-配网无功优化研究
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目 录
前 言..........................................................1
第一 章 配网线损以及相关计算算法..............................4
1．1配网线损知识...............................................41.1.1 线损与线损率的基本概念...................................41.1.2 线损管理.................................................61．2线损理论计算及方法.........................................91.2.1 计算前期.................................................91.2.2 计算方法................................................10
第二章电力系统无功潮流..........................................15
2．1无功电源的优化............................................15
2.1.2 无功电源的最优分布......................................18
3.1.1网损微增率准则..........................................16
2.3.2 按电压原则进行补偿......................................22 2.3.3 按经济原则进行补偿......................................23 2.3.4 无功补偿优化............................................232．4无功补偿容量的配置........................................23 2.4.1 用户的补偿容量..........................................23 2.4.2 22OkV 及以下地区电网无功补偿容量配置...................24 2.4.3 500( 330 )kV 电网无功补偿装置配置......................24 2.4.4 电缆线路电抗器的补偿....................................24
第三章配网参数的取得............................................26
3．1配变参数的取得............................................263．2国际上取得配变参数的方法..................................293．3输电线路参数的取得........................................31
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第四章利用ETAPPowerstation软件实现配网无功优化.................37
4．1ETAP软件介绍.............................................374.1.1 安装....................................................374.1.2 概述....................................................374.1.3 界面....................................................384.1.4 主要使用工具............................................384．2对实际电网的计算（113）...................................49
第五章结 论....................................................71
致 谢..........................................................72
参考文献.........................................................73
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前 言
配网线损是一个综合性的技术经济指标，它不但可以反映电网结构和运行方式的合理性，而且可以反映电力企业的技术和管理水平。这就要求电力部门加强管理，建立和健全线损管理制度，采取有效措施减少损耗。线损电量中一部分是在输送和分配电能过程中无法避免的，是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的，这部分损耗电量为技术损耗电量或理论线损电量，对应的线损率称为理论线损率；另一部分是不明损耗，也称管理损耗，这部分损耗可以而且应该采取必要的措施予以避免或减少。配网线损分析就是分析配网中技术损耗电量和管理损耗电量的组成、类型、大小，找出造成损耗的主要原因，指出配网中运行和管理中的不足之处以及降低损耗的潜力之处，提供改进的方案，指导和完善电力部门工作人员对配网的运作。
当前，电力企业在线损和提高电力使用效益方面投入了大量人力、财力、
工作水平的提高。随着电力企业经营机制的转轨，电能损耗和经济效益将密切
物力，取得了可喜的成绩。然而，线损分析方法和手段的不足严重制约了降损
力企业现代化管理的核心内容，也是其生存和发展的必要条件。
电网的发展，归根到底是由用户需求所驱动；用户的需求则集中体现在电能质量上，而电能质量的核心问题是电压质量。衡量电压质量的重要指标是电压有效值（均方根值）。在电力系统中，中压网（10kV配电系统）最靠近用户，对电能质量有显著的甚至决定性的影响；而这种影响主要来源于网络的源头——变电站母线电压质量。为保证电压合格率，维护用户端电压水平，在变电站中采用有载调压分接开关调节和无功补偿（电容器投切）是其重要措施。现在，随着自动化技术的发展及无人值班的需求，电压调节已由过去的人工现场方式改为通过自动化系统远方集中调节方式，但这种方式从技术应用和管理模式上都有所局限。因此，改进现有调节方式，实现面向全网的无功／电压优化控制和自动化，不仅是提高电能质量满足用户需求的需要，更是电网安全、经 济、稳定运行的需要。
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众所周知，电力网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能，没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动。但是，长距离输送无功电力，又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电力网的安全经济运行，而且也影响产品的质量。因此，如何减少无功电力的长距离输送，已成为电力部门和用电企业必不可少的研究课题。为此，我们根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设了无功电源点，使无功的需求量就地得到解决，这样不但减少了无功传输过程中造成的能量损耗和电压降落，而且提高了供用电双方和社会的经济效益，可谓一举两得。不过，虽然无功补偿能给企业和社会带来一定的效益，但补偿过程中还需要考虑很多问题，也就是说怎样进行补偿，才能收到最佳的效益呢？这就要求我们在补偿过程中必须遵守一定的原则、方法，做到科学合理的补偿，才能收到事半功倍的效果。
容如下。无功补偿的原则是：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，具体内
分站的无功平衡。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。
高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。
降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路，这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。
供电部门的无功补偿与用户补偿相结合，因为无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。
无功优化取得的实际经济效益及设计主体思路。变电站高压集中补偿：这种补偿是在变电站10（6）kV母线上集中装设高压并联电容器组，用以补偿
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主变的空载无功损耗和线路漏补的无功功率。目前，在农网上，除了大宗用户外，县局基本上采用这种补偿。比如：涉县各变电站在未进行人工补偿以前cosφ=0.85，根据功率因数（0.85）调整电费标准，每月罚款为月总电费的2.5%，经过各站装设了电容器补偿后，平均cosφ=0.9，每月电费减少0.5%，一年下来，功率因数奖电费约为60万元，为企业增加了效益。
正因为无功补偿可以取得如此大的经济效益从而显示了对不合格或欠合格的配网进行无功补偿的必要性。
本次设计从考虑配网线损出发，对线损进行详细分析。应用Powerstation进行无功补偿优化首先必须取得配网参数（如配变、输电线路以及电力电缆参 。本文将对如何取得S7和S9配变参数对如今国际国内的算法进行比较。数）
最后对实际台区进行无功补偿并对补偿前后取得的数据进行比较，计算该台区进行优化后实际效益。
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第一 章 配网线损以及相关计算算法
1．1配网线损知识
1.1.1线损与线损率的基本概念
在输送和分配（电压）电能的过程中，电力网中各个元件所产生的功率损失和电能损失以及其他损失，统称为线路损失（供电损失），简称线损。线损电量包括从发电厂主变压器一次侧（不包括厂用电）至用户电能表上的所有电能损失。线损电量不能直接计量，它是用供电量与售电量相减计算出来的。
线损电量占供电量的百分比称为线路损失率，简称线损率。计算公式为： 线损率=（线损电量/供电量）100％
=（供电量-售电量）/供电量100％
电能是通过导线传输的，导线本身有电阻，电流通过电阻时，就要产生功率损失和电能损失。电网在电磁能量转换的过程中，也要产生功率损失。电
些热量没有其它用途却要消耗发电厂的燃料。所以，我们要求线损电量和线损
网中的功率损失要消耗发电厂的功率，电网中的电能损失引起导线的发热，这
率要尽可能的小。
行管理水平，还受电网规划设计以及电网建设的制约。
线损工作，是供电企业为降低供电过程中电能损失所采取的各种组织措施和技术措施的总称。
当前，在严重缺电的情况下，除加快电力工业的基本建设外努力降低线损，提高资源利用率，就可以向用户提供跟更多的电力，促进工业生产节约动力资源，降低供电成本，其经济意义和现实意义都是不可低估的。
线损率是过家考核供电企业的重要技术经济指标，是电力企业完成过家计划和企业上等级的主要内容之一，这项指标涉及面广，电网的发，供，变，用等各个环节的运行情况，都于线损有联系，因此，线损率又是供电企业管理水平的综合反应。指标计划完成与否与本企业职工的经济利益挂钩，线损率的稳步降低，是供电企业管理水平稳步提高的体现，抓好线损管理，也能推进各 项管理水平的提高，只有这样，才能更好的保证完成或超额完成国家下达的线
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损指标。
线损组成包括固定损失，可变损失和其它损失。
固定损失一般不随负荷变动而变化。只要设备带有电压，就要消耗电能，就有损失，则认为是固定损失，严格来说，固定损失不是固定的，它主要与外电压的高低有密切关系，但实际上电网电压的变动不大，如果认为电也是恒定的，因而这个损失基本上也是固定的。
电网电气设备的固定损失主要包括：
发电厂，变电站的升压变压器和降压变压器以及配电变压器的铁损;（1）
（2）电缆和电容器的介质损失；
（3）电度表电压线圈损失；
（4）调相机，调压器，电抗器，消弧线圈等设备的铁损及绝缘子的损失；（5）电晕损失。
可变损失是随负荷电流的变动而变动的，它与变压器以及配电变压器成正比，电流越大损失越大。 电网中电气设备的可变损主要包括；
（3）调相机，调压器，电抗器，互感器，消弧线圈等设备的铜损；
（4）电度表电流线圈的铜损；
其它损失又称不明损失，只要包括：
（1）计量装置本身的综合误差，计算装置故障如电压互感器断保险，电度表停转或空转和电度表接线错误，
（2）营业工作中漏抄，漏计，错算及倍率差错等；
（3）用户违章用电；
（4）变电站的直流充电装置，控制以及保护，信号，通风冷却设备消耗电量，以及调相机辅机的耗电量；
（5）带电设备绝缘不良引起的泄漏电流等；
等。 | （6）供售电量抄计时间不对应； |
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1.1.2线损管理
减少线损的科学管理方法大致可归纳为计算完善，控制误差，零点抄表，曲线图控制，分级考核，损失率分析，理论计算，用途普查，专业竞赛，奖金分配十句话。
降低线损的建设措施主要有：
（1）加强电网结构的合理性，对电力网进行升压改造，简化电压压级，减少重复的变电容量；
（2）高压引入大城市，大工业负荷中心；
（3）装设无功补偿设备，提高功率因数水平和搞好电网无功功率平衡，减少无功电能传输；
（4）改进变压器结构，降低变压器损失；
（5）按经济电流密度选择导线界面。
在负荷有功功率P保持不变的情况下，提高功率因数可以减少负荷的武功功率Q和负荷电流I，从而达到降低线损的目的，提高功率因数与降低线损的关系，可用下式求得：
（1-1）
cos1——原有的功率因数；
cos2——提高后额功率因数。
降低线损运行措施主要有：
（1）环状线路可根据直流分布原则，找到一个功率分布界点，称这个功率分布界点为“经济功率分界点”，经济功率分界点可以用电网的阻抗值求得功率分布后得到，也可以用计算来求得，将通过最小的一段切开常常是经济的。有时也可以用调压器实行闭式网络运行，强行分配负荷以达到最经济的运行； （2）几台变压器并列运行时，应根据主变经济运行曲线确定最经济的运行台数；
（3）保持输配电系统的电压质量，努力提高电压合格率。
对于线损管理的基础资料为保证线损计划指标的完成，各供电企业应制定降低线损的措施计划，并按年，季下达有关线损的分指标和小指标。
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为了准确的计算和分析线损率，必须积累和健全下列资料:
a系统电气接线图，配电网络电气接线图，系统电度表配置图，系统阻抗图，运行方式等资料；
b线路（包括接户线），变压器，调相机，电容器，测量仪表等设备的参数及损失资料。并根据上述资料计算无功经济当量及各种设备的经济负荷曲线； c有功及无功负荷的资料；
d地区的气温和地温资料；
e月度线损电量平衡图和母线电量平衡表以及电度表新装异动通知单； f线损的调查研究，理论计算，计划，统计分析，总结资料；
线损率的统计分析必须分电压等级，分区，分线进行：对与35kV以上系统应每日记录供电量，并按旬，按线进行核对分析；对于配电系统应分区，按线路每月进行分析。
根据掌握的各项资料，对负荷，潮流，供电量，售电量，表计准确度以及节电措施的效果等进行分析。 线损率升高的原因一般是：
售电量如2 月仅28天或29 天，5月，7 月，10月，12 月均为30天，这样售
电量较供电量抄表时间不对口部分相差2～3天或1天，而引起这五个月线损虚增，以及负荷水平变化使线损增加；
（2）抄表例日变动，提前抄表使售电量减少；
（3）由于检修，事故原因破坏了电网的正常运行方式以及系统电压低造成损失增加；
（4）由于季节，负荷变动等原因使电网负荷潮流有较大变化，使线损增加；
（5）一，二类表计有较大误差（售电量正误差，售电量负误差）； （6）退前期电量和丢，漏本期电量（包括用户窃电）；
（7）供，售电量统计范围不对口，供电量的范围大于售电量；
（8）供，售电量表底多抄及错计算；
（9）变电站站用电量中线损电量增加； 第7 页
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（10）无损户用电量减少
影响线损波动的因素很多，但不外乎两种：一为管理因素；二为技术因素。要真实地反映线损率通常采用一定时间内的损失电量和对应供电量的比值，一般时以一年，一个季度或一个月内损失电量和全年，全季度或全月供电量的比值的百分数来表示，即：
线损率＝（全月，季，年损失电量／全月，季，年总供电量）×10000 频率对线损的影响也不可忽视。一般变压器的铁损与电网频率1.2～1.3次方成比例变化，有功负荷与频率的平方成正比，而无功负荷与频率成反比，它们之间的关系式如下：
I | a | | P e | | f | 2 | （1-2） | ||
| U | f | 2 | | |||||
e | |||||||||
I |
| | Q e | | f | e | （1-3） | ||
r | U | f | |||||||
式中 I | |||||||||
当负荷功率因数在0.8～0.85及以上时，线损变化约与频率的平方成正比；另外，频率变化对感应式电度表会产生一定的误差，频率低于额定值时，电度表为正误差。一般频率变动1%，电度表会产生0.1%左右的误差。
同时线损和利润有着非常密切的关系利润＝上交电费-成本营业外收支净额其他销售利润＝应收电费-税金-成本营业外收支净额其它销售利润＝供电量（1-线损率）售电平均电价（1-产品税-城建税-教育附加）售电量（1-线损率）购电平均电价固定成本营业外收支净额+其它销售利润
由上式可得出：降低线损率引起售电收入增加，可变成本减少，从而使利润增加。
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1．2线损理论计算及方法
线损理论计算是根据电网的实际负荷及电网的正常运行方式，计算电网中每一元件的实际有功功率损失、无功功率损失和在一定时间内的电能损失。
1.2.1计算前期
在进行线损理论计算前一般要收集很多资料，计算所需要的资料可分成两部分：一部分是与电网结构有关的设备参数资料；另一部分是电网的运行数据。
结构参数一般很少变化，实际计算时可认为时已知的；运行数据时测计期间代表日0～24h内电流、电压、负荷曲线等等，它们都是变量，要取它们的完整数据是很困难的，因此，除采取合理的计算方法保证计算精确度外，还要设法收集有关原始数据，以满足计算的需要。
设备参数：
a发电厂和电网主接线图；
bc 各段线路的导线规格、长度、电阻、电抗值，并据此绘制出等值阻抗图 变压器、调相器、调压器、电容器、电抗器等的铭牌资料或实测功率损 ；
运行数据：
失；
a 代表日负荷记录应完整，以满足计算需要。一般应有电厂、变电站、线路等0～24h正点运行时发电、供电、输出、输入的电流、功率、电压、功率因数以及全天电量记录（功率、电量均包括有功和无功）；
b根据代表日内正点抄录的负荷，并认为每小时内负荷不变，绘制日负荷曲线；
c运行方式的资料（包括潮流、负荷）；
d测计期间首端抄见供电量及配电二次测总表的抄见电量或负荷测试记录；
e测计期间各有关设备的实际运行小时数；
f大用户专用高压配电线路、专用配电变压器高压侧或低压侧的24h负荷电流、电压、功率、电量、功率因数抄表记录。
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1.2.2计算方法
电力网线路、变压器绕组、串联电抗器等元件中的电阻电能损失，应按
各元件的日负荷曲线计算，常用的有：均方根电流法、平均电流法、最大电流
法、最大负荷损失小数法、分散系数法、等值电阻法。其中推荐均方根电流法、
平均电流法、等值电阻法。
一：均方根电流法；
均方根电流法的物理概念和意义：线路中流过均方根电流所消耗的电能，
相当于实际负荷在同一时期内消耗的电能。
设电力网元件电阻为R()，通过此元件的电流为IA ()，则该电力网元件
电阻一天24h内的电能损失值A按下式计算：
24
A3IRdt 210(3 kWh ) （1-5）
0
由于负荷曲线的解析表达式Ift ()不容易获得，上面的积分式求解就很
困难。一般是通过对该元件进行24h（代表日）负荷电流的实测，得出阶梯形
负荷曲线，然后按小时进行分段线损计算，在每小时内可以近似地认为负荷保
持不变。
A3[I12I22I242 ]R103IR 2
jf 2410 ( 3 kWh )
24
Ijf
i1
Ii 2
I1 2I2 2I24 2
()
24 24
（1-6）
24 24
(Pi 2Qi 2) (Aai 2Ari 2)
i1
324 U2 i1
324U2()
式中Ijf——代表目的均方根电流，A；
Ii——实际负荷电流，A；
Pi、Qi——实际有功、无功功率，kW、kvar；
Aai、Ari——实际有功、无功电量，kW·hkvar·h；
U——线电压的平均值，kV；
A——代表日全天的损失电量，kW·h。
全 天 理 论 线 损 电Am ：
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A | | [ | 代表日固定线损电量+代表日可变线损电量（ | 全月供电量 | ）2 ] |
m | | [ | | 代表日供电量全月实际天数 | |
全月实际天数（kWh） | |||||
| |||||
二：平均电流法；
平均电流法是利用平均电流（功率、电量）与均方根电流（功率、电量）的等效关系进行线损计算的方法，也称等效系数法。
等效系数是均方根电流（功率、电量）与平均电流（功率、电量）的比值，并称之为形状系数。
K a | | I | jf | | P jf | | A | jf | （1-7） | |||||||||||||
I | a | | P a | A a | ||||||||||||||||||
式中 | I | 、 | P | 、 | A | ——分别为代表日电流、功率、电量的平均值； | ||||||||||||||||
I | jf | 、 | P jf | 、 | A | jf | ——分别为代表日电流、功率、电量的均方根值； | |||||||||||||||
K a | ——等效系数或称形状系数。 | |||||||||||||||||||||
A3 I等效 2 RT103 P等效 2 | ||||||||||||||||||||||
A | | 3 | I | a RTK | 2 | | 10 (3 | kW h | ) | （1-9） | ||||||||||||
a | ||||||||||||||||||||||
式中 | I | ——实际平均电流，A； | ||||||||||||||||||||
T——实际时间，h；
K——等效系数。
二阶梯负荷曲线等效系数和相应的最大误差与最小负荷率的关系：
| P min | | I | min | (min : | 最小 | max : | 最大) | （1-10） |
| P max | | I | max | | | | | |
总结分析若干种不同形状的负荷曲线得出等效系数
K 1 1(1)2 （1-11） 2 8
三：等值电阻法。
设配变低压侧（380V/220V）至用户连接n条低压线路，在进行等值电阻计算前，将低压线路从末端到首端，分支线到主干线，划分为若干个计算线段，
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线段划分的原则是：凡输送的负荷采用的线号，线段的长度均相同者为同一线段，否则另作一个计算线段。同时考虑三相负荷与单相负荷的区别，计算中要考虑线段的结构常数，则其等值电阻计算公式为：
-
n
N I R i i 2
i
n
N S i
2
R
n
N S i
2 i
R
n
N P i i
2
Q i 2
)
R
i
R
i1
i1
U
2 i
i
i1
U
2
ii
i1
U
2
ii
eq
NI
2
n
i1
NS
2
i
NS
2
N P2
Q2
)
U
2
i
U
2
S
U
2
S
（1-12）
式中 n——配电线路；
-
U i
i、
I
i
、
R i
、
S
i
、
P i
、
Q i
——i 线段的首端电压、电流、电阻、视在
功率、有功功率、无功功率；
-
U
S
、
I
、
S
、
P
、
Q
——配变低压侧出口电压，总电流、总视在功率、
总有功、总无功；
由式1-1可见，要准确计算出等值电阻，必须掌握各段线路在某一时刻的电气量，一般只有有功电度表。由于负荷随时间在不停变化，而电度表只能计量某一时 如电流、电压、功率等值，实际农网配变低压侧无相应的测量表计，
（2）各负荷点的功率因数相同。
（3）假设已知在某一测量时段内（如1月或1天）的负荷变化规律，已获得负荷曲线形状系数；
负荷曲线形状系数定义：由于由平均功率所得的电能损耗是偏小的，因此必须将平均电流乘以大于1的负荷曲线形状系数，可查表得到，也可根据下式计算得到负荷曲线形状系数K（回归法）：
K | 2 | | 1 | (2 | |
| （1-13） | ||
| | | 3 | | | cos | |
简化后的等值电阻计算公式为：
农电专递 | R | n | N A R i i 2 i | | | | （1-14） | ||
eq | | NA2 | A i | | PT i | | |||
式中 | A i | ——I线段的有功功率电量， | ，T为计量时长； | ||||||
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A | ——总电量， | A | | P T | ，T为计量时长。 |
由2-3式可知
Req分子=Ni*Ai^2*Ri （1-15） Ri=r*L （1-16）由（1-4）、（1-5）式，可得
R eq | | 2 | I 1 2 | | 3 | I R 2 2 2 | | | | | （1-17） | |||||
3 e | 2 | I | | | P 2 代入（1-6）式后得 | | ||||||||||
把 | I 1 | | U | P 1 | ， | |||||||||||
cos | | 2 | | 3 Ucos | （1-18） | |||||||||||
R eq | | 18 | P 1 2 | | 3 | P R 2 2 2 | ||||||||||
3 | P | 2 | | | | | | |||||||||
由（1-18）式得出单相两线制Ni=18,三相三线制Ni=3。
比较式（1-12）与式（1-14）可以得出以下结论：
（1）由于功率因数一致，因此在（1-14）式中可用有功功率代替视在功率；由于无电压降落，分子分母电压被约除；（2）由（1-12）式可见，线损的大小与运行电压的平方成反比，因此，
（1-14） 根据等值电阻，求理论线损的公式为：
A | | NI K R T av 2 2 eq | | （1-19） | ||||||||||||||
式中 | A | ——损耗电量， | A | |||||||||||||||
I | av | ——根据总电量 | A | 计算所得平均电流，单位为A。 | I | av | ||||||||||||
3 U T S | cos，T | |||||||||||||||||
为计量时间，如 | A | 以月计，T 即为月供电时间； | ||||||||||||||||
K | ——负荷形状系数； | |||||||||||||||||
T | ——计量时间，如 | A | 以月计，T 即为月供电时间。 | |||||||||||||||
理论线损率为：
-
A %
A
100%
A
实际线损率为：
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A % | | A | | n i1 | A i | | 100% | （1-21） |
r | | | A | | | | | |
对等值电阻法进行改进，改进的总体思路是，综合考虑电压降落、功率因数的影响，利用联户表法对低压网络进行分类统计，借助于潮流计算软件，进行较为精确的损耗计算。具体步骤为：：
（1）将原来只有配变出口一块总表及农村住户分户表的配置改为，一块总表、每2~6户安装一块小总表，农村住户分户表。小总表的安装于杆上，要根据低压网络的结构合理布置，以便于损耗的计算。
（2）根据小总表与其下属分户表的关系，计算小总表以下的等值电阻及相应的线损。计算时考虑小总表下属用户的负荷性质，估算功率因数。 （3）计算干线的线路参数值。
（4）利用潮流计算软件，对配变以下网络进行建模。
（5）进行损耗计算，计算出理论线损，与实际线损进行比较。
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第二章电力系统无功潮流
电力系统电压调整与无功功率分布有着十分密切的关系，无功功率的分布除了要满足调压的要求外，也要满足经济要求。虽然无功的产生是不用消耗能量的，但无功在电网中流动，在线路、变压器等电网元件中产生了电流的无功分量，使总的电流增大。因此在这些元件中电阻的有功损耗加大了，增大了能量的消耗。要完全避免无功功率在电网中的流动是不可能的，这是因为： (l ）为了充分利用发电机产生无功功率的功能，经常要让发电机向电网提供一部分无功功率，这些无功功率通过线路、变压器流向负荷。
(2）为了便于管理无功功率补偿设备，尤其是同步调相机和静止补偿器应相对集中配置。它们与负荷之间，也会有无功功率流动。并联电容器虽然可以相对分散配置，但太分散也会带来管理和维护上的问题。
）从电网运行其他方面的要求看，有时需要电网中流动无功功率。例(3
向电网输送无功功率。再如，为了加强输电系统中间点的电压支撑，提高输电
如，为了提高发电机同步运行的稳定性，希望提高发电机的电动势，发电机要
有功功率时，会产生很大的无功功率损耗，需要提供无功功率来补偿这些损耗，这也会造成无功功率在电网中的流动。
但是，为了满足电网的调压要求和尽可能减少电网的有功功率损耗，希望电网的无功功率要尽量少流动，特别要避免无功功率的远距离流动。无功潮 使线路有功功率损耗最小的无功流的优化就是在满足电网调压要求的条件下，
功率分布的最优方案。这是个静态最优化问题，一般分成两个问题进行研究，一个是无功电源的最优分布，一个是无功负荷的最优补偿。
2．1无功电源的优化
无功电源的优化分布或无功负荷的优化分配，是研究满足约束条件下网络有功损耗最小的无功功率的分布。此时，电网的无功电源已经配置好，仅研究这些无功电源应发出的无功大小。当然，通过计算也可以对原有无功电源配 置进行评价和修正。
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目标函数是网络总的有功功率损耗 | | | 最小。在各节点（除平衡节点）注 | |||||||||||||||
人的有功功率已经给定的前提下，可以认为 | | | 仅决定于各节点注人的无功功 | |||||||||||||||
率 Q i | ，或者说决定于各无功电源 Q Gi | 。上述无功功率变量下标 i 表示节点号， | ||||||||||||||||
Q Gi | 是发电机，调相机或电容器等无功电源发出的无功功率。目标函数 | | | 是 | ||||||||||||||
Q Gi | 的函数 | ，可写作 | | | ( Q Gi | ) | 。 | |||||||||||
n n i1 j1 | U U G i j ij | cosij | （2-1） | |||||||||||||||
等式约束条件是无功功率平衡条件，整个系统的无功功率是平衡的，即
-
n
i1
Q Gi
n
i1
Q Li
Q
0
（2-2）
各节点的无功平衡方程为
n
QGiQLiUi
j1 Uj(GijsinijBijcosij) (2-3)
式中
Q
Q
电网无功功率的总损耗。Lii节点无功负荷功率；
2.1.1网损微增率准则
在确定目标函数和约束条件后，可以采用h睽叨91二乘子法求取目标
函数值最小且满足约束条件的无功功率分布的条件。首先根据目标函数和等式
约束条件建立不受约束的新的目标函数― 拉格朗日函数
n n
LP(QGiQLiQ) (2-4)
i1 i1
式中―拉格朗日乘子。
拉格朗日函数中有n+ 1 个变量，即n个QGi。和一个，该函数的极值解
即为原目标函数的最小值，求最小值时应满足n+ 1 个条件，它们是
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L | | P | | (1 | | Q | ) | | 0 | | ||||||
Q Gi | Q Gi | | | | Q Gi | | | | i=1，2，3……，n | |||||||
P | (1 | | Q | ) | ||||||||||||
Q Gi | Q Gi | | | | | |||||||||||
n i1 | Q Gi | | n i1 | Q Li | Q | | 0 | |||||||||
(2-5)
-
L
n
Q
n
Q
Q
0
(2-6)
i1
Gi
i1
Li
式(3-7)可写成下面的形式
P | (1 | | Q | ) | i=1，2，3……，n | ||||||
Q Gi | | Q Gi | | ||||||||
P | |||||||||||
P | ＝ | P | 是i 节点无功功率变化时无功功率损耗微增率, | | 1 | 是无功功 | |||||
Q Gi | | Q Gi | 1 | Q Q Gi | | ||||||
率网损修正系数。不考虑无功功率网损，则无功功率网损修正系数为1,无功
电源最优分布条件简化为各节点有功功率网损微增率相等，即
-
P
P
P
(2-9)
Q G
1
Q G
2
Q Gn
n
i1
Q Gi
n
i1
Q Li
0
(2-10)
称为等有功功率网损微增率准则。但一般情况下，需要考虑无功功率网
损的影响，即用无功功率网损修正系数进行修正，无功负荷最优分布准则为经
无功功率网损修正后有功功率网损微增率相等，如式（2-10）所示。
上面的分析没有计人不等式约束条件。对于作为控制变量的不等式约束，
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如节点注人无功电源 | Q 的上、下限，若该变量逾越了它的上、下限，就可取 |
它的上限或下限代替变量，该量不再变化，即
-
Q Gi
Q Gi
max
Q Gi
Q Gi
min
2.1.2无功电源的最优分布
确定了无功电源最优分布的等网损微增率准则，推导了有功功率网损微增率与无功功率网损微增率的计算公式，剩下的问题就是寻求最优解了。
一种方法是作常规的潮流计算，并计算各个节点的网损微增率，然后对无功电源进行反复调整，以求取无功电源的最优分布。进行这种计算，首先要给定除平衡节点外其他各节点的有功功率Pi，PQ节点的无功功率Qi(0)和PV节点的电压大小Ui(0)。计算高峰负荷下的无功电源分布时要尽可能多地投人无功功率补偿设备和提高系统电压水平，然后交替进行潮流计算、网损微增率
PP计算和P(1P)计算。 |
出的无功功率或提高电压，因为这种节点增加单位无功功率引起电网有功功率损耗的增加比较小或减少比较多，所以应增大其注人的无功功率。但因为网损与节点注人无功功率之间是非线性的关系，所以一次不能调整太多，要反复多次，直至网损不再减小为止，此时的无功电源接近最优分布。但各节点网损微增率不一定全部相等，因为在调整过程中，有些节点的Qi可能已抵达它们的上限或下限。QiQimin的节点的网损微增率是偏大的，但其无功电源已达下限，无法再减。QiQimax的节点的网损微增率是偏小的，但其无功电源已达上限，无法再增加。只有在限额内的那些节点的网损微增率才相等。
上面使用的网损等微增率概念对无功电源调整的方法是一种经典的方法。
法、DFD法以近年来，非线性规划，如牛顿法、梯度法、共扼梯度法、Powell
及海森矩阵法等和线性规划已经应用于电力系统最优运行的研究，可以直接求出最优解。
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2．2电网电压标准
我国先后发布《国家电力公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》2002 年1月）；《电力系统电压和无功电力技术导则（试行）》（SD32一1989)；《电力系统电压质量和无功电力管理规定（试行）》（能源部199一03一17发布）；《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325一1990）等规定其电网的电压标准主要有：
( l ) 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＋10％;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％～十10％；事故运行方式时为系统额定电压的＋10％。
：正常运行方式时，( 3）发电厂和220(330)kV变电所的110～35kV母线
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士10％。
以上数值应包括裕度在内，以便满足规划设计年限以后的负荷增长。特别是低
压电网的容许电压波动范围可以用士5％目标值来确定，即电力380V为399～36IV，照明220v为231～209V。220kv母线电压允许偏差值在-3％～＋7％饰范围内，但各母线在不同时段的电压偏差幅度不应大于5％。
(5 ）各级电压容许损失值的范围，应经计算满足表2—1的要求。
表 2-1 | 电压允许偏差值的范围 |
额定电压 | 电压允许偏差值的范围（V） | 百分数 | |
高压 | 220KV | ～ | 7%～-3% |
110KV | ～ | 7%～-3% | |
35KV | 37450～33950 | 7%～-3% | |
中压 | 10KV | 10700～9700 | 7%～-3% |
低压 | 电力380V | 406～354 下载高 | ±7% |
照明220V | 231～198 | 5%～-10% | |
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表 2-2 | 各级电压电网的电压损失分配表 |
额定电压 | 电压损失分配值（%） | |
变压器 | 线路 | |
22KV | 1.5～3 | 1～2 |
110KV | 2～5 | 3～5 |
35KV | 2～4.5 | 1.5～4.5 |
10KV 及以下 | 2～4 | 4～8 |
其中：110KV 线路配电变压器 低压线路（包括接户线） | | 1.5～3 2.5～5 |
(6 ）对变电站和配电网中的电压监测点，各级电压用户受电端的电压考
( 7 ）冲击负荷及波动负荷引起电网电压波动、闪变，必须满足国标《电
核点，宜配置具有连续测量和统计功能，精度为1 级的电压监测仪。
能质量一电压波动和闪变》
无功补偿应按国家有关规定执行犷其主要内容：
(l）电力系统的无功电源和无功负荷，在高峰和低谷时都应采用分（电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功调节手段与检修备用。
）电力系统应有事故无功电力备用，以保证负荷集中区在正常运行方(2
式下，突然失去一回线路，或一台最大容量无功补偿设备，或本地区一台最大容量发电机（包括发电机失磁）退出运行，能保持电压稳定和正常供电，而不致出现电压崩溃。
(3 ）无功补偿设备的配置与设备类型选择，应进行技术经济比较。
220kV及以上电网，应考虑提高电力系统稳定性的作用。
( 4 ) 220～500kV电网，应按无功电力分层就地平衡的基本要求配置高低压并联电抗器，以补偿超高压线路的充电功率。一般情况下，高低压并联电
抗器的总容量不宜低于线路充电功率的90 % ，高低压并联电抗器的容量分配
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应按系统的条件和各自的特点全面研究决定。
(5 ) 330～500kV电网的受端系统，应按输人有功容量相应配套地安装无功补偿设备。其容量（kvar）宜按输人容量（kW）的40％～50％计算。分别安装在向其供电的220kV及以下变电所中。
（6）220kV及以下电网的最大自然无功负荷，可按式（2—11）计算 QLgmaxKPLgmax （2—11）
式中Qg max——电网最大自然无功负荷；
Pg max——电网最大有功负荷（发电负荷和外网送人负荷）; ——自然无功负荷系数。
K值的大小与城网结构、电压层次和K用户构成有关，可计算得出，一般可选1.1—1.3。
(7）水轮发电机调相。远离负荷中心的水电厂，一般可不考虑调相。处在受端系统内的，经技术经济比较认为合理时，应配备有关调相运行的设施进行调相运行。
机和静止型动态无功补偿装置中， (8）无功电源中的事故备用容量，应主要储备于运行中的发电机、调相以便在电网因无功不足而可能导致发生电压 无功补偿装置主要是配置可手动／自动频繁投切的并联电容器组。(10 ）电容器组宜采用密集型电容器组或单台大容量有内放电电阻的电容器构成，并应具有功率因数或电压控制的自动投切功能。
(11）用户变电站配置的并联电容器组，需具有按功率因数控制的自动投切功能。个别地区用户站经电业同意也可以采用电压控制的自动投切，在轻负荷电压过高时应禁止向电业变电站倒送无功功率。
(12 ）变电站应合理配置恰当容量的无功补偿装置，保证500kV及以下变电站在最大负荷时中低压侧出线不小于表2—3所示的功率因数规定值。
(13 ）为限制大容量冲击性负荷、波动负荷对电源产生电压骤降、闪变以及非线性畸变负荷对电网注人谐波的影响，必须要求用户就地装设静止无功
补偿装置（SVC）。
-
表 2-3
功率因数规定值
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|
(14 ）为保持电网安全稳定运行、防止电压崩溃，提高区外受电容量有特殊要求时，经技术经济比较合理后，可考虑配置无功补偿装置。
（15）经调相调压计算，在系统各种运行方式下变电所母线的运行电压不符合电压质量标准时，应研究增加无功补偿设备以满足电压质量标准。在增加无功补偿设备无效果或不经济时，可选用有载调压变压器（除上述情况外，不宜采用有载调压变压器）。
2.3.2按电压原则进行补偿
并联补偿的最基本要求是：满足负荷对无功电力的基本需要，使电压运行在规定的范围内，以保证电力系统运行的安全性和可靠性。当电厂出线电压在220kv 及以下时，其母线电压一般不宜高于额定电压的10％。因此，各级电网的送受端允许有10％的电压降。线路压降越大，输送无功电力越多。从利用发电机无功容量考虑，按电压原则进行无功补偿，可以让线路多输送些无
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功电力给受端。这一原则适用于无功补偿容量少，尚不能按经济补偿原则来要求的电力系统。按电压原则补偿，使电网中无功流动量加大和流动距离增加，电网有功损耗将相应提高。
2.3.3按经济原则进行补偿
在电力系统无功补偿设备充裕，电网运行管理水平较好的情况下，并联无功补偿应按减少电网有功损耗和年费用最小的经济原则进行补偿和配置，即就地芬区分层平衡。500(330)kV 与220(110)kV电网层间，应提高运行功率因数，甚至不交换无功。一个供电公司是一个平衡区，一个500kV变电所可作为一个供电区，35～220kV
变电所均可作为一个平衡单位，以防止地区间无功电力大量流动。对用户则要求最大有功负荷时，功率因数补偿到0.98～1.0。而且要求补偿容量随无功负荷的变化及时调整平衡，不向系统送无功。
2.3.4无功补偿优化
经济合理地配置无功补偿设备，不但可以提高电力系统运行经济性，而且能够节省电力建设投资。而要得出最佳补偿容量和配置方案，其计算工作量很大。但目前随着计算机技术的发展，现代计算工具完全可以胜任这一工作。
按第二节中无功潮流优化模型获得的无功容量），需将其配置到用户和各级变电所中去，配置方式按第三节中的原则要求，并考虑到适当集中补偿容量，以利于节省投资和无功控制。
2.4.1用户的补偿容量
目前我国对用户尚未要求按经济原则（即在最大负荷方式时，要求用户基本不接受系统供给的无功，功率因数达到0.98～1.0；在非最大负荷方式时，用户应及时调节补偿容量，不向系统送无功）进行补偿。按经济补偿原则，用户需要安装有效的控制设备并具有较高的运行水平。
对用户的补偿容量在《全国供用电规则》4.3条中已有规定：“无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，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人和切除，防止无功电力倒送”。用户在当地供电局规定的电网高峰时的功率因数，应达到下列规定： 高压供电的工业用户和供电装置有带负荷调整电压装置的用户，功率因
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数为0.9以上；
其他100kVA( KV）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；
夏售和农业用电，功率因数为0.8。
目前各电力系统中，大部分是符合按功率因数0.9进行补偿的电力用户。
如按用户自然功率因数 0 . 707 计( | Q P | 1 | )，用户只需补偿其所需无功容量 |
的50％，其余 50％的无功电源则取自电力系舞这一配置方式与按经济原则相比，电业系统的无功补偿容量就偏大了。
2.4.2 22OkV及以下地区电网无功补偿容量配置
无功补偿容量的配置方式与电网结构、负荷性质、负荷间的同时率、受电电压等因数有关。根据目前供用电规则和具体情况，各级变电所电容器补偿容量可按主变压器容量计算
(1 ) 35kv 和 110kV变电所补偿容量一般可取主变压器容量的15％一20％取主变压器容量的。0％～30％。;63kV 变电所一般可取主变压器容量的加20％～30％; 220kv变电所一般可 就地补偿的配置方式，使电网有功和无功损失减少，但由于用户加大了补偿容量，用户间的同时率将起作用，补偿总容量会有所增加，K 值升高。通过综合经济分析，可确定经济补偿容量。
2.4.3500( 330 )kV 电网无功补偿装置配置
500(330)kV变电所中，一般在主变压器的三次侧（15～63kv）装设低压电抗器和并联电容器，并根据各种技术需要在线路两端装设500(330)kV高压电抗器。按就地补偿原则，电厂内也需装设电抗器，如厂内无条件安装低压电抗器时，应安装高压电抗器补偿充电功率。
2.4.4 电缆线路电抗器的补偿
随着城市电网建设的需要，35～220kV电缆线路敷设量逐渐增加。电缆线路与架空线路相比，其单位长度的电抗小，一般为架空线路的30％～40％；正序电容大，一般为架空线路的20～50倍；由于散热条件不同，同样截面的导体，电缆长期允许通过的电流值，一般只有架空线路的50％。因此，电缆线
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路相对架空线路而言其运行特点是：损耗小、充电功率多、负荷轻。
电缆线路是输送有功负荷的设备，是不能根据无功负荷变化而频繁投切的无功电源。由于35kV和63kV电缆线路的充电功率小且距负荷的电气距离近，一般情况下，即作为无功电源参与无功平衡，不进行电抗补偿。对110kV和220kV电缆线路的充电功率则需根据电缆线路长度和电网的具体情况而定。电缆充电功率利用越多，无功电源的调节容量越小。为更好地使用和调节电缆线路产生的无功容量，应考虑装设一定容量的电抗器，以补偿在小负荷运行方式时电缆线路多余的充电功率。
用并联电抗器补偿电缆线路充电功率，其容量和配置方式尚无明确规定。
上海地区电网的做法是：在有电缆进出线的220kV变电所低压侧安装补偿电抗器，其容量为主变压器容量的17％，即180MVA主变压器补偿一30Mvar低压电抗器；120MVA主变压器补偿一组20Mvar电抗器。
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第三章配网参数的取得3．1配变参数的取得
一、铜耗―― | R t | ――变压器高低绕组的总电阻 | | |||||||||||||||||
R t | | P k | | PU k | 2 | N | （3－1） | |||||||||||||
3 | I | 2 | N | S | 2 | N | | |||||||||||||
二、铁耗―― | G t | ――变压器的电导 | （3－2） | |||||||||||||||||
G t | | P 0 | | 10 | 3 | |||||||||||||||
U | 2 | N | ||||||||||||||||||
三、短路电压百分比数 | U | k |
| |||||||||||||||||
U | k | 0 0 | | 3 | I Z N | T | | 100 | （3－3） | |||||||||||
U | N | |||||||||||||||||||
Z TU k 00 U 2 | ||||||||||||||||||||
P 0 | ——变压器的额定空载损耗。 | |||||||||||||||||||
以S7系列变压器额定容量为30Kｖａ为例，
-
Z
U
k
，
U
k
0.04
，
P k
0.8
KW
，
S
N
30
KVA
X
=SQRT(
U
^2*
S
^2/
P k
^2-1)= SQRT(0.04^2*30^2/0.8^2-1)=1.118
R
k
N
S7系列变压器参数(表3—1)
|
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毕业设计说明书（论文）
|
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| | | 4 | 500 | 2500 | |
250 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4 | 560 | 3050 | 3. |
4 | 600 | 2900 | ||||
315 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4 | 670 | 3650 | 3. |
4 | 720 | 3450 | ||||
400 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4 | 800 | 4300 | 3. |
4 | 870 | 4200 | ||||
11,10.5,10 | 6.3 | 4 | 870 | 4200 | 3. | |
500 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4.5 | 960 | 5100 | 4. |
4 | 1030 | 4950 | ||||
11,10.5,10 | 6.3 | 4.5 | 1030 | 4950 | 4. | |
630 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4.5 | 1200 | 6200 | 5. |
5 | 1300 | 5800 | ||||
11,10.5,10 | 6.3 | 4.5 | 1200 | 6200 | 4. | |
800 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 4.5 | 1400 | 7500 | 4. |
5 | 1400 | 7500 | ||||
11,10.5,10 | 淘6.3 | 淘 | 豆 | 网 | 5. | |
1000 | 11,10.5,10,6.3,6 | 0.4 | 5 | 豆1700 | 网9200 | 5. |
1250 w | ww. | t | | d | o | cs. |
S11系列变压器参数（表3—3）
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200 | 4 | 340 | 2600 | 2. |
250 | 4 | 400 | 3050 | 3. |
315 | 4 | 480 | 3650 | 3. |
400 | 4 | 570 | 4300 | 3. |
500 | 4 | 680 | 5150 | 3. |
630 | 4.5 | 810 | 6200 | 4. |
800 | 4.5 | 980 | 7500 | 4. |
1000 | 4.5 | 1000 | 10300 | 4. |
1250 | 4.5 | 1250 | 12000 | 4. |
1600 | 4.5 | 1640 | 14500 | 4. |
S11系列与S9系列电力变压器技术经济性能比较表：（表3—4）
型号 | S9-315/10 | S11-M-315/10 |
空载损耗(W) | 670 | 469 |
空载电流(%) | 1.1 | 0.3 |
年空耗运行费用(元) | 2934.6 | 1861.5 |
十年运行费用(元) | 54.846 | 48.367 |
运行经济效益。从表中可看出一台S11-M-315/10比S9-315/10每年可节约空耗 |
3．2国际上取得配变参数的方法
同时在国际上又是如何取得这个阻抗比的呢？下面就以国际标准来探讨一下。
（1）正序和零序阻抗(Positiveand Zero Sequence Impedances)它们是在分接头额定电压设置下的正序和零序阻抗，相比于该变压器容量MVA和电压kV额定值的百分数。注意，这些值相当于变压器的额定电压下的正序和零序阻抗，是以制造商给出的容限裕度和分接头位置为条件的。
PowerStation®使用正序和零序阻抗来模拟系统中的变压器。PowerStation®将平衡节点（即联接有平衡节点电机的母线）的电压作为基准电压。然后使用变压器的变比来计算系统基准电压。如果该变压器的变比与该变压器所联接的母线的电压kV基准值相符，但实际数字不相同（例如，一次
侧母线基准电压kV为13.8，二次侧母线为4.349kV，而该变压器的额定值为
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13.2-4.16 kV），那么， PowerStation
一新的基准值：
®会按下面公式来将该铭牌阻抗值调整为
-
Zt,new = Zt, rated * (变压器额定电压 kV/母线基准电压kV)
2
在某些情况下，当系统中存在具有不同电压额定值的并行变压器时，需要引入一个假想的分接头设置，这样一来，计算得出的变压器负荷侧的基准电压会是相同值（参考：2 绕组变压器电压kV 额定值）。
（2）抗阻比(X/R Ratio)
输入变压器的抗阻比率。该值在 PowerStation®中，当抗阻比给定时，用于计算该变压器绕组的电抗和电阻。
（3）典型阻抗和典型抗阻比(Typical Z & X/R and Typical X/R) 点击一个适当的按钮，可获得2 绕组变压器的典型阻抗以及抗阻比，或仅是抗阻比。2 绕组变压器的这些典型阻抗数据和抗阻比数据来源于美国国家标准C57.12.10 和Beeman 的工业电力系统手册。
且其一次侧电压不高于12.47 kV 的变压器的典型数据。 Beeman 的工业电力系统手册的第96 页中指出了额定值不大于500 kVA 并
* 组 1: 高压绕组小于或等于8.32 kV 的变压器
+ 组 2: 高压绕组小于或等于12.47 kV 的变压器
美国国家标准C57.12.10 中列出了额定值大于500 kVA 的变压器典型阻抗值。
额定值大于500 kVA 的变压器的典型阻抗表3—6
第30 页
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**额定值大于5000kVA 的自耦变压器的值与23kV 高压值相同。
额定值大于500kVA 的变压器的典型X/R比率表3—7
r 1 （3－7）
S
式中 r1——导线单位长度电阻（欧/公里）；
——导线材料的电阻率（欧毫米2/公里）；
S——导线的额定截面积（毫米2）。
在电力系统计算中，导线材料的电阻率采用下列数值：
铝——31.5（欧 | | 毫米 | 2 | /公里）； |
铜——18.8（欧 | | 毫米 | 2 | /公里）。 |
钢芯铝线的电阻，由于可只考虑主要截流部分——铝线部分的截流作用，
可认为与同样额定截面积的铝线相同。
在实际应用中，导线的电阻通常可以从产品目录手册中查得。表3—8
第31页
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在Powerstation中还有一个特定的值叫几何平均半径。
几何平均半径(GMR)
指定导体的几何平均半径，单位为英寸或厘米。几何平均半径必须小于
第32页
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或等于该导体的半径。对于捆绑的导体， PowerStation®使用以下公式来计算 |
其等价的几何平均半径：
-
两个捆绑的导体：
GMR
'
RMR S
（3－8）
-
三个捆绑的导体：
GMR
'
3
GMR S S
（3－9）
指定导体直径，单位为英寸或厘米。对于捆绑的导体，PowerStation®使
用以下公式来计算捆绑导体(d’)的等价直径：
-
两个捆绑导体：
d
'
d S
（3－11）
-
三个捆绑导体：
d
'
3
d S S
（3－12）
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-
四个捆绑导体：
d
'
4
d S S
2
S
（3－13）
其中，d为单个导体的直径，单位是英寸，S是导体之间的距离，单位是英寸或厘米。
电力电缆参数
以下是我搜集的电力电缆的参数。
铠装电力电缆结构参数表表3—9
(VV22 、VLV22 、ZR-VV22 、ZR-VLV22 、NH-VV22 、NH-VLV22 )
|
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|
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89 | 3×2.5+2×1.5 | 0.8 | 2×0.2×20 | 1.8 | 16.3 |
90 | 3×4+2×2.5 | 1.0 | 2×0.2×20 | 1.8 | 18.6 |
91 | 3×6+2×4 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 19.9 |
92 | 3×10+2×6 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 22.5 |
93 | 3×16+2×10 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 25.6 |
94 | 3×25+2×16 | 1.2 | 2×0.2×25 | 1.9 | 28.5 |
95 | 3×35+2×16 | 1.2 | 2×0.5×30 | 2.0 | 31.3 |
96 | 3×50+2×25 | 1.4 | 2×0.5×30 | 2.1 | 35.8 |
97 | 3×70+2×35 | 1.4 | 2×0.5×30 | 2.2 | 39.8 |
98 | 3×95+2×50 | 1.6 | 2×0.5×35 | 2.4 | 45.5 |
99 | 3×120+2×70 | 1.6 | 2×0.5×35 | 2.6 | 50.9 |
100 | 3×150+2×70 | 1.8 | 2×0.5×35 | 2.7 | 53.5 |
101 | 3×185+2×95 | 2.0 | 2×0.5×45 | 2.9 | 59.8 |
102 | 3×240+2×120 | 2.2 | 2×0.5×45 | 3.1 | 66.4 |
103 | 4×2.5+1×1.5 | 0.8 | 2×0.2×20 | 1.8 | 16.5 |
104 | 4×4+1×2.5 | 1.0 | 2×0.2×20 | 1.8 | 18.6 |
105 | 4×6+1×4 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 20.2 |
106 | 4×10+1×6 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 23.6 |
107 | 4×16+1×10 | 1.0 | 2×0.2×25 | 1.8 | 26.3 |
108 | 4×25+1×16 | 1.2 | 2×0.2×25 | 1.9 | 28.5 |
109 | 4×35+1×16 | 1.2 | 2×0.5×30 | 2.0 | 32.1 |
110 | 4×50+1×25 | 1.4 | 2×0.5×30 | 2.2 | 37.2 |
112 | 4×70+1×35 | 1.4 | 2×0.5×30 | 2.3 | 41.2 |
113 | 4×95+1×50 | 1.6 | 豆 | 网 | 47.1 |
114 | 4×120+1×70 | 1.6 | 豆 | 网 | 51.7 |
115 | 4×150+1×70 | 1.8 | 豆 | 网 | 55.3 |
116 | 4×185+1×95 | 2.0 | 豆 | 网 | 61.8 |
117 | 4×240+1×120 | 2.2 | 2×0.5×45 | 网3.2 | 68.6 |
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第四章利用ETAPPowerstation软件实现配网无功优化 4．1ETAP 软件介绍
ETAPPowerStation是一个全图形界面的电力系统仿真分析、计算高级应用软件，可以直接利用图形化的单线图和地下电缆管道系统进行运算操作。
PowerStation在设计上的三大特点（虚拟现实操作、全面的数据集成、简明的数据录入）使其成为完整的数据库，允许根据系统不同的分析和设计目的来采用多种显示图。
4.1.1安装
计算机必须满足以下的最低硬件要求：中央处理器IntelPentium II ，内存128MB，500MB 可用硬盘空间，1024x 768 分辨率，并行口、USB口或串口（单机版），CDROM 驱动器（单机版）。
计算机的操作系统和软件须符合以下要求：Microsoft.Windows，98SE
2)，Me™，XP，InternetExplorer 5.0 及以上版本。
–(第二版)，NT™ 4.7 (Service Pack 6 及以上版本)，2000(Service Pack
4.1.2 概述
在使用PowerStation时，可以图形化地构造单线图和地下电缆管道系统，对电力系统进行潮流分析、短路分析、电机起动分析、暂态稳定分析、保护设备配合分析以及电缆载流量整定等。每个电路设备的工程属性也可以直接从单线图或地下电缆管道系统中进行编辑。计算结果显示在单线图上，可以方便的查看。
PowerStation一个强大的特性是其集成了电缆数据。一条电缆不仅包含了表示其电气属性的数据，而且还包含了表示其电缆通道信息的物理布线数据。
Powerstation还包含了内置的标准数据库，可从项目文件中进行访问。另外，可向现有数据库中添加数据或者创建一个新的数据库。
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4.1.3界面
PowerStation的界面和许多工程软件的界面有相似的地方，所以，很方便对软件的熟悉。如图4-1。
Powerstation的图形化界面可以构造单线图。可以图形化地增加、删除、
发电机和保护设备，从而建立自己的电力系统。既可以图形化，又可以在设备编辑器内把设备联接到母线上。而且只要在设备上双击即可打开设备编辑器，输入编辑设备的工程参数属性，包括额定值、设定值、负荷和联接等等。
4.1.4主要使用工具
项目视图（图4-2）
Powerstation所提供的采用图形树状结构来表示的项目视图，包括了与项目有关的显示图，配置，分析案例，数据库和组件。可以通过扩展项目树来显示这些条目。点击"+"符号（在方框中）可将项目树扩展开，显示更多信息，而点击"–"符号（在方框中）则只显示部分信息。在某一条目上点击鼠标右键，将出现一个上下文菜单，允许对所选的条目进行某些操作。
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项目工具条功率计算器（图4-3）
项目工具条中的功率计算器考虑的是三相系统，将Mw（兆瓦），Mvar（兆
乏）,
定四个变量(MVA,MW, Mvar, 和PF)之中的某一个变量来计算剩下的变量值。
图4-3
分析案例工具条（图）
图4-4
当用户在任一种分析模式下时，分析案例工具条会自动地显示，用户可以
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对分析求解参数和输出报告进行控制和管理。当用户在任一种分析模式下时，该工具条会自动地显示。利用分析案例工具条，用户可以对分析求解参数和输出报告进行控制和管理。点击编辑分析案例图标，可对所选的分析案例进行编辑。分析案例编辑器中包括了潮流、短路、电机起动、暂态稳定和地下电缆管道系统。用户可以使用输出报告下拉式列表来选择一个以前创建的输出报告并将其显示。在用户运行某分析时，该显示的文件名将被用于输出报告和图形。
开始分析运算，即可为用户的报从OutputReport下拉式列表中选择Prompt，
告创建一个新文件名。PowerStation®将提示用户为输出报告和图形输入一新的文件名。点击输出报告列表图标可列出所有PowerStation®的输出报告。从该下拉式列表中，用户可以预览所有以前创建的输出报告，这些输出报告可以是CrystalTM报告也可以是文本报告的形式。从该下拉式列表中，
为用户的输出报告选择一个用户所希望的报告格式。这些格式包括标准文本格式和CrystalTM报告格式。在运行交流潮流或交流短路分析之后，报告格式能分辨系统中处在临界或边缘故障状态的母线和电缆，进行颜色编码的显示方法。“报警查看”将在打印报告中输出这些信息。点击采用的是将各个受影响的设备
Notepad®，或者是用户在PowerStationINI文件中选择的其它程序中显示。如果选择了某一个CrystalTM报告格式，则PowerStation®报告查看器允许用户浏览和打印用户所定制的报告。由PowerStation®生成的文本报告宽132个字符，每页66行。
编辑模式（图4-5）
在编辑模式下，您可以建立您的单线图、改变系统连接、编辑工程参数属性、存储您的文件、并且以Crystal报告格式产生报告。交流和直流设备编辑工具条显示在屏幕右端。
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图4-5
分析计算模式（图4-6）
观看输出报告和曲线。当某一分析计算模式处于激活状态时，其相对应的分析计算工具条便显示在屏幕右侧。
点击分析计算工具条上的按钮，您可以进行分析计算、数据传输、定义和更改显示方式等等。
潮流分析模式（图4-7）
-
图4-7
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点击潮流分析工具条上的运行潮流分析按钮，计算结果即显示在单线图上，如图4-8。
图4-8
配置工具条（图4-9）
在配置工具条的下拉式列表中，可激活任一种现存的状态配置、更改预先设置的开关设备（打开/合上）、负荷（连续/断续/后备）、电机驱动阀门（打开/关闭/节流/后备）的状态。但是，当更改任一设备的状态时，所改变的仅是已激活的配置的状态，而不会影响到其它的配置。
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图4-9
PSMS工具（图4-10）
PSMS工具能够将现有的电力系统连接到Powerstation；采集、监测和记录实时数据；设置警告；模拟系统响应；执行控制动作；进行“Whatif”（操作预演）分析；以及查看输出报告的图形。在后台监视和记录时，它还可以模拟潮流、短路、电机起动、暂态稳定、最优潮流，也可以使用反映当前状态 以前保存的系统配置数据和负荷也可被用和系统负荷的数据来模拟系统工作。
于模拟。
情况下，您可将信息记录的显示大小降为0。信息记录的操作对您来说是完全透明的。PowerStation能自动地帮您实现。但是，您可以设置PowerStation在某一给定时间内所显示的信息记录中的最大（记录）条目数量，从而可定制该信息记录。另外，您还可以设置由PowerStation生成的文本记录的大小。关于定制消息记录，请见第1.6节，INI文件。INI文件中关于MsgLogSize 和Max Display Msgs 的条目的默认值为：MsgLog Size=128 ，MaxDisplay Msgs=255 。
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图4-11
10．三维数据库（图4-12）
PowerStation使用三维数据库的概念，应用于显示图、配置方式和工程电气参数版本。多维数据库概念的应用允许在同一项目数据库中选择不同的图形显示、配置方式或工程电气参数。这些选择可与多重负荷类型及多重分析案例一起用于快速高效地进行系统设计和分析，避免了单个项目文件由于为了说明系统变化，制作多个文件拷贝所引起的数据不一致。
（1）当创建一个新项目时，一个新的显示图将被创建并显示在屏幕上，如图4-13。在这里，可以建立电力系统的单线图。PowerStation允许根据需要，创建所希望数量的单线图。此强大的特性使得可以使用不同的图形显示方法来定制各单线图的显示图，如下图所示。可以在某一幅显示图上隐藏部分或全部保护设备，而其它显示图采取完全不同的布局，从而方便潮流计算结果的显示等。
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图4-13
单线图的显示图具有许多独特的特性：图形显示设备和连接器的位置，设备规格（5种规格），符号(用于直流和交流设备的ANSI和IEC标准符号)，设备分组（含联接器），设备方向(0、90、180、270度) ，注释方向(-90、-45、0、45和90 度)，可视选项(隐藏和显示)，用于开关和保护设备，注释的显示选项(运算结果、交流、交流-直流、直流设备)，各种工作模式的显
选项(开或关)小比例，查看位置，打印设置等。当向一幅显示图中添加了一个设备时，此时所有其它的显示图上均将自动地添加具有相同工程属性的相同设备。在一幅显示图上修改某一设备的工程属性，将会在所有的显示图中反映出来。请记住，所有的显示图共享一个公用数据库。可以从项目视图对话框创建新单线图的显示图。其方法是在图形显示下的单线图上点击鼠标右键。新的显示图将被分配以名称OLV1。OLV(单线图)是默认名称，在其后加上一个唯一的数字作为新显示图的名称。在项目视图的单线图中双击“默认”按钮，即可修改默认名称。显示图名称可在任何时候进行修改，只要在编辑模式下，双击单线图（空白背景处）即可。
（2）PowerStation提供的配置功能允许配置不同电气设备的工作状态， 这些电气设备是用来建立的项目中的单线图的。电气设备诸如回路断路器、熔断器和开关装置具有打开或关闭的状态。负荷和电机可以连续、断续地工作或
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者备用。以下几条用于帮助建立状态配置概念：在为单线图设置新的配置时，该显示图上的所有设备均采用预先确定的状态，该预先设置的状态是在先前配置下保存的。各种配置是相互独立的，因为设备的状态可根据各配置独立地设置。任一种配置可被赋予给任一个显示图。相反地，任一或所有的显示图也可同时被赋予给同一配置。可创建所希望数量的配置。为将一配置赋予或关联到一个显示图，先激活该显示图，然后从模式和配置工具条上打开配置下拉式菜单，选择一种配置状态。如图4-14。
利用状态配置功能，不再需要多次复制一个项目，就可以进行电气系统在不同配置下的分析计算。另外，在修改工程参数或添加新设备到单线图时，将会为所有的配置自动地保存这些更改。
开关设备（熔断器、接触器、高压回路断路器、低压回路断路器、单向开关、双向开关和配电板的主断开器）的状态可从其编辑器或从右键菜单中进行修改。如图4-15所示：
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图4-15
负荷设备（同步电机，感应电机，等效负荷，电机驱动阀门，静态负荷，电容器和滤波器）的状态可从其编辑器中修改，如图5-16所示。
可以从项目视图中创建新的状态配置。其方法：在Configurations下的
对话框中。在线、回放、建议、管理的状态配置是保留给PSMS™的，并且不能
Status上点击鼠标右键，然后选择新建。新创建的设备状态配置情况显示在
重命名或被清除。这些配置情况在PSMS™实时在线时是处于激活状态的。
复制。
（3）各不同版本的工程电气参数是PowerStation提供的正交数据的第三个部分。的项目中的设备所关联的工程数据存储在项目数据库中。
PowerStation提供了与各设备相关的16种不同修订版本的工程数据。
PowerStation将修订版本level0作为基本版本参数。可在任意时候使用1-15 而不修订版本参数来改变与单线图上的任意一个或所有设备相关的工程参数，会影响或改变该基本版本参数。PowerStation限制了的项目一次只能使用一个修订版本，并且必须在基本版本中添加或删除系统设备或修改单线图。
修订版本参数的首要用途是使能对电力系统运行“操作预演”分析计算，而可以容易地更改网络设备的工程参数，并将运算结果与基本版本数据或其它修订版本数据进行比较。例如，可以在不变动基本版本数据的条件下，修改某 一修订版本中变压器的阻抗，将短路分析计算结果与基本版本数据进行比较。
修订版本数据还可以用于将来对系统进行修改，避免更改的基本版本数据，
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例如，向一个现存的系统中加入一个新的变电站，并且在一个修订参数版本中保持所有的更新。在这种情况下，基本版本数据表示的是现存系统，而修订版本数据表示的是将来的更改。其方法：首先需要将该变电站的设备（新）添加到基本版本中，并标志为“Outof Service”（退出），这样就不会影响到现存系统的分析计算结果；在修订参数版本中，将标志设为“InService”（投运），并且输入所有其它所需的属性值。当该新变电站起用后，将修订版本合并到基本版本中以保存该特定更改。
可以从“Project”（项目）菜单条修改任一修订参数版本的名称（“Setting”→“RevisionData”）。
PowerStation提供了一些修订参数版本的实用工具，使可轻松地切换、合并和清除各修订参数版本。例如，不同的修订版本可合并为一新的修订版本，以便同时对所有的修改和变化的效果进行分析。
修订参数版本与访问控制级别是相结合的，用以限制对基本版本的操作。
也就是说，只有具有相关访问级别时，如项目编辑员或基本版本编辑员才可对基本参数版本进行操作。此访问限制使得工程项目中的一些特定部分只能由那
首次激活某一个修订参数版本时，该数据变化差为0。如果在使用某一特定的
修订版本时，修改了某一设备的单个属性值，则该设备（与其新工程属性值）已保存在该修订版本中，在这种情况下，修订版本与基本版本的数据变化差仅仅是其中一个设备的数据变化差，随后，如果在基本版本中修改该设备电气属性，它的任何变化均不会影响到修订版本。但是，当采用这个修订版本的数据进行分析时，其它在该修订版本中未曾更改过的设备在基本版本中的任何变化均参与计算。
PowerStation提供了一种方法，用于对修订版本相对基本版本的变化差进行标志。这些标志在项目视图中以绿色显示。在如下所示的示例中，Gen3标志为其参数不同于基本版本参数的一个设备。还请注意，Cable（电缆）部件以绿色标记，并且在其后还有一个整数2，其含义为，该修订版本中有两条电缆的工程电气参数不同于基本版本的工程电气参数。 注意： 在基本版本中不存在的设备在修订版本中也不存在不能清除 第48 页
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基本工程电气参数版本可以将一修订版本合并到基本版本中或是其它修订版本中.在将基本版本合并到某一修订版本时，该修订版本会被删除，亦即该修订版本相对于基本版本无变化差，当在使用修订版本时，不能保存或者关闭工程项目
以上这三部分以正交方式组织起来，在建立和运用PowerStation数据管理及分析计算中提供很大的方便。利用图形显示、联接方式和工程电气参数版本的概念，可以使用一个数据库生成许多不同的配置（联接方式）和不同的电气参数的电力系统运行方式，用于全面地分析其特性和性能。这意味着没有必要复制许多的数据库，就可以满足不同系统状态和“操作预演”（WhatIf）的分析计算等。
4．2对实际电网的计算（113）
利用Powerstation对实际电网进行计算，计算结果如下：
1．首先点击Powerstation软件，建立新的工程，将出现图4-17。
图4-17
2．点击按钮可出现下图4-18。
Username：可以任意。
Full：可以命名你所制的图的名称；Descripti：可以描述工程的类型，用途等。
另可修改访问等级，建议管理员模式。
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图4-18
3．点击按钮可建立新的工程图4-19。
图4-19
在OLV1区域可作图。
第50 页
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4．点击工作模式工具条上的编辑模式按钮，如图4-20。
图4-20
5．在单线图上添加所需负荷、传输线路，电容器，变压器等
单击右侧所需要的负荷、传输线路，电容器，变压器等拖至OLV1中，如图4-21。
当把连线把它们连接起来时图可变亮。
也可使用复制OLV1图中的相同参数的负荷、传输线路，电容器，变压器等。命令相同于一般。
在确定参数，正确连接完成后可如图4-22（部分）。
第51 页
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图4-22
6．将传输线长度输入，如图4-23。
图4-23
传输线描述：导线是什么类型，输入长度，单位可以据而定，投运，退出，输
入ID 等。
7．将等值电阻值输入，如图4-24。
第52 页
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可在 栏中左右修改其他线路的数据。
图4-25
其他负荷类似，线路同样等效为电阻输入阻抗值。
在Winter load,Summer load,Backup中输入你该用户用掉的负荷及功率因
数等。 第53页
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注意：在输入数值时要注意单位的变化。
9．点击将出现如图4-26。
在点击出现如图4-27。
-
图4-27
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选定你所计算分析的模式，当前我们在Powerstation中把负荷分为
Winterload,Summer load,Backup 三种模式。上图选定
。
注释：本文指定Winterload,Summerload,Backup 分别为：最高负荷率，
全年负荷率，最小负荷率。
10．最后可点击进行计算分析，如图4-28。
图4-28
11．点击察看报告，如图4-29。
第55页
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压合格率达不到90%。该县地貌以水网化平原圩区为主，因此农网负荷性质具以下一些特点：
（1）多样性。负荷种类有照明、排灌、动力及工商业的综合负荷。照明在时间上比较集中，动力多为中小型电动机，负载率低，自然功率因数低。
（2）分散性。负荷分布广、线路长、容量小、数量多及供电距离长短不一。
（3）波动性。负荷昼夜变化较大。如照明多在晚上，动力多在白天，综合负荷有开有停，峰谷差别较大。
（4）季节性。灌溉在旱季，排涝在雨季，收获期及其后的加工用电负荷也较为突出，年峰谷差也较大。
尤其是在负荷高峰期，无功补偿出现明显不足，造成电压低、电能质量差， 线路损耗大。
第56页
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三、解决问题的方法与策略
《国家电网公司农网“十一五”科技发展规划纲要》对线损率及电压合格率提出了明确的要求：“……中压综合线损率降到9%以下,低压线损率降到11%及以下。10kV母线功率因数达到0.95以上的目标。”
《某省电力公司县级电网发展指导意见》也指出电网建设改造应以提高供电能力、供电质量和节能降损为目标。
（1）对运行指标的要求
建设改造后的电网主要运行指标应达到：供电可靠率99.6%以上，电压合格率90%以上。高中低压配电网综合线损率(含配电变压器损耗)不大于8%；低压配电网线损率不大于10%。
（2）无功补偿的策略
无功补偿应坚持集中与分散相结合，以分散为主；高压与低压相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主，尽力做到无功就地平衡。
（3）对功率因数要求变电所主变压器二次侧功率因数在0.90及以上；10kV出线功率因数在0.90
办法》以及国家电网公司《农村电网建设与改造技术导则》中有关无功补偿的
规定，结合该县农网发展的实际情况确定无功优化配置原则与标准如下： 1．农村电网无功补偿的原则和方式
（1）农村电网无功补偿的原则为：统一规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。
（2）农村电网无功补偿的方式为：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主。
变电所集中补偿装置的容量应占总补偿容量的1/3；线路分散补偿占2/3。（3）电力部门补偿与用户补偿相结合，高压与低压补偿相结合。
无功功率大约有50~60%消耗在用户设备上，因此在用户处根据配电变压器所带负荷的大小，配置低压电容器，可以更有效地减少低压网络上的无功电流。
第57页
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（4）全区平衡与分散平衡无功电力相结合。
2．无功补偿的标准
新建用户的功率因数(按最大负荷月的平均功率因数)标准：
高压供电的工业及装有带负荷调整电压设备的用户，功率因数应在0.95以上。5MW
以上的用户应在0.9以上。100kVA以上的用户要达到0.85。
3．无功补偿的容量范围
（1）110kV 变电站补偿容量按主变压器容量的20%装设，新投运或轻载的变电站按所带负荷的20~25%配置。
（2）35kV农村变电站按主变压器容量的20%或所带负荷的30%设置。35kV城镇变电站按主变压器容量的15%设置。
（3）10kV配电线路按配电变压器容量的10~30%或根据实际情况补偿无功，对线路长、负荷重、压降大的线路应进行重点补偿。
（4）用户补偿。凡装机容量100kVA及以上的工商业用户，均应装设电容器补偿。鼓励50kVA工商业用户根据实际情况采用定量补偿方式补偿无功。 （5）5kW及以上的交流异步电动机应进行随机补偿，其补偿容量依据电
（一）无功优化工作流程
1．第一阶段：原始数据收集
（1）摸清每条10KV线路供电半径、导线型号、导线长度、拓扑关系、配变容量、无功补偿装置的补偿方式、补偿容量、投运情况。
（2）获得上一年度每条10KV线路总的日负荷报表、月平均电量、功率因数，各公用变压器、专用变压器的月平均电量，统计上一年度每个变电站的最大负荷月的10KV母线功率因数和35KV侧功率因数。
2．第二阶段：确定优化方案
（1）将运行状况的线路列入改造范围。
（2）应用无功优化软件进行计算，根据计算结果，确定低压无功补偿的公用变名称、补偿容量、补偿方式。并根据需要在10KV线路上合理选点加装高压无功补偿装置。
3．第三阶段：实施优化方案
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安装低压无功自动补偿或10KV高压补偿装置并建立台帐。为跟踪无功补偿效果，应通过调度自动化系统监控以下参数：
（1）10KV所有线路功率因数；
（2）对加装补偿前后的线路功率因数、负荷、电压情况进行记录，前后比较；
（3）在最大负荷时每条10KV线路出现最大负荷时的功率因数、电压； （4）在最大负荷时变电站的35KV侧功率因数，10KV母线功率因数： （5）在最大负荷时系统运行方式及110KV、35KV变电站电容器投入情况及变电站补偿容量。
4．第四阶段：方案总结比较
通过对第三阶段的工作进行总结，进行无功补偿前后效益的分析比较，选择更为合理的补偿方式及补偿容量，为下一步工作做好准备。
（二）无功优化计算方法
1．建立数学模型 （1）利用无功优化软件对10KV出线原始参数进行图形化建模。
线路 台区
图4-30无功优化软件图形化建模示例（113线路局部）
率。 | （2）根据运行数据进行统计计算以获得各配变在不同运行情况下的负荷 |
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表1负荷率输入表（113线路部分配变）
-
配变
名称型号
容量
最高 负荷率（%）
平均负荷率（%）
最低负
荷率（%）汪维油厂
S9
100
18
13
4
王垛
S7
50
47
43
14
卫星
S9
100
21
18
5
五墩
S9
100
20
18
6
夏垛
S7
100
46
43
13
新沟
S9
100
22
21
6
（3）将已有的补偿电容器的有关参数输入无功优化软件。
容量
配变 补偿
（1）计算潮流计算，求出各种负荷情况下的总功率、有功、无功、功率因数、节点电压、支路潮流、有功损耗、无功损耗等值，并与实际运行情况进行比对。
（2）进行无功补偿规划方案的比较，选择可行方案。
（3）进行相应的效益评估。
（4）确定优化方案及相应的实施方案。
四、无功优化优化方案示例
以113为例，说明无功优化方案的确立过程。
（一）．负荷情况
1．本线路配电变压器总台数为56台，总容量为5200kVA，其中公用配电变压器56台，总容量为3493kVA；专用配电变压器23台，总容量为3365 kVA。
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2．本线路供电半径：5km
3．本线路2005年度月平均电量kWh，最高月电量为kWh，其中公用配电变压器月平均电量为kWh，最高月电量kWh；专用配电变压器月平均电量66709kWh，最高月电量75492kWh。
4．每日较高负荷供电时间14小时。每日较低负荷供电时间10小时。6、7、8月为较高负荷月。
5．该线路属于类型农村台区线路，未进行补偿时，台区配变高压侧的最 ，配电变压器容量以50、80kVA 居多，且较高负荷低电压为额定电压的95%。
供电时间的负荷率多在20%~40%之间，较低负荷率多在5%~15%之间。
（二）无功优化具体策略
1．首先考虑采用低压补偿，按照负荷统计结果，通过优化计算，选择容量在80kVA以上，负荷率较高的公用变压器进行低压动态补偿。并某些公用变压器上进行固定补偿。
达到0.9以上。2．通过力率考核等方法，鼓励专变用户进行无功补偿，要求其功率因数
网发展的需要。
4．进行合理调度，采用高压固定补偿、高压动态补偿、低压固定补偿、低压动态补偿以分别满足不同季节，不同月份，不同时段的需要。保证本线路的功率因数在一个较高的水平上。
（三）无功优化计算结果及经济性比较
补偿方案的说明：
方案1：公用配变低压侧未装任何无功补偿装置。线路上未装高压补偿装置。
1.1.1113线(方案1)较高负荷时.如图4-32(由于图太大故截取部分以供参考)
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图4-31
1.1.2 根据方案1得到的负荷率.如图4-32
图4-32
1.2.1113 线较低负荷时.如图4-33(由于图太大故截取部分以供参考)。
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图4-33
1.2.2根据113线较低负荷时得到的负荷率如图4-34。
图4-34
方案2：有选择的公用配变低压侧设无功补偿装置。线路上不装高压补偿
装置。
2.1.1 113 线(方案2)较高负荷时.公用配变低压侧设无功补偿装置全投。 如图
第63页
毕业设计说明书（论文）4-35(由于图太大故截取部分以供参考)
图4-35
2.1.2 根据方案2 得到的负荷率.如图4-36
图4-36
2.2.1 113 线(方案2)较低负荷时.如图5-37(由于图太大故截取部分以供参考) 第64页
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图4-37
2.2.2根据方案2得到的负荷率.如图4-38。
图4-38
方案3：装设高压无功补偿，补偿容量为100~300kvar。固定补偿100kvar，动态补偿200kvar，投资金额为9万元。
113 线(方案3)较高负荷时，公用配变低压侧未装设无功补偿装置；
在宏春台区附近高压侧（45~46线之间线杆处）装设100kVar电容器。如图
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毕业设计说明书（论文）4-39。
高压
补偿
3.1.1 根据方案3得到的负荷率.如图5-40。
-
图4-40
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3.2.1113 线(方案3)较低负荷时.如图4-41(由于图太大故截取部分)。
图4-41
3.2.2 根据方案3得到的负荷率,如图4-42。
图4-42 方案4：有选择公用配变低压侧装设无功补偿装置的基础上，在线路上装设高压无功
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补偿，补偿容量为100~300kvar。固定补偿100kvar，动态补偿200kvar。
113线(方案4)较高负荷时，公用配变低压侧全部装设无功补偿装置；
在方案2的基础上，于宏春台区附近高压侧（45~46线之间线杆处）装设100kVar
电容器。如图5-43。
图4-43
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图4-44
4.2.1113 线(方案4)较低负荷时.无功补偿按表2投切。如图4-45(由于图太大故截取部分)。
图4-46
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表2较高负荷时补偿方案及效果比较
-
方案
总负荷
较高负荷时总功率
(kVA)功率因数
较低负荷时
总功率
(kVA)功率因数
1 无低补,高补
985
84.58
198
84.93
2 有低补,无高补
980
94.72
178
96.78
3 有高补,无低补
990
95.06
170
97.10
4 有高补,有低补
980
97.34
174
99.13
表3经济性比较
|
（四）．结论
方案4为最佳方案。
五、经验总结。
1．不同季节、不同负荷性质、台区配变（集中、分散）对高补布点的影响。
2．大量的小容量的专变对功率因数的影响
3．夜间的谷负荷对功率因数的影响。
30kvar2000+30*kavr
30000+50*kvar
5~7 折旧 第70页
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第五章结 论
随着我国电力工业的迅猛壮大，电网逐步扩张，电力负荷增长很快，电压等级越来越高，电网、发电厂以及单机容量也越来越大，电网覆盖的地理面积在不断扩大。但是，由于地理环境、燃料运输、水资源及经济发展规模等诸多因素的影响，致使电源(发电厂)分布不均衡，要保证系统的稳定和优良的电能质量，就必须解决远距离输电、电压调节及无功补偿等问题。
电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，可以说，电压问题本质上就是无功问题。解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。
本文着重对线损以及线损管理进行阐述，介绍ETAPPowerstation 的应用
在设计之初，我针对课题对线损网损以及线损管理进行了系统的研究，了
以及对实际网络进行无功优化的演示。
配网参数的取得在Powerstation对配网的计算中是非常重要的一部分所以本文对如何取得配网参数进行了详细的阐述。对于配变参数，不仅介绍了参数如何计算还对国际和国内的算法进行比较。
最后按照老师的要求应用Powerstation软件对实际配网进行无功优化，并对优化后的结果进行分析。得出结论一：无功补偿可大幅度提高电网的利用效率，有效地提高了资源利用率，并可取得相当可观的经济效益。结论二：在取得配网各参数的基础上利用Powerstation软件可简单快捷地对实际配网进行无功优化节省了大量的人力物力。
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致 谢
通过近四个月的毕业设计，我将大学所学习到的知识进行融会贯通。并根据书本知识与EATPPowerStation软件相结合，在韩老师的指导下完成了配网无功优化的研究。在这里，首先要衷心感谢我们的指导老师——韩笑老师。韩老师治学作风严谨、学术知识渊博；授课艺术生动活泼、工作态度精益求精。在韩老师孜孜不倦的尊尊教导下，我们顺利地完成了毕业设计工作。同时，还要对同课题组的陆海滨同学表示感谢，共同协作是完成高质量设计不可或缺的元素。我们要感谢南京工程学院和电力工程系各位老师这四年来的培养，教育和关心。最后，要感谢毕业设计小组的全体同学；感谢大家四个月的团队协作中对我们课题的支持和帮助。
二○○六年六月五日于南京工程学院
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参考文献
ETAPPowerstation4.7 用户手册
ElectricPower Systems B.M.Weedy John Wiley & Sons1972电力系统稳态分析
线损知识问答
配电网损计算
变压器修理技师手册
电力负荷预测技术及其应用
电力系统基础
变压器经济运行
网损微增率的计算
电气工程专业毕业设计指导
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