毕业设计（论文）--配网无功优化研究.doc

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1、毕业设计说明书（论文）目 录前 言1第 一 章 配网线损以及相关计算算法411 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612 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1521 无功电源的优化153.1.1网损微增率准则162.1.2无功电源的最优分布1822 电网电压标准1923无功补偿规划原则202.3.1无功补偿的原则202.3.2按电压原则进行补偿222.3.3按经济原则进行补偿232.3.4无功补偿优化2324无功补偿容量的配置232.4.1用户的补偿容量232.4.2 22OkV 及以下地区电网无功补偿容量配置

2、242.4.3 500( 330 )kV 电网无功补偿装置配置242.4.4电缆线路电抗器的补偿24第三章 配网参数的取得2631配变参数的取得2632国际上取得配变参数的方法2933 输电线路参数的取得31第四章 利用ETAPPowerstation软件实现配网无功优化3741 ETAP 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3842 对实际电网的计算（113）49第五章 结 论71致 谢72参考文献73第1页前 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

3、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、物力，取得

4、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联系起来。因此，简便、快捷、有效的线损分析方法的研究将有利于找出影响线损变化的各种因素，掌握线损的变化趋势，改进线损管理工作，摒弃粗放管理，更好的应用定量的、可操作的、可考核的科学的管理方法，把不合理的电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

5、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。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

6、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

7、，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。无功补偿的原则是：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，具体内容如下。 总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、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

8、，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

9、补偿以前cos=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cos=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数）。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。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

10、化后实际效益。第 一 章 配网线损以及相关计算算法11 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

11、的过程中，也要产生功率损失。电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率要尽可能的小。线损率是一个动态指标，其大小决定于电网结构，技术状况，运行方式和潮流分布，电压水平以及功率因数等多种因素，它不仅仅反映一个电网的运行管理水平，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

12、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

13、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：（1）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;（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；（1）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铜损。（2）输电线路，配电线路大的铜损；（3）调相机，调压器，电抗器，

14、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；（6）供售电量抄计时间不对应；（7）统计线损和理论线损计算的统计口径不一致，以及理论计算的误差等。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，

15、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） 原有的功率因数；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

16、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。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，

17、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：（1）

18、由于供，售电量抄表时间不一致，一年中1月，3月，5月，7月，8月，10月，12月供电量均为31天，而轮抄户以及非月末24时抄表的用户售电量如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23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）

19、；（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；（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）100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1.21.3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： （1-2）

20、 （1-3）式中 、电流的有功分量和无功分量； 、额定有功功率和无功功率；、额定频率和实际频率。有功功率损失的计算： （1-4）当负荷功率因数在0.80.85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）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

21、减少，从而使利润增加。12 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024h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

22、图；b 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；c 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失；d 互感器、电度表、电容器等设备参数及接户线长度等等。运行数据：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024h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

23、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。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，通过此元件的电流为，则该电力网元件电阻一天24h内的电能损失值按下式计算： （1-5）由于负荷曲线

24、的解析表达式不容易获得，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。设代表日24h的负荷电流实测值为、。则上式变为 （1-6）式中 代表目的均方根电流，A； 实际负荷电流，A； 、实际有功、无功功率，kW、kvar；、实际有功、无功电量，kWh kvarh； U线电压的平均值，kV； 代表日全天的损失电量，kWh。全天理论线损电量：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

25、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。 （1-7）式中 、分别为代表日电流、功率、电量的平均值； 、分别为代表日电流、功率、电量的均方根值； 等效系数或称形状系数。代表日的损失电量： （1-8）计算线损所用的等效功率比平均功率大，大的部分就是方差值。等效功率=平均功率等效系数所以上式可写成： （1-9）式中 实际平均电流，A；T实际时间，h；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： （1-10）总结分析若干种不同形状的负荷曲线得出等效系数 （1-11）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

26、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，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： （1-12）式中 n配电线路；、i线段的首端电压、电流、电阻、视在功率、有功功率、无功功率；、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，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，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

27、某一时段的电量，因此，如想要根据有功电度数进行等值电阻的计算及相应线损的计算，必须有如下的假设：（1）各结点的电压相同，不考虑电压降。（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）： （1-13）简化后的等值电阻计算公式为：农电专递 （1-14）式中 I线段的有功功率电量，T为计量时长；总电量， ，T为计量时长。由2-3式可知Req分子=Ni*Ai2*Ri （

28、1-15） Ri=r*L （1-16）由（1-4）、（1-5）式，可得 （1-17）把 ， 代入（1-6）式后得 （1-18）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）式所求等值电阻存在误差，且低压配网中电压降越大，误差值越大；（3）由（1-12）式可见，线损的大小与功率因数的平方成反比，因此，（1-14）式所求等值电阻存在误差，且低压

29、配网中功率因数越小，误差值越大；根据等值电阻，求理论线损的公式为： （1-19）式中 损耗电量， 根据总电量计算所得平均电流，单位为A。，T 为计量时间，如以月计，T 即为月供电时间；负荷形状系数；计量时间，如以月计，T 即为月供电时间。理论线损率为： （1-20）实际线损率为： （1-21）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26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

30、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。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

31、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。 ( 3 ）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，提高输电系统稳定性，接在中间点的同

32、步调相机或静止无功补偿器，也要向系统输出无功功率或吸收无功功率。 ( 4 ）即使所有的负荷都做到所需无功功率全部就地补偿，系统元件传送有功功率时，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。无功潮流的优化就是在满足电网调压要求的条件下，使线路有功功率损耗最小的无功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。21 无功电源的优化无功电源的优化分布或无功

33、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。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 ，或者说决定于各无功电源 。上述无功功率变量下标 i 表示节点号， 是发电机，调相机或电容器等无功电源发出的无功功率。目标函数是的函数，可写作。 （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 （2-2）各节点的无功平衡方程为 (2-3)式中 节点无功

34、负荷功率； 电网无功功率的总损耗。不等式约束条件为节点无功电源及电压的上下限，即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 (2-4)式中拉格朗日乘子。拉格朗日函数中有 n + 1 个变量，即 n 个。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 i=1，2，3，n (2-5) (2-6)式(3-7)可写成下面的形式 i=1，2，3，n i=1，2，3，n (2-7)从而得到无功功率

35、最优分布的条件为 (2-8)式(2-8)中是i节点注入无功功率变化时有功功率损耗微增率， 是i节点无功功率变化时无功功率损耗微增率,是无功功率网损修正系数。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 (2-9) (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，如节点注人无功电源 的上、下限，若该变量逾越了它的上

36、、下限，就可取它的上限或下限代替变量，该量不再变化，即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节点的无功功率和 PV 节点的电压大小。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、网损微增率计算和计算。根据求得的各节点的用无功功率网损微增率修正的有

37、功功率网损微增率，调整认及 。其调整原则是，修正后的有功功率网损微增率大的节点应减小无功电源发出的无功功率或降低电压，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大或减小比较少，所以减小其无功电源有利于减少有功功率网损；而修正后的有功功率网损微增率小的节点应增大无功电源发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

38、节点的可能已抵达它们的上限或下限。 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。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。近年来，非线性规划，如牛顿法、梯度法、共扼梯度法、Powell 法、DFD法以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。22 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2 002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

39、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。 ( 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-37；事故

40、后为系统额定电压的士10。( 4 )为保证各类用户受电端的电压质量，规划设计中必须对潮流和电压水平进行核算，电压允许偏差值的范围见表 3一1 。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39936IV ，照明220v为231209V 。220kv 母线电压允许偏差值在-37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21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220KV2354002134007%-3

41、%110KV1177001067007%-3%35KV37450339507%-3%中压10KV1070097007%-3%低压电力380V4063547%照明220V2311985%-10%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22KV1.5312110KV253535KV24.51.54.510KV及以下2448其中：110KV线路 配电变压器 低压线路（包括接户线）241.53 2.55( 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。 ( 7 ）冲击负荷及波动负荷引起

42、电网电压波动、闪变，必须满足国标电能质量一电压波动和闪变（GB123262000）的规定。23无功补偿规划原则2.3.1无功补偿的原则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。 ( 2 ）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 ) 220500kV 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应按系统的条件和各自的特点全面研究决定。( 5 ) 330500kV 电网的受端系统，应按输人有