２Ｑ Ｑ：Ｑ （王） Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工业技术 ｌＯｋＶ高压配电网无功补偿技术分析 沈翠珊 （佛山市中安电力消防科技工程有限公司，广东佛山５２８０００） 摘要：无功补偿是提高电网功率因数、提高供电效率和改善供电环境的重要举措，目前在城市ｌＯｋｖ配电网中得到应用。本 文阐述了ｌＯｋｖ高压配电网无功补偿方案的现状，并提出了单节点无功补偿及多节点无功补偿的实现方法，可供类似研究工 作参考。 关键词：高压配电网；无功补偿；多节点；最优控制 中图分类号：ＴＭ７１ 文献标识码：Ａ 随着我国社会经济建设的快速发展， 人们ｔ３常生活及工业发展对电力的需求 日益增加，同时也提高了电力系统供电 的安全可靠性的要求。ｌＯｋｖ高压配电网 是城市电力系统的重要组成部分，对促 进城市经济发展具有重要的作用。而无 功补偿作为改善城市电力环境、提高供 电效率的重要举措，其主要取决于配电 网无功潮流分布是否趋于合理，这不仅 关系到电力系统供电质量的优劣，而且 还会影响到配电网运行的安全可靠性。 最优的控制效果。补偿的数学模型为 合理的无功补偿点和补偿容量的选择， Ｑｃ＝ＰｔａｎＯ， 能够提高配电网的电压稳定性，避免大 式中：Ｑｅ为补偿电容所需容量；０为 量无功的远距离传输。 负载阻抗角；Ｐ为负载功率。 １智能型单节点最优无功补偿的实 最优控制问题可表示为 现 ｍａｘＳ＝ｃｏｓＯ．０＜ｃｏｓ０≤１． 由 一 舀 当现场是三相平衡比较好或者是负 荷较小不太重要的节点时，可以采用单 ｓ．ｔ．Ｑ ｃ＝ｎｌ△Ｑｃ，ｎｌ＝Ｏ，１，２，Ｌ（１） 式中：０为负载阻抗角；Ｑ ｃ，△Ｑｃ 片机为核心的控制器，运用线形规划的 分别为补偿电容器实际投切容量和在用 控制算法控制投切电容器的容量，达到 通断率控制下的最小单位容量；ｎｌ为投 切电容器组数。 式（１）为带等式约束的优化问题，且 晖 ～ 臣杰星 … 至 童圆 约束条件为离散量，因而不宜直接求解。 但由于最优控制目标集不是一个点，而 是一个区域，故可进行适当变换后求解， 得出最优控制规律为 ｍｉｎ—Ｑｃ。ｎｌ△Ｑｃ一，ｎ１：０，１，２，３，Ｌ （２） 根据式（２）进行量化，然后按量化后 的控制量投切电容。功率因数补偿采用 反馈控制。在实际情况下，可根据具体问 题在实现方法上作进一步的改进。 （１）补偿电容采用步进控制以提高控 图１多系统协同工作原理图 制精度。一般可在得出需投切组数ｎｌ后 压测试，也可以直接采用工作介质对容 器实施加载。对活动性缺陷，在加载过程 中用多个声发射传感器对压力容器壳体 进行整体监测，以发现活性声发射源， 然后通过活性声发射源进行表面和内部 缺陷检测，排除干扰源，发现压力容器上 存在的缺陷。对已知缺陷进行的活性评 价是在加载过程中对已知缺陷进行声发 射监测，如果在整个加载过程中缺陷部 位无声发射定位源产生，则认为缺陷是 非活性的；反之，如有大量声发射定位源 信号产生，则认为已知缺陷是活性的。 ２发展趋势 容器无损检测是一种现代化应用技 术，传统的无损检测方法是无损探伤 （ＮＤＩ），之后发展到了到无损检测（ＮＤＴ）， 随着科技的进步，无损评价（ＮＤＥ）也逐渐 应用到了无损检测领域，现今，无损检测 技术已经迈向了自动无损评价（ＡＮＤＥ）和 定量无损评价（ＱＮＤＥ）的方向，在未来的 发展中，纳米材料、微电器等设备的无损 检测也会更加现今，无损检测领域还会 得到更大更广的发展。 结语 在众多无损检测技术中，无论哪一种 检测方法都不可能完全的万无一失。所 以在实际工作中，对设备实施无损检测 时要采用多种方法联合检测，做到取长 补短，进而检测出更多的设备损伤，充分 掌握设备的实际情况，避免设备损伤带 来的损失。例如，超声波对裂纹缺陷探测 灵敏度较高，但定性不准；而射线对缺陷 的定性比较准确，两者配合使用，就能保 证检测结果可靠准确。 参考文献 【１】李景辰，等编．压力容器基础知识【Ｍ】． 北京：劳动人事出版社．１９８４． 【２］ＡＳＭＥ Ｂｏｉｌｅｒ＆Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ 【Ｓ】． 【５］ＧＢ１５０，钢制压力容器【Ｓ】． 【６］ＪＢ４７３０ １９９４，压力容器无损检测【Ｓ］ 【７］￣ｘ，Ｊ－ｊ田，周裕峰，段庆儒，等．现场压力 容器检验的声发射源【Ｊ］．无损检测， １９９９，２１（７）：３２１－３２５． ［８］沈功田，段庆儒，李邦宪．压力容器声发 射技术综述［Ｊ】．中国锅炉压力容器安全， ２０００，１６（２）：５－９． ［９］杜波夫．金属磁记忆法诊断管路、设备 和结构［Ｒ】 Ｅ京：锅炉压力容器检测研究 中心，２００２． ［１０】任吉林，等．金属磁记忆检测技术［Ｍ】． 北京：中国电力出版社。２０００． 【３】日本高压气体保护法【Ｓ】． 【４］１９９７／ＥＵ，Ｐｒｅｓｓｕｒ ｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｉｒ ｅｅ－ ｇｖｅ［Ｓ］． －１２２－ 中国新技术新产品 垫 ３ Ｑ： 王） 工业技术 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 一次投入，但由于存在实际电容值与标 为ａＱｅ，Ｏｒ＝１，２，３，Ｌ；Ｑｅ为单位电容所提 称值不一致，且在运行中电容器可能损 供的无功功率； 为第ｉ个节点的第ａ个 ＝坏等因素，可能产生控制误差，同时也容 状态。当寻优到第ｉ个节点时，称为第ａ 箍（ 暑 ２蓦 ．（７） 易造成对电网的冲击过大。所以，在实际 个阶段，若其电容量ａｉＱｃ为一可能的最 式中： ｎ为节点ｉ和ｆ到变电所２条 运行时，采用步进控制，即每个时间间隔 优值，则记ｃ 为第个节点的一个策略，代 潮流共有路径中的电阻；Ⅳ为当节点，补 投切一组电容器，直到ｎｌ组投切完毕为 偿时，补偿电流流经的各线段。止。 价为，所有可能的ｉ构成节点ｉ的一个 节点ｉ因补偿ｉｑｃ后，在变压器铁心中功 （２）优化时间控制。在步进投切电容 子策略Ｉ Ｇ ｌ。ｋ个阶段全过程即寻求一 率损耗的减小值为 器时，采用不等距时间控制，先以较小的 时间间隔ｔ。完成前。ｎｌ一１组电容的投 条最优策略路径，使得Ｅｍｏｘ＝ ＝ｍ ｃ ：Ｊ Ｊ 童堡 切，等待一段时间ｔ２后，观察电网各项参 电能损耗节约值最大，即 数，确认可继续投切电容器后，计算通断 忽略局次坝后得 率，再完成最后一组电容器的投切工作。 ＝这样，在保证控制精度的同时，提高系统 妻（ ＋ ）＝喜ｆ ＝喜ｃ ＋ （４） Ｐ －２荟Ｐ ， 动作的快速性，实现精度约束下的智能 型最优时间控制。在实际控制中，电容容 式中： ：，Ｅ：为线路和变压器在节 量随电压变化而波动，电容分级的量化 点补偿后的电能损耗减小值 ， 为投 所以 误差△Ｑ 也是变化的，可由下式确定 入ａｉＱｃ。后，属于节点的各线段功率损耗 △Ｑ ＝△Ｑ（Ｕ／ＵＮ）２（３） 减小值和每台变压器损耗减小值。 ｒ｛器【： 一：蓦崛 式中：△Ｑ是额定电压为时的量化误 电压约束条件为 ≤ｕ≤ ，当节 １器０弘 ｝ｆ，角 Ｊ．’ ㈤ ” 差；ＵＮ为实际电压。控制器根据电压变 点数目很大时，上述问题的求解将变得 化自动修正量化误差，使得每次控制误 十分复杂。为简化算法，须将方程做一定 差小于ＡＱ＇／２。当电容己”加满”或”减空” 转化。工程上可以认为上述问题必定存 状态ａｉ的最优策略为誓＝Ｄ，在工 而仍需增减电容时，控制器将输出最大 在解，并且任一均在一条可能存在的路 程误差允许范围内解之，得‘ 或最小值，从而避免了由于执行机构产 径下使达到局部最优。因为在Ｊ条支路 生误动作而对电网造成的冲击。 上，每一级投入的电容主要减少上一级 ｌ（羔Ｑ 一 ｎ，（Ｉ 虬一 走Ｊ。（ ） ２多节点协同无功补偿最优控制的 的无功电流，就其下一级而言没有起到 实现 降损作用，故寻优从电网末端开始。 结语 为实现系统间的协同工作，要进行必 设第 — 阶段寻优完毕，已投入无功 通过对ｌＯｋｖ高压配电网无功补偿技 要的数据传输。设计的系统采用无线通 功率艺幔，近似地用额定电压计算电压 术的深入分析，可以得出以下几点结论： １ 讯模式，通过控制器的串行通信口并结 增量 ①对于单节点，采用最优控制后，能够对 不同的控制器做出最优决策，并且系统 合调制解调器对数据进行可靠的传输。 △ ：兰 具有较好稳定性、抗干扰能力和可靠性； 用户可以设置串行口的通信参数，如通 ｌＯ ②对于多节点，若全部节点的拓扑关系 信端口、波特率、奇偶校验、数据位、停止 位等，也可以对网络参数如接收控制器 式中，为节点ｉ和 到变电所２条潮 已知时，各个控制器只需要零时刻的采 或控制器组列表等进行设置。通信数据 流共有路径中各线段的电抗。 样值及相邻控制器的参考值就能够独立 均以字符串的形式进行传送，通信数据 电压约束条件可表示为 寻求最优控制。 参考文献 格式为： （１）传送数据时间共１６字符，数据格 Ｕｍｉｎ≤ ＋∑ＡＵ．＜Ｕｍａｘ， ［１】袁贵中．１Ｏｋｖ配电网无功补偿技术分 析［Ｊ］．电源技术应用，２０１２（１０）． 式为ｙｙｙｙｍｍｄｄｈｈ：ｎｎ：ＳＳ； （２）发送数据的控制器名称和地址占 由此可求出节点的可能状态集。若 『２１邓孟．１Ｏｋｖ配电网无功补偿优化及分 析［Ｊ］．科技致富向导，２０１２（０２）． 用１６字符，不够１６字符则用空格填充， 原网流过第段的无功功率为Ｑ，当 —ｊ阶 初次运行时字符位全为”１”，表示采取广 段电容器投入后，流过同一线段的无功 播的方式； 功率为Ｑ ，则 （３）发送数据的控制器所在电网的参 Ｑ ＝Ｑ 一∑ａ］Ｑ ， （６） 数，包括电网电压、电流、频率、功率因 数、运行温度、本身的补偿容量等； 此时第 段线路的功率损耗为 ｆ４）系统的设定参数，包括电压限值、 Ｐｉｔ墨 风ｘ １０ ３， 电流限值、功率因数给定值、投切时间 ．等； （５）必要的校验位、标志位、应答位， 式中，Ｒ 为第ｎ段电阻。 采用冗余校验码和发送、确认的方式提 若节点ｉ处于状态，则 高系统传输数据的可靠性。 。Ｉｔ．一 ：咝 ．当系统进入协同工作方式后，由多系 Ｕ ！ ¨ｎ １０－ｓ，统经过协商确定１台主机由其通过最优 算法确定各个单机的负荷分配。其协同 故有 工作原理如图１所示。 Ｐ： （２ “一 ）％ 整个系统的多节点最优控制问题可 表述如下： 设己选择个补偿点，每个点的补偿量 将式ｆ６ｊ代人，得 中国新技术新产品 一１２３—
