智能电网无功补偿配置优化论文

智能电网无功补偿配置优化论文
摘要：在智能电网当中，对电能质量的提升以及对安全性的提升
非常的重要，而要做好这些工作，就必须要合理的无功配置。随着电
网的智能化水平越来越高，无功补偿的技术也会得到充分的利用，让
电网的运行效率以及安全性大大增强，提高效益水平。

一、引言
无功补偿就是充分利用无功补偿装置和设备获取更多的所需无功
功率，从而有效减少电网功率的损耗，提高功率因数，实现改善电网
电压环境的目的。在配电网运行过程中，输电线路存在较大的功率损
耗，造成了严重的浪费，为了提高经济效益，必须学会合理运用无功
补偿来降低损耗，提高配网运行效率。在当今世界的能源产业当中，
发展变革的最新动向就是智能电网，它能够体现社会的进步以及是未
来电网的发展方向。依靠现代的通信、信息以及控制技术，对电网的
智能化水平得到提高，也能够适应未来可持续发展的要求，而我国也
全面地开始建设智能电网，在这种形势之下，对于无功补偿配置就提
出了新的要求。

二、无功补偿配置现状
现在，无功补偿技术已经历经了三代：第一代属于慢速无功补偿
装置，是机械式投切的无缘补偿装置；第二代属于无源且快速动态无
功补偿装置，是静止无功补偿器；第三代是灵活交流输电技术的主要
装置之一，是静止同步补偿器，具有谐波小、响应速度快以及占地小
等优点。在动态无功补偿技术出现之后，也日渐成熟，电网就可以对
无功电压进行更加快速灵活的控制，今后动态无功补偿技术的发展方
向也是快速以及灵活。

经过分析，在目前阶段我国的电网无功配置还存在着如下问题：
第一，从电网的整体来看，仍然需要让电网的无功补偿容量适当
增加，让无功布局得到优化，提高快速调节的能力。我国的电网在建
设和运行当中，其中一个重要的问题就是全网无功分布不够均匀以及
无功补偿的容量不足，特别是快速响应的无功调节设备不够多以及可
调节的无功容量不足。

第二，从现在这个阶段的变电站工程当中，通过实际运行可以了
解到，电网中的一些变电站对于低压补偿装置的投入率严重不足，还
有占地多以及一次性投资大等问题。要想实现最优配置，就必须要对
实际的情况作出相应的评估，如电压水平、功能定位、负荷出线以及
电网结构等等，对变电站的无功配置进行进一步的优化。

三、智能电网发展对无功配置的要求
在智能电网的覆盖范围当中，包括了电力系统的各个环节，如发
电、输电、变电、配电、用电以及调度等等，只恩呢该电网能够让新
型的通信技术集成，让智能水平得到大的提高。与用户友好互动、经
济高效、高可靠性、具备自愈能力以及兼容大量分布式能源接入是智
能电网的几个重要特征。
随着电网的规模越来越大，越来越多大规模的新能源接入到了电
网当中，电网电压是否能够保持稳定是一个非常重要的问题，因此电
网中必须要配备灵活且快速的无功补偿设备来让电网的动态无功备
用水平得到提高，让抵御事故的能力提升，这也体现了目前智能电网
对于无功配置的要求。结合了实际情况以及电力系统的各个环节与流
程，可以得出电网的无功配置要求有下面几点：

（1）无功配置应该满足分层、分区以及就地平衡的要求。无功的
电压和平衡调整对各个电压等级都会造成影响，也和无功补偿设备的
运行、用户、管理等很多方面都息息相关。因此需要各个部门互相配
合，来进行合理的无功补偿，保证系统的电压稳定和供电安全。

（2）无功配置必须要再动态平衡的基础上来调整电压。电力系统
稳定性降低、设备的损坏、电力系统的损耗增加以及设备出力不足都
会因为电网的无功电源不足而出现，即使配置充足，也需要在运行管
理、调节手段以及区域配置方面重视起来，否则也会导致上述问题的
发生。

（3）让动态无功补偿装置的数量逐步增加，让动态平滑连续调节
得以实现。首先可以满足电网快速且灵活的需要，其次也可以让分布
式能源的大规模并网需求得到满足。

（4）让自动电压控制的智能化水平逐步提高。在智能电网中，其
中一个重要组成部分就是智能AVC系统，一定要在发电、输电以及变
电3个环节当中紧密配合。一方面，需要让AVC控制发电厂的个数逐
步增加，最终达到全控；另一方面，智能发电厂与智能变电站都具有
自适应的计算能力，可以与无功补偿装置共同组成闭环无功控制系
统。

三、对固定无功补偿装置优化的研究
（1）低压侧无功补偿分组优化
在目前，固定无功补偿装置已经在我国大部分500kV以下的变电
站的低压侧无功补偿中被广泛使用。在对变电站的无功补偿容量进行
确定之后，对补偿装置进行分组时应该根据谐波含量、负荷变化以及
电压波动来确定。

对于变电站内的抵押并联电容的分组，有如何两种分组方式：
第一种是等容量分组方式。将总的补偿容量平均对各组进行分配。
由于魅族的容量相等，这样在运行的时候每组都可以随意进行互换，
可以让电容器在运行的是时候保持相等的时间，让寿命以及检修周期
保持相等。

第二种是非等容量分组方式。一般是采用等差的方式来进行分组，
各个分组之间成等差级数的关系。与等容量分组相比，这种分布方式
可以让并联电容装置形成多种组合，让回路的设备数得到节约，也可
以让投资和占地有效减少。但这种方法由于频繁对分组断路器进行操
作，导致检修的间隔会缩短，同时也会引起较大的电压波动。
综上，在设计智能变电站的无功补偿时，必须要在现有的通用设
计以及典型设计的基础之上，再根据变电站的具体定位，并结合电网
的运行特点以及条件，来对分组容量以及分组方式进行周全的考虑，
让设备的灵活性提高以及让投资和占地减少。对于一些处于枢纽地区
且电网联系紧密的变电站，可以采取非等容量的分组方案；对于一些
短路容量较少且处于电网末端的变电站，则应该采取等容量的分组方
案。

（2）目前我国对于电容器的选择大多数都是集合式或者框架式，
占地面积相对较大，维护量也较大。根据分析，电容器的回路可以采
用并联电容器与串联电容器一体化设备，如下图所示，它可以节省空
间，让建设周期大大缩短，也让运行的维护量减少。

四、动态无功补偿技术的广泛应用
随着智能电网和动态无功补偿技术的不断发展和成熟，在电网中
对于动态无功补偿的应用也越来越广泛，其中主要包括两个方面，第
一是在对新能源并网的配合方面，在这几年来，以风电为首的系能源
大规模的接入电网，为了可以让并网点的灵活且快速的电压控制得以
实现，应该采用动态无功补偿的方法；第二是在高压输电网当中，动
态无功补偿将会被逐步的应用，以及作为直流输电的无功控制设备，
这样可以对电网的无功快速调节能力进行加强，让电网的中心或者末
端的电压稳定性得到有效的提高。
（1）动态无功补偿技术在新能源并网中的应用
在智能电网的规划建设当中，新能源的发电被高度的重视。在新
能源电网方面，考虑到太阳能以及风能等新能源进行发电的时候具有
波动性和间歇性的特点，在接入到电网之后会影响到电压的稳定性以
及电能的质量。在风电、光伏并网的技术标准和相关规定中，指出了
可以在分组投切的电抗器以及电容器可以应用在无功补偿装置当中，
必要时也可以采用连续调节的动态无功补偿装置，但在目前的应用当
中，为了可以让风电并网之后的无功电压调节能力得到提高，以及让
风电场的安全性提高，采用的大多数是动态无功补偿装置。

（2）动态无功补偿技术在输电网中的应用
在电网的重要枢纽点应用动态无功补偿技术，可以让电网无功调
节的电业水平以及速度得到提高，也能够让电网的电压稳定性提高。
因此，动态无功补偿技术在高压输电网中的应用在未来会越来越普
及，拥有非常广阔的应用前景。

五、结言
在智能电网当中，对电能质量的提升以及对安全性的提升非常的
重要，而要做好这些工作，就必须要合理的无功配置。随着电网的智
能化水平越来越高，无功补偿的技术也会得到充分的利用，让电网的
运行效率以及安全性大大增强，提高效益水平。

参考文献
[1]唐寅生，丁晓群.智能AVC系统的特征和建设研究[J].电网技
术.2010（10）

[2]张栋，刘东升，程从明.超导电力设备在智能电网中的应用[J].
变压器.2010（07）

[3]李乃湖，倪以信，孙舒捷，姚美齐.智能电网及其关键技术综
述[J].南方电网技术.2010（03）

[4]肖芳，肖健勇，唐寅生.智能电网的无功电压控制技术[J].大
众用电.2009（10）