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1、2014 届毕业生毕 业 论 文题 目: 10kv 配网无功功率优化设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 电气 F1001 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲师 2014 年 06 月 日摘 要21 世纪以来我国经济及科技技术迅速发展，各类电气设备和电力用户对电能质量的要求也愈来愈高。在不同的电压等级中与百姓生产和生活密切相关的是较低电压等级的配电网络如 10kv 配电网，由于它直接向用户端供电所以其电能质量和供电可靠性越来越受到电力客户及企业的高度重视。如果电力系统存在无功功率不平衡现象则可能出现电压大幅变化，电能质量变差;传输容量相应减少，配电网的稳定性受到影响;系统的
2、功率因数降低，使设备的能源损耗增加。所以，有必要向电力系统提供无功功率的补偿使之平衡，使电力系统更加稳定。在本文中，通过对经典算法下的无功优化分析，可以很容易地找到最佳无功补偿点位置，及无功补偿的容量，在配电网单侧电源的情况下。通过对经典优化算法的学习，并对实际运行的线路进行计算和分析，求得线路的补偿位置及最佳补偿容量。通过分析和比较，并结合实际情况，选择单点补偿方案对配电网进行无功补偿，将固定补偿与自动补偿相结合。并采用 Visual Basic 编辑程序来实现无功功率的优化，求出补偿点位置及所需补偿的容量。关键词：配电网；无功功率；无功优化算法；Visual Basic Title 10k
3、v Distribution Network reactive Power optimization Design AbstractThe rapid development of Chinas economic and technological 21st century technology , all kinds of electrical equipment for power quality requirements are also rising . At different voltage levels of production and living with people i
4、s closely related to a lower voltage level of the power distribution network as 10kv distribution network , due to its power directly to the client so that the quality and reliability of its power more and more electricity customers and corporate attention. If the presence of the power system reacti
5、ve power voltage imbalance may appear substantial changes , power quality deterioration ; corresponding reduction in transmission capacity , affect the stability of the distribution network ; system power factor reduced, so that the energy consumption of equipment. Therefore, it is necessary to prov
6、ide compensation so as to balance the reactive power to the power system。Through reactive under classical algorithm optimization analysis , you can easily find the optimal reactive power compensation point , and the capacity of reactive power compensation in the case of unilateral power distribution
7、 network .By analyzing and comparing , combined with the actual situation, choose a single point on the distribution network compensation scheme for reactive power compensation , the fixed compensation and automatic compensation combined. And using Visual Basic editing program to achieve optimal rea
8、ctive power , position and obtain compensation for the required compensation capacity.Keywords:Distribution network； Reactive power； Reactive power optimization algorithm；Visual Basic 目 次1 绪论1.1 10kv 配电网特点和存在的问题随着我国国民经济的飞速发展，资源环境问题日益突出，这一问题已经成为制约经济持续增长的重要因素，作为社会发展的先行者，电力行业也在积极推进节能降损等措施的实施。在电力系统中配电网起
9、着重要作用，它联系了发电，配电，用电等环节。变电站，变压器，线路及保护设备等组成了配电网。根据电压高低的不同可将配电网分为低压配电网，中压配电网和高压配电网三类，我国多数采用 10kv 电压等级电网向用户输送电能。在系统中虽然输电与配电系统密切联系，但它们之间还是存在很多的不同点，配电系统不同于电力系统其它部分的特点有很多如：（1）配电网的结构一般为：闭环设计，为了提高供电的可靠性。但运行时是辐射状运行，线路参数 R / X 的比值较大。（2）配电网是连接分散负荷，其装置沿线分布的系统。由于配电网是直接与用户相连接的系统，所以其电能质量和可靠性显得尤为重要。所以对配电网的供电有特殊要求。（3）
10、配电网在电力系统中占据很大的比例。所以，配电网工作的经济性也有着愈来愈高的要求。由于配电网存在上述特点，所以对它的分析方法不能照搬发电和输电系统的分析方法。人们希望配电网可以持续保持安全、优质、可靠及高效的运行状态，所以推进了它的智能化管理，在这种背景下配电网的优化应运而生。我国 10kv 配电网的建设成绩也已经有所显现，但由于资金投入的缺乏还是使得配电网建设较落后，其网架结构较薄弱。由于对 35kV 及以上输电和配电网规划和建设的长期关注，对 10kV 配电网规划工作有一定程度的忽视，使得10kv 供电线路的建设有所滞后，大致估计 10kv 及以下配电网络的损耗至少占电力系统网络总损耗的 7
11、0%，具体可表现为：（1）缺少一些起到支撑作用的必要的电源点，没有坚强的网架结构，使得10kv 线路迂回，供电的半径大。（2）配电网中有大量容量较大的变压器。所以运行经济性不高，配电系统的自动化水平略低。（3）配电网与负荷直接相连所以当负荷快速增加时会造成会造成无功功率不足，补偿容量不够，使得电压质量下降，无法保证用户的正常生产和生活。（4）因为电压较低致使线路的压降较大，损耗率也较高，普遍使电压合格率降低。（5）运行、管理配电网的手段较落后，对配电网进行管理的工作人员的整体综合素质有待提高。1.2 10kv 配电网无功优化的必要性由于这几年来，我国不断推进城乡电网改造，所以较低电压等级配电设
12、备的自动化水平有所提高。科技发展、自动化程度提升，使得对配电网的优化在此基础上有更进一步的发展。在配电网无功优化中通过控制配电网内大量分段开关及少量联络开关的开合状态来调整在不同负荷情况下的网络结构，使系统在损耗最小的方式下运行，这是一种有效的降低损耗的方法。另一种方法是在配电网内运用并联电容器，这种方法不但可以降低配网线损而且还可以提高功率因数对提高系统稳定性提升配网节点电压质量起到重要作用。通过分析无功功率在电网中的分布来确定并联电容器的容量和补偿点的位置以达到降低损耗，提高功率因数，改善 10kv 配网电能质量的效果，并且可以延长用电设备使用寿命，由此可以带来巨大的经济和社会效益。在高压
13、输电网及中压配电网中起到连接作用的是配电网。中国电力事业发展过程中重视发电部分建设，而对供电系统的建设不太重视，造成电网较薄弱，结构不完善的现象。且由于配电网无功补偿不足，使得电能质量不高。无功功率和电压有密切关系，无功的过多或缺少将引起电压上升或者降低，使电能损失和浪费。以是配电网优化的探究拥有重大的现实意义。配电网优化的意义: 一、降低系统线损，提高配电网运行的经济性。配网线损率在我国大致在10%左右，而美国、英国等重要工业国家的线损率只为 5-8。 电力行业在最近几年对电网损耗进行统计，10kv 至 220kv 系统网损率为 6至 7，其中10kv 配电网网损约占 60的净损失率，可见降
14、低配网线损是降低整个电力系统网损中的关键问题之一，正常运行时，通过网络优化，改进网络运行模式，从而达到减少配电网净亏损的目标。二、使负荷均衡，在一定程度上消除过载并提高供电电压质量。电力系统网络中每条馈线都有不同类型的负载馈电装置，如：商业、工业等。因为各类负荷的日负荷曲线不同，所以峰值负荷在不同馈线或是变电站的变压器上出现的时间也不同，优化配电网后，当负荷重负载时可将其转移到轻负载上，如调整馈线负荷减少馈线过载，可以改善电压质量，而且可以有效地降低系统的功率损耗。三、提高供电可靠性。在处理故障的配电系统时可以打开一些分段开关对故障进行隔离，同时关闭一些联络开关将负荷转移，这起到了快速隔离故障
15、和恢复供电的作用，提高了供电的可靠性。此外，从配电网络的发展现状看，我们仍需要把大量的精力投放在配电网的规划和建设上面去，随着特高压 1000kv 线路的快速发展和建设，220kv 骨干电网将发展为配电网络，这些电网现状为本课题的提出提供了良好的研究条件。1.3 课题研究发展现状70 年代初我国参照着前苏联引进了第一代电容无功功率补偿装置，随着时间的推移科技的飞速发展，以并联电容来改善电压质量降低电网损耗的方法已经成为最有效的手段并广泛应用于各种电压等级。对于 10kv 线路无功补偿的方式可以分为分散安装和集中安装，分散安装的补偿效果较好但集中安装更易于运行中的维护，最理想的补偿度可通过将两者
16、相结合而得到。在无功优化问题中对最佳补偿点的选择和最佳补偿量的确定方面的研究已经有所突破，并有大量科技论文的发表而且有不少也已经切实的投入到了实际的生产中。一般对配电网进行无功优化时设定的经济性目标函数是求得设备成本与网损减少的经济效益间的差额的最大值。在不同运行方式下，各参数（如：电压、支路等）的约束条件不同；数值求解方法不一样计算时的约束条件又会不一样。文献1-3讲解了由于无功功率具有不能长距离输送的特点，所以无功/电压问题是一个区域局部的问题。文献4、5则是提出了配电变压器低压侧由于分散补偿和在变电所采用集中补偿存在的问题，并提出了解决措施应用柱上无功功率自动补偿装置，使 10kv 配电网降低了损耗提高了功率因数并且能够有效改善电压质量。文献6就 10kv 配电网易出现谐波的问题提出了抑
