论配电网无功优化
论配电网的无功优化
摘要：当今，电力已作为现代社会的主要能源，与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系，越来越多的用户对电压质量提出了更高的要求，如何提高电压质量已经成为电力企业的一个重要目标，而其中无功优化又是提高电压质量的重要手段。关键词：
电压质量；配电网；无功补偿；线损；优化
中图分类号：f253.3 文献标识码：a 文章编号：电压质量是衡量电能的主要质量指标之一。电压质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农业生产具有重大影响，无功则是影响电压的一个重要因素。对确定规模的10 kv配电网络终端系统，无功过剩时一方面会提高系统运行电压，导致运行中的用电设备的运行电压超出额定工况，缩短设备的使用寿命；另一方面，无功过剩也会影响线路传输的安全稳定性，导致系统的输送容量下降，给电网运行调度带来不利的影响。而系统无功不足时，一方面会降低电网电压，另一方面，电网中传送的无功功率还增加了电能传输时的网络损耗，加大了电网的运行成本, 电力系统无功潮流分布是否合理，不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣，而且还直接影响电网自身运行的安全性和经济性。因此，解决好配电网络无功补偿的问题，优化无功，对电网的安全性和降损节能有着重要的意义。 1 无功与线损的关系1）计算：
△p=（p2+q2）/u2r=p2/u2cos2φ（1）式中△p—有功功率损失；u—网络电压；p—有功功率；q—无功功率；p—网络电阻；cosφ
主动配电网运行方式及控制策略分析
主动配电网运行方式及控制策略分析 发表时间：2019-11-08T14:49:47.740Z 来源：《电力设备》2019年第13期作者：韩晓曦[导读] 摘要:分布式能源与新型负荷的逐步推广，深刻改变了电网的组成形式与运行方式，传统的配电网运行控制理论与技术不再完全适用。 (身份证号码：12010219850221XXXX 天津 300000) 摘要:分布式能源与新型负荷的逐步推广，深刻改变了电网的组成形式与运行方式，传统的配电网运行控制理论与技术不再完全适用。为适应新形势的发展，主动配电网加强了对电源侧、负荷侧和配电网的控制，强调对各种灵活性资源从被动处理到主动引导与主动利用。关键词：配电网；控制；分析本文从主动配电网的组成特点出发，结合主动配电网的运行方式分析和控制方式选择，梳理主动配电网的控制方法和手段，提出源网荷互动全局控制中心的功能设计，提出针对配电网运行数据、营销数据及电网外部数据的的数据中心支撑方案，从而支持多种形式能源接入的监视控制与双向互动，支持海量数据的处理与分析决策能力。全局控制中心主要包含全局协调优化、区域协调优化、分布式控制等内容，强调对配网运行的主动控制。通过运维支持服务、协同优 化控制、综合服务等实现全局协调优化功能，通过用能能量管理、电动汽车充电管理、储能管理、分布式能源管理等实现区域协调优化，通过储能、电动汽车、分布式能源等灵活性资源实现分布式就地控制。 1 主动配电网运行控制框架 1.1 主动配电网形态主动配电网重点关注能源生产的配给和综合利用，将其基础框架按照能源生产与消费层、能源传输层、能源管理大数据平台和能源管理应用层四个层面进行考虑。（1）能源生产与消费层为充电汽车、分布式发电、储能设备和“冷、热、电”联产构成的主动配电网能量流层，该层中的用户可是能源的生产者，也是能源的消费者，负荷具备柔性的调节能力。（2）能源传输层为主动配电系统的配电网络，具有拓扑结构灵活，潮流可控、设备利用率高等特点。（3）大数据平台使适应主动配电网特点的服务平台层，包括云平台、大数据处理技术和智能电网服务总线，支持能源生产、传输、消费等全过程的数据存储、分析、挖掘和管理。（4）能源管理应用层要求实现主动配电网各种运行与控制功能，主要有电网运行态势感知、全电压等级无功电压控制、自适应综合能源优化、分布式发电预测、馈线负荷预报、故障诊断隔离与恢复、合环冲击电流在线评估与调控、风险评估与状态检修等，同时是为能源全寿命周期提供优化控制决策和服务的集成调控—运检—营销于一体的智能决策支持系统。 1.2 控制方式选择系统控制方式对系统控制资源有着重要的影响，对系统运行的水平和可靠性起着决定性的作用。主动配电网目前的主要控制方式包括集中式、分散式、分层式等类型。其中，集中式控制利用传感器将网络潮流信息或设备状态数据上传至能源管理系统，能源管理系统利用分层分布协调控单元对分布式电源、开关等设备发布控制指令、管理电网运行。分散式控制通过分层分布式控制单元和本地协调控制器进行协调控制，其中分层分布式控制单元负责区域协调控制，本地协调控制器对本地设备状态信息进行采集，并及时给出控制命令。分层式控制融合了前述两种控制思想，通过部署顶层能源管理系统、中间层分层分布式控制单元和底层本地协调控制器等多层次控制器，进行协同工作，提高配电网管控效率。 1.3 运行控制架构 1.3.1 传统配电网运行控制架构传统配电网是电力系统向用户供电的最后一个环节，一般指从输电网接受电能，再分配给终端用户的电网。配电网一般由配电线路、配电变压器、断路器、负荷开关等配电设备，以及相关辅助设备组成。传统配电网供能模式简单，直接从高压输电网或降压后将电能送到用户。传统配电网中能源生产环节为集中式发电模式，能源传输环节为发输配的能量单向流动，能源消费环节为电网至用户的单向供需关系。 传统配电网运行控制完成变电、配电到用电过程的监视、控制和管理，一般包括应用功能、支撑平台、终端设备三个部分。应用功能一般包含运行控制自动化和用电管理自动化两块内容，实现对配电网的实时和准实时的运行监视与控制。支撑平台为各种配电网自动化及保护控制应用提供统一的支撑。终端设备采集、监测配电网各种实时、准实时信息，对配电一次设备进行调节控制，是配电网运行控制的基本执行单元。应用功能通过运行控制自动化和用电管理自动化完成配电网的运营管理。运行控制自动化主要包括配电SCADA、设备保护、停电管理、电网分析计算、负荷预测、电网控制、电能质量管理、网络重构、生产管理等功能。用电管理自动化监视用户电力负荷情况，涉及用电分析、用电监测、用电管理等环节。支持平台完成包括配电量测、用电量测、图形管理等功能数据的采集、分析、存储等，为系统运行提供数据支撑。终端应用包括电网侧和用户侧两个方面。在电网侧，通过包括RTU、传感测量设备、故障检测装置、馈线控制器等在内的二次设备对并联电抗器、开关/断路器等一次设备进行监察、测量、控制、保护和调节。在用户侧，通过电表等传感测量设备对用户的进行用电计量。 1.3.2 主动配电网运行控制架构与传统配电网运行控制相比，主动配电网运行控制形态考虑全局的优化控制目标，预先分析目标偏离的可能性，并拟定和采取预防性措施实现目标，同时通过互动服务满足用户用能的多样化需求。应用功能方面，通过互动控制模式实现配网系统的统筹优化控制，同时通过互动服务满足用户的多样化用能需求。数据平台方面，构建全网统一模型对所采集全网的各类数据进行数据整合、存储、计算、分析，服务，满足按需调用服务、公共计算服务要求。终端设备方面，充分利用就地控制响应速度快的优势，对配电节点的分布式能源和可控负载协调控制。结束语：
配电网无功优化的分时段控制策略
配电网无功优化的分时段控制策略 发表时间：2019-03-28T09:08:38.737Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：王龙飞 [导读] 摘要：随着我国用电规模越来越大，对于电网的可靠性和安全性提出了各种的要求。 （国网重庆市电力公司江津供电分公司重庆市 402260） 摘要：随着我国用电规模越来越大，对于电网的可靠性和安全性提出了各种的要求。配电网无功优化的分时段控制策略的提出可以改善电压情况，可以有效降低电力能源消耗和保障电压的安全稳定，是未来发展的重要趋势。本文在此对于无功优化的分时段控制方法做了一定的探索，从而更好促进我国电力行业的发展。 关键词：电力行业；配电网无功优化；分时段控制策略 背景： 电力行业的发展对于企业行业的发展起着积极的促进作用，在近几年我国电力行业取得了很大的发展，各种电力技术被广泛应用于我国电力行业，其中配电网无功优化的分时段控制策略可以有效的降低能源消耗，同时能够保障配电网安全可靠性的运行，符合我国可持续发展的原则，是未来配电网重点发展的技术之一。因此无功功率成为了行业研究的重点领域，本文重要是从负荷曲线，将负荷曲线划分不同的阶段进行研究，从而制定最佳的控制策略，在不同的阶段采取不同的策略，从而更好提高供电网络的安全性和可靠性。 1.配电网无功优化的模型 1.1负荷曲线的分段 大多数配电网模型都是在已知的负荷曲线的条件下进行研究的，因为很容易获得负荷曲线，通过分析负荷曲线模型可以分析出当前网络的负荷水平以及负荷曲线的变化趋势以及对于补偿调压动作的限制次数。对于符合曲线分段模型来说，如何划区间对于研究制定重要，划分不同的区间往往制定的策略是存在着很大的区别。但是在分段时要明确自己的目标，采取分时段模型就是通过调整配电网中无功功率的流动来有效降低电网中的有功功率，因此优化目标是有功功率，而无功功率就是变量。在划分去见识是要以无功功率的变化曲线为变量曲线进行有效划分，同时在划分过程中要兼顾无功曲线的变化情况，尽量保持有功曲线和无功曲线在大体走向上保持一致。在理论上，满足无功设备工作的前提下，往往区间划分越细，目标函数的优化效果越好，从而使得有功功率越小。 图1：典型日负荷曲线 如上图1所示的日负荷曲线的无功功率在1天之内的变化情况不大，因此可以将负荷曲线分成简单的两段即可，比如可以这样分15：30～7：30为第一段，7：30～ 15：30为第二段，为了提高分时控制的精度也可以分为3段、4段或甚至是5段。 分段区间和复合点在确定之后，下一步就需要明确各个分段区间的计算方法了，然后根据每一段的优化方法之后，通过将这些段最优的方法进行累加求和就可以得到我们设计的最佳的损耗形势，从而到了这一天最小的运行方案，然后在进行有针对性的控制，从而获得这一天的最佳控制方案，使得有功功率得到最小值。 对于我们要优化的第s段区间来说，可以先假设这区间一共有个典型负荷点要参与优化计算当中，那么这一段的优化区间的目标函数就可以表示为如下的函数表达式，如公式1所示。其中对于两点之间的有功功率本文使用两点之间的有功功率的平均值来近视代替。公式中表示的是两个负荷点之间的时间间隔，而表示的是区间的划分总数。 2.配电网无功优化控制算法 在获得分段区间和目标优化函数和约束条件之后，就可以选择相应的优化算法进行求解过程。本文主要采用的加强的遗传算法，这种算法是在模拟退火的遗传算法（MAGA）的基础上加以改进，同时把前推回推法计算配电网潮流的方法有机结合在其中，构成了我们最终
主动配电网运行方式及控制策略分析
主动配电网运行方式及控制策略分析 摘要:分布式能源与新型负荷的逐步推广，深刻改变了电网的组成形式与运行方式，传统的配电网运行控制理论与技术不再完全适用。为适应新形势的发展，主 动配电网加强了对电源侧、负荷侧和配电网的控制，强调对各种灵活性资源从被 动处理到主动引导与主动利用。 关键词：配电网；控制；分析 本文从主动配电网的组成特点出发，结合主动配电网的运行方式分析和控制 方式选择，梳理主动配电网的控制方法和手段，提出源网荷互动全局控制中心的 功能设计，提出针对配电网运行数据、营销数据及电网外部数据的的数据中心支 撑方案，从而支持多种形式能源接入的监视控制与双向互动，支持海量数据的处 理与分析决策能力。 全局控制中心主要包含全局协调优化、区域协调优化、分布式控制等内容， 强调对配网运行的主动控制。通过运维支持服务、协同优化控制、综合服务等实 现全局协调优化功能，通过用能能量管理、电动汽车充电管理、储能管理、分布 式能源管理等实现区域协调优化，通过储能、电动汽车、分布式能源等灵活性资 源实现分布式就地控制。 1 主动配电网运行控制框架 1.1 主动配电网形态 主动配电网重点关注能源生产的配给和综合利用，将其基础框架按照能源生 产与消费层、能源传输层、能源管理大数据平台和能源管理应用层四个层面进行 考虑。 （1）能源生产与消费层为充电汽车、分布式发电、储能设备和“冷、热、电” 联产构成的主动配电网能量流层，该层中的用户可是能源的生产者，也是能源的 消费者，负荷具备柔性的调节能力。 （2）能源传输层为主动配电系统的配电网络，具有拓扑结构灵活，潮流可控、设备利用率高等特点。 （3）大数据平台使适应主动配电网特点的服务平台层，包括云平台、大数据处理技术和智能电网服务总线，支持能源生产、传输、消费等全过程的数据存储、分析、挖掘和管理。 （4）能源管理应用层要求实现主动配电网各种运行与控制功能，主要有电网运行态势感知、全电压等级无功电压控制、自适应综合能源优化、分布式发电预测、馈线负荷预报、故障诊断隔离与恢复、合环冲击电流在线评估与调控、风险 评估与状态检修等，同时是为能源全寿命周期提供优化控制决策和服务的集成调控—运检—营销于一体的智能决策支持系统。 1.2 控制方式选择 系统控制方式对系统控制资源有着重要的影响，对系统运行的水平和可靠性 起着决定性的作用。主动配电网目前的主要控制方式包括集中式、分散式、分层 式等类型。其中，集中式控制利用传感器将网络潮流信息或设备状态数据上传至 能源管理系统，能源管理系统利用分层分布协调控单元对分布式电源、开关等设 备发布控制指令、管理电网运行。 分散式控制通过分层分布式控制单元和本地协调控制器进行协调控制，其中 分层分布式控制单元负责区域协调控制，本地协调控制器对本地设备状态信息进 行采集，并及时给出控制命令。
中压配电网典型网架结构介绍
中压配电网处于系统电网下游，是连接终端电力用户和大电网的桥梁，直接关系到用户的电能质量和供电可靠性。在配电网规划、设计中，电网网架结构选择将直接决定工程的经济性和电网供电可靠性。以下，小智对各种典型网架结构在故障分析、供电可靠性和线路利用率等方面进行简要分析，以便为配电网规划、建设提供参考。 辐射式 单辐射：线路由变电站母线出线后，仅配有分段开关进行负荷分段和故障隔离，没有其他能够联络转供的电源。线路具有结构简单、工程投资小、运行维护容易等优点，但却无法满足“N-1”故障运行要求，供电可靠性较差。适用于新区电源布点时，满足新增负荷供电需求或偏远牧区和农村基础供电需求。 图1. 单辐射线路接线示意图 表1. 单辐射线路故障运行方式分析 备注：故障停电范围表示故障后倒闸后的停电范围期望值，不含线路故障率，下同。 双辐射：由同一变电站不同母线配出2回线路，采用同杆双回架设方式，对可靠性要求较高的用户采用双回路供电，任何一回线路事故或检修停电时，都可由另一回路供电。架空双辐射有别于电缆双射，检修状态下为了人身安全，需要2回同杆线路一起停电，供电可靠性相对较差。 图2. 双辐射线路接线示意图 表2. 双辐射线路故障运行方式分析 分段联络 多分段适度联络：故障停运或计划检修下，线路负荷可由对侧联络线路进行转供，线路利用率最高可达(n-1)/n(n为联络数)。为提高实际可转供能力，联络点一般需在负荷等分点，组网困难;实际可转供能力受负荷分布影响较大，实际线路利用率较难达到(n-1)/n。
图3. 多分段单联络线路接线示意图 图4. 多分段适度联络线路接线示意图 表3. 分段联络线路故障运行方式分析 环网式 环网式：由不同变电站或同一变电站不同母线引出主干线路形成环网，采用闭环设计开环运行方式。双环网网架结构可以满足N-1-1要求，投资相对较高，推荐负荷密集区域配置。 图5. 单环网线路接线示意图 图6. 双环网线路接线示意图 表4. 环网式线路故障运行方式分析
主动配电网运行优化技术分析 郭晓锋
主动配电网运行优化技术分析郭晓锋 发表时间：2018-12-17T10:45:33.743Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：郭晓锋 [导读] 摘要：随着我国的现代化建设的不断发展，社会的发展速度不断加快，在当前我国的经济社会发展过程中，电力作为其中应用最为广泛的能源，电力行业得到了长远的发展。 （潮阳供电局和平供电所广东汕头 515100） 摘要：随着我国的现代化建设的不断发展，社会的发展速度不断加快，在当前我国的经济社会发展过程中，电力作为其中应用最为广泛的能源，电力行业得到了长远的发展。但是与此同时，我国用电量的加大，也给电力事业的发展提出了新的挑战和要求，传统的配电网络和技术已经无法满足经济社会的发展需要，所以电网配电技术的改革也就势在必行。当前我国电力行业改革中，主动配电网是其中十分重要的改革，通过该改革，能够有效降低我国的电力系统的运行压力，促进我国的电力事业的发展，同时提高人们的用电质量。本文就探讨主动配电网的运行一优化技术，促进主动配电网的建设和运行。 关键词：主动配电网；运行优化；技术 我国的经济社会发展使得用电量不断扩大，当前我国的电力事业的发展也呈现出了新的趋势，尤其是人们日常生活中的用电量不断加大，各种电气设备和电器使用量不断加大，传统的被动配网运行模式会使得电网的运行压力增加，人们的用电质量降低。所以我国在配电网方面，实行了主动配电网运行改革，通过对分布式电源的应用和有效控制，最大程度加强电网运行的效率和质量，加强电网运行的灵活控制，解决分布式电源接入配电网的问题，从而给配电网的运行稳定性和控制的有效性提供重要保障，提高电力的应用效率，减轻电网运行的压力，保证人们的用电质量。 一、主动配电网的构成 1、技术原理及框架 主动配电网与传统的配电网相比，最大的特点就是能够实现双向控制，能够对配电网的运行进行有效控制，是配电网在运行的过程中，对分布式电源和储能单位进行主动控制，对电网进行主动调节，提高电网的运行效率。主动配合技术，在应用的过程中，首先就是进行运行平台的建设，使得该配网系统在应用的过程中能够实现自动优化控制的功能。而在平台建立的过程中，监视中心的建设是首要的工作内容，监视中心的建设，能够使主动配电网在运行的过程中，对配电网中的运行状况以及故障进行有效的监视，及时发现配电网运行中存在的问题，辅助相关技术人员进行配电网故障的诊断和维修，提高配电网的运行质量和稳定性。其次在主动配电网中，控制中心是其中最为核心的模块，控制中心主要是为主动配电网提供调控能力，使主动配电网在运行的过程中能够发挥出控制和协调的作用。最后主动配电网系统的分析中心建设也是必不可少的，通过分析中心能够实现主动配电网运行过程中各个模块的信息交互，保证主动配电网的正常运行。 2、控制方式 主动配电网中由于接入了分布式电源，整个配网系统结构更加复杂，切入点更多且呈现出不对称的特点，所以控制工作也更为困难，在对其进行控制的过程中，需要选择合理的控制方式才能够保证控制的质量。当前我国主动配电网运行过程中，其控制方式主要包括了集中式控制、分布式控制和分层分布式控制，其主要功能包括了需求侧响应、运行负荷的检测以及多能源系统的协调优化，这三种控制方式在应用的过程中各有优势。集中式控制方式是当前配网系统中应用最为普遍的控制方式，其在应用的过程中，能够对配网的运行故障进行准确的分析，并加强故障数据的交互和分析，对于配电网运行的稳定性有着积极作用，但在运行的过程中，对于主站的依赖性过强，一旦主站发生故障，就会影响到控制系统的正常运行；而分布式控制则能够有效弥补集中式控制的缺陷，尤其是对于主动配电网中接入的分布式能源控制来说，这种分布式控制方式能够起到更好的控制效果，能够促进电网系统的优化调节。 3、潮流计算 主动配电网与传统配电网相比，其配网系统中接入了很多分布式能源，所以在进行配电网潮流计算时，也需要采用新型的潮流计算方法，针对主动配电网的接入节点较多的情况，采用更加针对性和适用性的潮流计算方法。传统配电网在进行潮流计算时，会采用直接法和扭断拉夫逊法，但是由于主动配电网的网络结构收敛性比较差以及初期电压过于敏感，所以在当前主动配网的潮流计算中，通常会采用回路抗阻法计算，先检测初始化馈线节点的电压，然后再分别计算各个支路的电流，以此来得到各个节点的电压。 二、主动配电网运行优化技术 1、需求侧响应 在电网系统运行的过程中，需求侧响应会直接影响到电力企业的供电质量以及用户的用电质量，对于整个电网的运行有着至关重要的作用，一般来说在电网运行的过程中，会通过需求侧响应来了解用户的用电需求，帮助供电企业进行科学的决策，从而对供电系统进行合理的优化和调节。但是主动配电网在运行的过程中，由于外接分布式电源数量增加，所以其运行优化的过程中，就需要加强需求侧响应的应用，充分发挥各个系统模块在配网系统运行中的作用，以此来减少需求侧响应的不确定性，使得最终的配网运行能够满足用户的用电需求。另外主动配网系统在进行需求侧响应优化时，还需要加强对用户用电情况的调查和分析，及时了解用户的实际用电情况，根据用户的用电需求变化，进行动态收费设计，并设计响应性能方案，以此来保证用户的用电需求和便利性。 2、智能自愈 主动配电网的运行和发展，主要是针对当前分布式电源的接入和渗透提出的，而正是由于分布式电源数量的增加，所以使得配电网在运行的过程中容易受到各种外界因素的干扰，提高了配电网运行的不稳定性和不确定性，因此在主动配网运行优化的过程中，工作人员必须要对主动配电网的智能自愈系统进行建设，通过建设智能自愈系统，对主动配电网运行过程中出现的故障进行自动检测和恢复，以此来提高整个配网运行的稳定性和可靠性。这要求电力企业的相关技术人员在进行主动配电网建设的过程中，在其中增加智能自愈系统，使该系统能够在日常运行的过程中，自动收集配网系统的运行数据，并进行分析，从而进行故障的分析和预测，设置运行警戒参数，在运行的过程中，一旦出现了参数异常，技术人员就能够及时发现故障点，并采取有效的措施进行控制。除此之外，智能自愈系统的信息数据收集功能，还能够被用于主动配电网运行过程中风险评估工作。 3、多能源系统协调优化 多能源系统的协调优化，对于主动配电网的运行质量有着重要影响，能够使配电网站在运行的过程中，对新能源进行有效的控制和调
主动式配电网
主动式配电网 主动配电网“主动”在哪儿？ 配电网有“主动”和“被动”之分吗？答案是肯定的。来看一个主动的案例。 炎炎夏日的一个上午，某大城市中，随着大批空调逐步开启，用电负荷直线攀升，逼近电网所能承受的最高值。主动配电网主动作为，果断发出“精确制导”的指令，让部分客户家中的空调停运。几分钟后，负荷曲线趋于平缓，电网风险化解…… 根据用户何时洗衣服、开空调等用电行为习惯，供电企业事先准备好网络和负荷，为用户提供定制电力服务。用户则可以随时查询到实时电价，以调整用电行为节省电费，还可以查询选用周边的分布式电源，实现一定区域内的电力资源最优分配。 这不是电影里的场景。在不久的将来，随着“主动配电网运行关键技术研究及示范”863 课题研究成 功，这样的场景就将成为现实。 为什么要进行这项课题研究？它有何特点？对供电企业和客户来说，它能带来哪些好处？为此，某报记者 进行了详细调查。为什么要研究主动配电网 分布式电源大量进入配电网，到一定程度，传统配电网将面临“电流倒送”危险提及主动配电网的研究，有必要先认识一下配电网的概念和分布式电源的特点。配电网，指的是在电力网中起分配电能作用的网络。打个形 象的比喻，如果把电网主网比作人体的“主动脉”，那么，配电网就是四通八达的“毛细血管”，用户则处于这 些毛细血管的最末端。电由大型发电厂发出，流经主网，通过配电网送到用户，就如血从心脏流出，流经主动 脉，通过毛细血管输送至全身一样。电流自上而下流动，就如同大河衍变成小河，再从小河衍变成小溪。在传统的配电网中，线路选型、设备选型、相应的继电保护、潮流控制、计量，考虑的都是单方向流动的特点。 分布式电源的出现，使得用户可以不再被动地接受电网输送的“血液”补给，而是具有了“造血”的能力。但随着分布式电源不断增多，“造血”的量不断增加，其分散性、不稳定性、间歇性的特点，则使得这些新造 “血液”不能平缓、定量、持续地输入“毛细血管”。当分布式电源增多到一定的程度，就会影响传统配电网的 特性。这意味着，传统配电网的保护、控制策略将失效，电网的供电可靠性将受到影响。 国网北京电力科信部副主任黄仁乐告诉记者：“根据国外的经验，分布式电源接入容量原则上不超过配电网容量的 30%，否则，电流可能产生倒送，有些保护和控制就会误动。” 为对日益增长的分布式电源加以有效控制，主动配电网的研究被提上日程。什么是主动配电网？ “看”得更宽更远，“听”到更多信息，主动服务分布式电源，预判化解停电危险 什么是主动配电网呢？ 2008年国际大电网会议C6委员会提出了主动配电网（ADN的基本定义。定义中指出：主动配电网通过使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，是能够对不同区域中的分布式能源设备（distributed energy resource , DER进行主动控制和主动管理的配电系统。其中， DER 包括：分布式发电（distributed generation , DG、储能系统（energy storage system , ESS、 可控负荷（con trollable load , CL）等。其中DG主要为可再生能源，包括光伏发电、风能发电等； CL包括电动汽车（electric vehicle ，EV、响应负荷（responsive load ， RL）等。ADN的基本定义和组成构想目前已 经得到了包括IEEE和CIRED在内的国际学术界组织的广泛认可。（黄仁乐给出 的定义，“主动配电网是内部具有分布式或分散式能源，具有控制和运行能力的配电网。主动配电网有四个特征，一是具备一定分布式可控资源，二是有较为完善的可观可控水平，三是具有实现协调优化管理的管控中心，四是可灵活调节的网络拓扑结构”。） “可观性”体现在，主动配电网控制中心可以监测到主网、配电网和用户侧的负荷和分布式电源的运行情况，在此基础上利用态势感知技术预测其发展状态，提出优化协调控制策略。“可控性” 体现在对分布式电源、储能、负荷等的灵活有效控制上。当优化协调控制策略制定出来以后，通过控制中心能够实现有效的执行。
配电网无功功率优化研究
配电网无功功率优化研究 摘要 配电网的无功功率的有效优化与合理控制既能提高电力系统运行时的电压质量，也能有效减少网损，节约能源，是保证电力系统安全经济运行的重要措施,对电网调度和规划具有重要的指导意义。 无功优化的核心问题主要集中在数学模型和优化算法两方面，其中数学模型问题是根据解决问题的重点不同来选取不同的目标函数；而优化算法的研究则大量集中在提高计算速度、改善收敛性能上。本文选取有功网损最小作为数学模型的目标函数，数学模型的约束条件有各节点的注入有功、无功功率的等式约束和各节点电压、发电机输出无功功率、可调变压器变比、并联补偿电容量、发电机机端电压均在各自的上下限之内的不等式约束，优化方法采用遗传算法。设计和编制了牛顿拉夫逊直角坐标matlab 潮流计算程序以及遗传算法无功优化的matlab潮流计算程序。通过IEEE30节点系统的算例分析，得出基于遗传算法的无功优化能有效降低系统网损、提高电压水平，验证了该算法在解决多变量、非线性、不连续、多约束问题时的独特优势，并指出了该算法的不足之处以及如何改善。 关键词：牛顿拉夫逊法，无功优化，遗传算法
Research of Reactive Power Optimization Distribution Network ABSTRACT Reactive power with reasonable optimization and control of Power system can not only improve the stability of power system, but also effectively reduce network losses and save energy. It ensures the safety and economic operation of power systems and improve the voltage quality. It is important for planning departments on grid reactive power scheduling. Reactive power optimization focuses on mathematical models and optimization algorithms. The mathematical model is selected depending on the focus of problem-solving. Optimization algorithm is concentrated in improving the calculation speed and improve the convergence performance. This paper selects the active power loss minimum objective function as a mathematical model, the constraints of mathematical model are each node of the injected active and reactive power equality constraint and the node voltage and reactive power of generator output, adjustable transformer ratio, parallel capacitance compensation, the generator terminal voltage within the respective upper and lower limits of the inequality constraints, optimization method using genetic algorithms. Design Cartesian coordinate Newton Raphson power flow calculation method and genetic algorithm matlab calculate the reactive power optimization procedures. Through a numerical example of the IEEE 30 node system, we can draw reactive power optimization based on genetic algorithm can effectively reduce system loss and improve voltage level and verify the algorithm have unique advantages to solve multivariable, nonlinear, discontinuous, multi-constraint problem. Key words: Newton Raphson method; reactive power optimization; genetic algorithm
国内目前中压配电网典型接线
2.国内目前中压配电网典型接线 国内中压电缆网的典型接线方式主要有单射式、双射式、单环式、双环式、N供一备5种类型，其特点、适用范围和接线示意图如下文所述。 2.1单射式 特点：自一个变电站、或一个开关站的一条中压母线引出一回线路，形成单射式接线方式。该接线方式不满足“N-1”要求，但主干线正常运行时的负载率可达到100%。有条件或必要时，可过渡到单环网或N供一备等接线方式。 适用范围：城区内一般不采用该接线方式，其他区域根据实际情况采用，但随着网络逐步加强，该接线方式可逐步发展为单环式接线。 图4 单射式 2.2双射式 特点：自一个变电站、或一个开关站的不同中压母线引出双回线路，形成双射接线方式；或自同一供电区域不同方向的两个变电站（或两个开关站）、或同一供电区域一个变电站和一个开闭所的任一段母线引出双回线路，形成双射接线方式。 该接线方式不满足“N-1”要求，但主干线正常运行时的负载率可达到100%。有条件或必要时，可过渡到双环网或N供一备接线方式。高负荷密度地区可自10kV母线引出三回线路，形成三射接线方式。一条电缆本体故障时，用户配变可自动切换到另一条电缆上。 适用范围：双射式适用于容量较大不适合以架空线路供电的普通用户，一般采用同一变电站不同母线或不同变电站引出双回电源。 图5 双射式 2.3 单环式
特点：自同一供电区域的两个变电站的中压母线（或一个变电站的不同中压母线）、或两个开关站的中压母线（或一个开关站的不同中压母线）或同一供电区域一个变电站和一个开闭所的中压母线馈出单回线路构成单环网，开环运行。任何一个区段故障，闭合联络开关，将负荷转供到相邻馈线，完成转供，在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。由于各个环网点都有两个负荷开关（或断路器），可以隔离任意一段线路的故障，用户的停电时间大为缩短，只有在终端变压器（单台配置）故障时，用户的停电时间是故障的处理时间，供电可靠性比单电源辐射式大大提高。 适用范围：单环接线主要适用于城市一般区域（负荷密度不高、三类用户较为密集、一般可靠性要求的区域），中小容量单路用户集中区域，工业开发区、线性负荷的农村地区以及电缆化区域容量较小的用户。 这种接线模式可以应用于电缆网络建设的初期阶段，对环网点处的环网开关考虑预留，随着电网的发展，在不同的环之间通过建立联络，就可以发展为更为复杂的接线模式。所以，它还适用于城市中心区、繁华地区建设的初期阶段或城市外围对市容及供电可靠性都有一定要求的地区。 图6 单环式 2.4 双环式 特点：自同一供电区域的两个变电站（或两个开关站）的不同段母线各引出一回线路或同一变电站的不同段母线各引出一回线路，构成双环式接线方式。如果环网单元采用双母线不设分段开关的模式，双环网本质上是两个独立的单环网。在满足“N-1”的前提下，主干线正常运行时的负载率仅为50%。该接线模式可以使客户同时得到两个方向的电源，满足从上一级10kV线路到客户侧10kV配电变压器整个网络的“N-1”要求。 适用范围：双环式接线适用于城市核心区、繁华地区，重要用户供电以及负荷密度较高、可靠性要求较高，开发比较成熟的区域，如高层住宅区、多电源用户集中区的配电网。
基于主动禁忌搜索的配电网无功电压优化控制
基于主动禁忌搜索的配电网无功电压优化控制 发表时间：2019-03-29T15:08:42.080Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：司泽宣薛韬杰 [导读] 摘要：从数学角度分析，配电网无功优化是一个非线性、多变量、多约束的混合规划问题。 （国网山西省电力公司检修分公司山西太原 030006） 摘要：从数学角度分析，配电网无功优化是一个非线性、多变量、多约束的混合规划问题。粒子群优化搜索算法被广泛应用于求解配电网无功优化问题。由于粒子群算法粒子群在进化过程易趋向同一化，失去多样性，从而使算法陷入局部最优解。本文在分析配电网无功优化的特性基础上，提出一种改进的紧融合禁忌搜索-粒子群算法用于配电网无功优化问题的求解。通过将禁忌搜索功能融合到粒子历史最优解和全局最优解寻优过程中，避免了粒子群算法寻优过程中出现的局部最优问题，从而提高粒子群算法的全局搜索能力。通过IEEE14节点系统的仿真计算结果表明，改进的算法能取得良好的效果。 关键词：配电网；无功优化；数字模型 1 引言 无功优化控制是保证电力系统安全、经济运行的一项有效手段，合理的无功分布可以提高系统电压质量和降低电网损耗等。一般地，电力系统无功优化问题是一多变量、多约束的非线性混合整数规划问题。为了解决这一复杂系统问题，国内外学者进行了许多探索研究，提出了多种计算方法。在目前的成果中，常规数学优化算法和智能启发式算法成为主要的两大分支。其中常规算法包括：梯度法、内点法、线性规划和非线性规划等算法。这类常规算法在解决局部问题上虽然有一定的优势，但由于对待优化的目标函数要求可微、对函数初值要求较高、求最优解的时间较长，并且对于较大应用场景容易产生维数灾等缺点。为解决常规优化算法的局限性问题，国内外学者纷纷展开研究并提出了多种智能启发式算法。智能算法具有搜索能力强、原理简单等优点，主要包括粒子群算法、遗传算法、免疫算法和混合算法等。 然而，现代智能启发式算法存在一定的缺陷，算法在搜索过程中，容易出现效率低下且容易陷入局部最优解，从而影响求解效果。因此，学者提出了许多改进的智能启发式算法，以加快收敛速度和提高全局寻优能力。文献[2]将无功优化问题分解为离散优化和连续优化2个子问题，交替运用遗传算法和内点法求解控制策略，以提高计算效率。文献[1]在遗传算法中引入多模因局部搜索策略，以提高搜索效率和收敛速度。 本文提出一种改进的融合型禁忌搜索粒子群算法用于配电网无功优化的求解问题。把全局搜索能力较强的粒子群优化算法与局部搜索能力强的禁忌搜索算法结合，通过禁忌搜索功能，既能避免粒子群算法寻优过程中出现的局部最优问题，又能提高收敛速度，从而提高粒子群算法的全局搜索能力。 2 配电网无功优化数学模型 提出将主动禁忌搜索（RTS）算法用于配电网无功电压优化控制问题的求解．首先根据已知的负荷预测曲线，用一种启发式方法为R 丁S提供可行初始解．在利用RTS算法的求解过程中，使用了反馈机制，可自动调节禁忌表长度，结合逃逸策略，可以使搜索有效地跳出局部极小点，更好地找到最优解．通过算例验证了该算法的有效性．与传统的禁忌搜索（TS）算法、遗传算法（GA）以及模拟退火（SA）算法进行了比较，算例结果表明，RTS算法求得的解质量更高，求解速度更快，比GA和SA算法至少提高了一倍． 2.1 目标函数 本文以系统网损最小和电压质量最好为优化目标，将发电机无功出力和负荷节点电压变量越限量作为惩罚函数，并设置了功率约束和变量约束等限制条件。如式（1）为目标函数： 其中，L、M和N分别代表支路数、负荷节点个数和发电机的节点个数；Pl表示系统线路的有功损耗，Ui、Uimax和Uimin分别表示节点电压值、电压上限和电压下限；QGi、QGimax和QGimin分别表示发电机节点无功功率、无功功率上限和功率下限；ξv、ξG分别节点电压和发电机无功越限惩罚系数；△Ui、△QGi分别为节点i的电压越限偏差和发电机无功功率越限偏差。 2.2 约束条件 配电网无功优化主要对节点电压、节点注入无功功率2个状态变量和有载调压变压器变比、补偿电容器容量、发电机机端电压三个控制变量进行优化。 其中状态变量约束条件如式（2）所示： （2） 控制变量约束条件如式（3）所示： （3） 其中，QCi表示电容器补偿容量，Tj表示可调变压器变比，UGk表示发电机端电压。 其中，PGi、PLi分别表示发电机节点和负荷节点有功功率；QLi表示负荷节点无功功率；Bij、δij、Gij分别表示节点i与节点j之间的电纳、电压相角差和电导；n为节点总数。 3 融合禁忌搜索粒子群算法设计 （1）初始化相关参数，并采用随机方法生产初始粒子Xi=（xil，…，xin）和初始速度，Vi=（vil，…，vin）；（2）根据约束条件验证初始粒子和变量的上下限约束； （3）选择优化适应度函数，计算粒子的适应度值，和节点的惩罚量；
电力系统中主动配电网的优化调度技术解析
电力系统中主动配电网的优化调度技术解析 发表时间：2019-02-21T13:49:36.520Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：郑军[导读] 在经济全球化时代背景下，我国电力企业内部改革不断深化，市场竞争力不断提升。在电力能源需求加剧的当前，想要实现电力企业可持续、良性发展，需要实现管理方式的优化，合理应对各类挑战，紧抓各种机遇。本文首先分析了配电网调度的重要性，同时阐述了电力系统中主动配电网的优化调度策略，最后总结了电力系统中主动配电网的优化调度技术解析，仅供参考。 郑军 陕西省地方电力（集团）有限公司商洛供电分公司陕西省商洛市 726000 摘要:在经济全球化时代背景下，我国电力企业内部改革不断深化，市场竞争力不断提升。在电力能源需求加剧的当前，想要实现电力企业可持续、良性发展，需要实现管理方式的优化，合理应对各类挑战，紧抓各种机遇。本文首先分析了配电网调度的重要性，同时阐述了电力系统中主动配电网的优化调度策略，最后总结了电力系统中主动配电网的优化调度技术解析，仅供参考。关键词:电力系统；主动配电网；优化调度；技术解析 随着工业化建设进程的不断加剧，生产、生活智能化转变，人们对电能的需求量不断加剧。从20世纪90年代开始，电力资源就得到了普遍应用，大部分区域的电网均是在此阶段建设，随着时间的推移，这些电网难以满足当前用电需求。此阶段，配电网调度改革属于关键工作，只有强化改革，积极创新，才可推动电力行业得到更好的发展。本文主要研究电力系统中主动配电网的优化调度技术解析，详细阐述如下。 1 配电网调度的重要性 参照相关资料，在当前时代背景下，配电网调度能够实现用电多样化，确保调度的可行性，明确电网运行调度必要性。切实发挥出电力系统的作用，加速电网运行速度，以此推动电力企业得到更好的发展。 1.1用电多样化 随着信息化技术的迅速发展，用电总量也在不断增加，这也导致配电网组成多样化，增加了配电网管理难度，适当配电网运行复杂度增加。只有实现电力系统中主动配电网结构的优化，实现调度机能的提升，合理配置智能化设备，提升运转的稳定性，才可推动配电网调度得到更好的发展。但就实际情况而言，电网调度一直未能得到人们的重视，导致很多问题出现，电网发展阶段创新性、创造性不足[1]。且电力企业就电网调度投入成本较少，难以与市场需求吻合，进而无法紧跟时代发展脚步。 1.2调度可行性 就配电网接线模式研究，一般开展架空线路研究与电缆线路研究两种类型。就实际情况而言，架空线路典型接线方式为单辐射、单环网、分段两联络、分段三联络等。电缆线路分为单辐射、N-1接线、单环网、分段两联络、分段三联络[2]。就不同区域，电力企业可依据实际情况，配备不同的调度方式，不能深入分析调度方案的可行性，切实维护电网运输、调度质量。 1.3调度必要性 配电网的正常运行，与配电网的接线模式、运行规律、负荷分布有直接联系，在正常变化规律基础上，制定针对性的运行策略，可切实保障调度质量。电力调度部门需要依据接线方式、线路负荷分布情况、线路运行变化规律等，配备对应的网络运行方式。目前普遍应用固定运行结构形式，也就是常态运行模式。为保障主配电网的稳定运行，在运行计划编制阶段，应当综合考虑负荷水平，确定线路属于一般负荷水平还是迎峰度夏负荷水平。在信息化时代背景下，人们生活与工作发生了很大的变化，其逐步朝着精细化方向发展，在这一背景下，电力发展也在不断区域化，使得更多的临时一次用电接入出现。在实际运行中，这类调度方式会产生很多的影响，只有不断调试，才可满足运行需求，以此选取最佳的运行方案。为保障电网运转，相关人员需要高度关注配电安全，切实维护电力系统的运行。 2 电力系统中主动配电网的优化调度策略 2.1 互补策略 就不同时间段，用电高峰期比较明显。一般情况下，居民用电高峰期为晚上，但用电高峰期持续时间不长。商业用电与居民用电有着较大的差别，商业用电呈持续上升趋势，且持续时间较长。就这类情况，通过采取不同性质的负荷组合，可切实减低配电网运行效率。就电网调度运行规律，在具体情况下，应当明确各自的特点，选取最佳的运行调度策略。 2.2 运行调度 采取临时供电形式，可强化调度运行。由于临时供电需求持续时间较长，随着临时时间的增加，供电任务经过一段时间的运转，会自动结束任务，进而导致负电荷转变。一般情况下，就这类特殊情况，应当深入分析供电需求关系，建立健全运行体制，实现行段的优化，以此实现配电网运行效率的提升，切实提升主动配电网运行质量，推动电力系统得到更好的发展，如下图1。 图1 电力系统中主动配电网调度系统
试论10kV配电网无功功率平衡及优化补偿
试论10kV配电网无功功率平衡及优化补偿 无功功率平衡 在电力系统中，无功功率同有功功率一样必须保持平衡，负载所需要的感性无功功率jQL由电网中无功电源发出的容性无功功率-jQc来提供补偿。无功功率平衡应根据就地平衡的原则进行就地补偿，避免大量的无功功率作远距离传输。无功补偿应根据分级就地平衡和便于调整电压的原则进行配置。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;并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。 2无功对电压和线损的影响 2.1无功对电压的影响 (1)无功与电压损耗的关系 当电网传输功率时，电流将在线路、变压器阻抗上产生电压损耗△〖WTBX〗U。其关系式如下： △U=(PR+QX)/UN (1) 当线路安装无功补偿容量为Q c的并联电容器补偿装置后，线路电压损耗为 △U=〔PR+(Q-QC)X〕/UN (2) 并联电容器补偿装置投入运行所引起的静态电压升高，即 △U-△U=QCX/UN (3) 式中△U-电压损耗，V
P-线路传输的有功功率kW Q-线路传输的无功功率kvar QC-补偿投入的电容器容量kvar UN-线路额定电压kV R、X为线路电阻、电抗ZK) 从上式中可见，无功功率的变化，将引起电压降的变动，由于安装并联电容器，就地平衡无功功率，限制无功功率在电网中传输，相应地减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。 (2)电压调整 10kV配电线路存在电压过低或偏高问题，其原因除了电网结构不合理和导线过细外，主要是无功功率不足或过剩。系统的无功功率对电压影响极大，无功功率不足，将引起电网电压下降，而无功过剩将引起电网电压偏高。无功功率平衡是维持及保证电网电压质量的基础，必须采取有效的调压措施，以提高电压水平。合理调整变压器分接头，是提高电网电压水平的一种调压手段。 2.2无功对线损的影响 在电网运行中，因大量非线性负载的投运，它们除要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率，负荷电流通过线路、变压器将会产生功率与电能损耗。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与负荷功率因数的平方成反比。功率因数越低，电网所需无功就越多，线损就越大。当cos=0.7时，无功功率和有功功率在电