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摘要：

本文主要介紹了無功補償的原理、補償容量計算方法、在線網絡拓撲和在線無功補償

關鍵詞：

無功補償；補償容量；網絡拓撲

1、無功補償基本原理

工業負荷和民用負荷多數都為感性負載，需要消耗無功功率。負荷的無功功率可以由輸電系統直接供給，也可以由補償電容器供給。如果采用輸電系統提供無功功率，那無功在傳輸時就會有線路損耗和變壓器損耗產生，降低系統整體效益；如果通過補償電容器就地補償無功功率，無功功率就不需要傳輸，從而降低線路和變壓器損耗，提高系統傳輸功率。

2、確定補償容量的幾種方法

根據運行指標的不同，確定配電網無功補償容量QC的方法也不同。

2.1從提高功率因數需要確定補償容量Pav：電力網最大負荷日的平均有功功率；cosϕ1：補償前的功率因數；cosϕ2：補償后的功率因數。其中cosϕ1應選取最大負荷日平均功率因數，cosϕ2合理選取。

2.2從降低線損需要來確定補償容量在網絡參數一定的條件下，線路損耗與電流I平方成正比。無功補償前后的電流分別為I1和I2，由于加裝電容不會影響電流有功分量，故補償前后有功分量為I1R=I2R

2.3從提高運行電壓需要來確定補償容量如圖1所示電力系統，由于線路損耗，電壓經線路傳輸到達末端時會較低，為了提高運行電壓，可以在U2處補償電容，提高末端電壓，需要注意提高后的電壓不能越限。裝設補償電容后，電源電壓U1認為不變，變電所母線電壓U2升到U'2，所以

2.4用補償當量確定補償容量無功經濟當量Cb是指線路投入單位補償容量時，有功損耗的減少值。當采用補償當量確定補償容量時，可將線路分成n段，n個線段的總無功補償容量為：

3、電網在線拓撲及無功補償

要實現在線拓撲并進行無功補償，首先對電網中各種元器件建模，包括發電機組、線路、變壓器、斷路器、電容器、負荷等，然后結合電網實時狀態、模擬數據進行網絡拓撲分析，得到網絡連接圖。如果從提高運行電壓需要在線拓補計算補償容量，要根據電氣連接圖，計算出各補償母線節點到電源節點的線路電抗值。在根據電氣連接圖計算線路電抗值時，本文采用廣度優先搜索算法。搜索過程為：在電氣連接圖中任選一頂點v為起點，依次搜索它的鄰接點w1、w2、w3、…、wt，然后再分別以w1、w2、w3、…、wt為起點搜索與其連接的未曾搜索過的節點，依此類推，直至與起點v連通的所有節點都被搜索過為止。電網具體拓撲過程如下：圖2為某一電網部分電氣連接圖。規定每一種元件都有一種編碼，電源點的母線為節點1，并且已知每條線路的阻抗值和負荷端母線電壓值。其具體步驟如下：

（1）首先讀取電氣連接圖中各個元件編號，并判斷開關和斷路器通斷狀態，對于斷開的開關、斷路器，需要刪除該支路上的線路。圖2中，如果節點2為斷開狀態，則應刪除連接圖中的節點2、3、4。

（2）在（1）的基礎上，根據廣度優先搜索算法，將電氣連接圖生成一個元件后續隊列：1、6、9、16、7、10、15、8、11、14、5、12、13、20、19、10、17。

（3）確定一個元件連接二維數組，數組元素為兩個相連接元件的節點號。圖2生成的連接關系數組分別為(1,6)、(7,8)、(8,5)、(1,9)、(9,10)、…。

（4）確定一個多維后續數組a[n][m]，表示與某一節點相連的所有后續節點，n為節點數，m為一個小于n的常數。圖2的后續數組分別為：a[0][m]={1,2,6,9,16,0，…},a[1][m]={2,3,0,0,…},a[2][m]={3,4,0,0,…},…。

（5）確定由一個節點和其前節點組成的前繼數組。圖2生成的前繼數組為（5,8）、（8,7）、（7,6）、（6,1）、（12,11）等。通過以上五步就能完成了配電網拓撲，就可以得到由母線節點5、12、13、17到等效電源點1的有效路徑，從而計算出路徑阻抗值，實現無功補償容量的計算。

參考文獻:

[1]于錕.網絡拓撲分析算法的研究與設計，大連海事大學，2008.

[2]李春立.配電GIS中配網拓撲特征提取及網絡拓撲分析的方法，華中科技大學，2006

[3]龍啟峰等.基于面向對象技術的電力網絡拓撲分析新方法，電力系統及其自動化學報，2005，17(1)：73-77

作者：孫艷 范其明 單位：天津輕工職業技術學院 天津中德職業技術學院