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摘 要

配电网无功优化的研究是配电网经济安全运行的一个重要保障，配电网无功优化运行控制是配电网自动化的一个重要组成部分，可以对配电网的电压水平、降低网损、提高功率因数和增强系统稳定进行有效地改善。为了满足用户对电压质量的要求，针对负荷水平的不同，进行控制各种无功补偿设备。本文主要采用配电网无功优化运行控制方案进行配电网的无功优化，建立以配电网的网损和负序电流为目标的配电网无功优化运行控制的数学模型，利用简化梯度法进行求解，得到关于配电网各补偿节点配电网无功优化控制的指标。经算例验证，本文提出的配电网无功优化运行控制方案能有效的降低网损和负序电流，并有效地使配电网的电压水平提高。

关键词：配电网，负序电流，简化梯度法， 无功优化控制

Abstract: Study of wattless power optimization in distribution network is an important guarantee for the safe operation of the power distribution network economy, which is an important means to safe and economic operate, which can effectively improve the voltage levels in distribution network, reduce loss and improve power factor and enhanced system stability., according to actual load levels, control of the reactive power compensation equipment to meet the needs of users of voltage quality for the characteristics of distribution network.In this paper, it is establishing the mathematical model of automatic voltage and reactive power operational control, to the loss and negative sequence current distribution network for the goal and use the simplified gradient method for solving, get the target of automatic voltage and reactive power operational control at every compensation node in distribution networks.By the numerical example, this paper, the program of voltage and reactive power operational control in distribution networks, can effectively improve voltage level in the distribution networks, taking into account the minimum loss and minimum negative sequence current.

Key words: distribution networks, negative sequence current, the simplifying gradient method, No reactive power control

目录

1.前言 3

1.1配电网的特点 4

1.2配电网自动电压控制（无功优化控制）的研究意义与研究目的 5

1.3配电网优化控制的研究现状 6

1.4本文的主要工作 7

2配电网的无功控制与电压调整 7

2.1配电网中的无功功率平衡 7

2.1.1配电网中的无功功率负荷和无功功率损耗 7

2.1.2配电网的无功功率电源 8

2.1.3配电网无功功率的平衡 8

2.2配电网无功功率和有功网损的关系 10

2.3配电网无功功率和功率因数的关系 11

2.4配电网无功功率与负序电流的关系 11

2.5配电网电压的调整 12

2.5.1借改变压器变比调压 13

2.5.2借补偿设备调压 13

2.6本章小结 13

3配电网无功优化控制的优化模型 14

3.1配电网无功优化控制的变量 14

3.2配电网无功优化控制的目标函数 14

3.3配电网无功优化控制的等式约束 15

3.3.1传统配电网潮流模型 15

3.3.2配电网序量潮流模型 15

3.3.3配电网序量潮流计算 16

3.4配电网无功优化控制的不等式约束 18

3.5配电网无功优化控制的梯度法求解 18

3.5.1梯度的求取 18

3.5.2配电网无功优化控制的梯度法求解 19

3.5.3算例分析 19

3.6本章小结 20

结论 21

参考文献 22

1.前言

电压水平在电力系统具有重要的意义，它是衡量电能质量的一个重要指标，而无动力平衡系统的基本条件电压等级。如果在无功功率不足时，无负载功率和无功功率低电压平衡，将给电力系统带来如有功和无功损耗的增加，系统的加热设备，生产能力不足，降低了系统的稳定性和一系列的危害，严重的甚至导致系统的分裂。目前，我国配电网中普遍存在着无功电源布置不合理和无功不平衡的问题。如何在保障配电网安全供电的基础上，科学地优化配置和利用无功电源，改善配电网电能质量、提高电压合格率、降低线损、实现低碳环保的绿色电网和提高供电企业效益是使配电网在无功平衡条件下运行的重要手段。电力系统中需要无功的来源主要来自线路和变压器的无功损耗、电动机的无功负荷。当供电线路输送的有功功率数量一定时,其输送的无功功率越多,线路上电压的损耗就越大。此时,如果进行适当的无功补偿,将会大大降低线路上所需要输送的无功功率,从而大大降低电压损耗,进而提升了电能质量。电压是电能质量的重要指标，对电网的安全、稳定、经济运行及降低线路损耗等有直接影响。电压无功运行控制是提高电压质量、降低网损不可缺少的技术手段。

近年来，许多大型的电力自动化企业纷纷加大了对配电自动化技术方面的投入，而相应的很多新兴的配电自动化企业也为配电自动化的发展注入了许多新鲜的血液。新兴的配电自动化集成技术、应用软件以及先进的配电自动化设备已经在许多供电企业投入使用，从而进一步推动了配电自动化技术的进一步发展。至此，实现配电网自动电压控制（无功优化控制）的条件逐渐成熟。

1.1配电网的特点

配电网按电压等级分为三类，即低压配电网（380/220V）^[1]、中压配电网（10kV）、高压配电网（110kV、60kV、35kV）。在我国随着配电网的发展，配电网的电压等级也随之变高。配电网的网络结构主要有辐射状网络和树状网络，也有部分环状网络^[2]。配电网络通常深入农村和城市，城市的配电网络传输功率较大，传输距离较短；农村的配电网络传输距离较长，传输功率较小。配电网的接地方式取决于配电网的可靠运行、人身安全、继电保护的灵活性、电网的过电压、通信的可靠性等众多因素。配电网是电力系统中电能发、送、变、配的最后一个环节，向用户直接提供电能。由于配电网的负荷种类繁多，所以对供电容量、供电质量和可靠性的要求更是千差万别，各不相同。农村配电网的负荷较为分散，负荷的容量也较小；城市配电网的负荷相对集中，负荷容量较大，布点较多。配电网的负荷变化较大，有相当的不确定性。由于在低压配电网中存在单相负荷，造成了配电网相当程度的三相不平衡^[3]。

国内配电自动化起步较晚，较国外发达国家滞后20年。一方面是由于资金和计算机技术等条件有限，限制了配电自动化；另一方面由于这是一个相对新型的课题，是需要一个认识过程的，所以发展比较缓慢^[4]。

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