.51.54.5 10kV及以下2448其中：10kV或20kV线路24 配电变压器24 低压线路（包括接户线）2.55各级电压容许损失值范围电网电压标准电网电压标准无功补偿规划原则无功补偿规划原则1 按电压原则补偿2 按经济原则补偿要求：满足负荷无功需求，使电压运行在规定范围内适用情况：无功补偿容量少尚不能按经济补偿的电力系统缺点：有功损耗增加形式：由线路多输送无功给受端要求：按减少电网有功损耗和年最小费用的经济原则进行补偿，即就地分区分层平衡用户要求：当要求最大有功负荷时，功率因数补偿到0.981.0，且要求补偿容量随无功负荷变化及
4、时调整无功补偿原则无功补偿原则9线性算法线性算法：基于灵敏度分析的基于灵敏度分析的无功优化潮流无功优化潮流综合优化的线性内综合优化的线性内点法点法带惩罚项的无功优带惩罚项的无功优化潮流和内点法化潮流和内点法213非线性算法非线性算法：混合整数规划混合整数规划约束多面体法约束多面体法非线性原非线性原对偶算对偶算法法人工智能算法人工智能算法：遗传算法遗传算法Tabu算法算法启发式算法启发式算法模拟退火法模拟退火法无功补偿优化不仅可以维持电压水平，而且可以降低有功网损和无功网损，使电力系统安全经济运行无功补偿优化无功补偿优化无功补偿优化模型及解算方法无功补偿优化模型及解算方法目录目录1234简介目标
5、函数被控制量与控制量的约束方程综合灵敏度矩阵5网络参数修正简介简介最优配置方案经济目标电压质量电压稳定根据各规划年的负荷水平，通过优化计算得到电网逐年补偿电容量及有载调压变压器的最优配置方案简介简介约束条件运行母线电压变压器电流线路电流控制补偿电容量有载调压变压器分接头由于目标函数及约束方程均是非线性函数，一般先进行线性化，然后用线性规划、整数规划和动态规划的方法求解。1234简介目标函数被控制量与控制量的约束方程综合灵敏度矩阵5网络参数修正目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网
6、损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数网损最小网损最小目标函数目标函数补偿电容最小补偿电容最小目标函数目标函数补偿效果最好补偿效果最好1234简介目标函数被控制量与控制量的约束方程综合灵敏度矩阵5网络参数修正 运行变量（被控制量）约束条件运行变量（被控制量）约束条件 运行变量（被控制量）约束条件运行变量（被控制量）约束条件控制变量约束条件控制变量约束条件1234简介目标函数被控制量与控制量的约束方程综合灵敏度矩阵5网络参数修正综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵灵敏度矩阵：描述状态（被控制）变量和决策（控制）变量之间的关系的矩阵。综合灵敏度矩阵综合灵敏度
7、矩阵综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵综合灵敏度矩阵1234简介目标函数被控制量与控制量的约束方程综合灵敏度矩阵5网络参数修正网络参数修正（投切电容）网络参数修正（投切电容）不管是投切电容器的方式还是调节有载调压变压器分接头的方式来控制电网电压，实际上都是靠改变电网的参数来实现的，每次投切电容或改变变压器的分接头都相应地改变着电网参数。网络参数修正（调整分接头）网络参数修正（调整分接头）优化模型优化模型优化模型如下：计算流程计算流程无功补偿容量的配置无功补偿容量的配置用户的补偿容量：我国尚未对用户要求按经济原则进行补偿。全国供电规则规定：无功电力应就地平衡用
8、户应在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和装置无功补偿设备，并做到随负荷和电压变动，及时投入和切除，防止无功电力倒送。用户在当地电网高峰负荷时的功率因数应达到如下规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.9以上其他电力用户和大中型电力排灌站等企业功率因数为0.85以上农业用电，功率因数为0.8以上无功补偿容量配置无功补偿容量配置补偿变压器无功损耗输电线路输送容量较大时的无功缺额适当兼顾负荷侧的无功补偿适当补偿部分线路损耗500(330)kV变电站220kV变电站35110kV变电站无功补偿容量配置无功补偿容量配置变电站的无功补偿:500(330)kV变电站：容性无功补偿应按
9、照主变压器容量的10%20%配置，或经计算后确定220kV变电站：补偿容量按照主变压器容量的10%25%配置，并满足220kV主变压器最大负荷时高压侧功率因数不低于0.9535110kV变电站：补偿容量按照主变压器容量的10%30%配置，并满足主变压器最大负荷时高压侧功率因数不低于0.95无功补偿容量配置无功补偿容量配置10kV及其他电压等级配电网的无功补偿：配电网的无功补偿以低压侧集中补偿为主配置方式：按变压器最大负载率75%，负荷自然功率因数0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95；或按照变压器容量的20%40%配置无功补偿容量配置无功补偿容量配置电缆线路电抗器的
10、无功补偿：无功补偿容量配置无功补偿容量配置电缆特性：损耗小，充电功率多，负荷轻配置方式：用并联电抗器补偿负荷方式下电缆线路多余的充电功率上海地区电网做法：有电缆进出线的220kV变电站低压侧安装补偿电抗器，容量为主变压器容量的17%配电网无功补偿容量的确定配电网无功补偿容量的确定从提高功率因数确定补偿容量：假设电网最大负荷月的平均有功功率为补偿前的功率因数为补偿后的功率因数为补偿容量表达式为：12221211()(11)coscosCavavQP tgtgP2cos1cos无功补偿容量计算无功补偿容量计算avP从降低线损的需要来确定补偿容量：22111133()cosaIPI RR222221
11、33()cosaIPI RR2121212cos%*100%(1)*100%cossPPPP112123()()CaQUI tgtgP tgtg补偿前的线损补偿后的线损补偿后线损降低的百分值补偿容量：.U.1I.2I.1rI.2rI.12aaII12无功补偿容量计算无功补偿容量计算从提高运行电压需要来确定补偿容量：122PRQxUUU122()cPRQQxUUU2CUUQx装设补偿电容前网络电压装设补偿电容后网络电压式中：1U2U2UUx：电源电压：变电站母线电压：投入电容后母线电压值：投入电容后电压增量：阻性容抗分量补偿容量为：无功补偿容量计算无功补偿容量计算用补偿当量确定补偿容量：321(
12、2)*10nriiriiiNQQQRPUiCbPQCiQriQiRbC：第i段线路的补偿容量：第i段线路的无功损耗：第i段线路的电阻：无功经济当量，即线路投入单位补偿量时有功损耗减少量无功补偿容量计算无功补偿容量计算随机补偿：将低压电容器组与电动机并联，实现同时投切随器补偿：将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧跟踪补偿：以无功补偿投切装置为控制装置，将低压电容器补偿在0.4kV母线上低压无功补偿方式低压无功补偿低压无功补偿随机补偿：补偿电动机的无功损耗。随器补偿：补偿变压器空载无功，属于固定补偿方式。跟踪补偿：100kVA以上专用配电变压器用户适用范围低压无功补偿低压无功补偿谢谢 谢！谢！
