并联电容器在电网中的配置分析
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摘要
系统网损主要集中在中、低压电网中，采用并联电容器进行无功补偿是减少网损提高效益的主要手段，本论文主要从网损、经济性方面出发，研究10kV及以下电压等级并联电容器补偿容量、位置的配置及优化。
目前，并联电容器在实际工程中的位置主要根据运行、维护方便来确定。配置的效果主要根据电压是否达到国家标准来判断。
本文从工程实际出发，把多年工作经验与控制理论结合起来，力求为设计及运行管理人员提供简便实用的配置方法及程序，并运用控制理论对无功补偿容量、位置进行优化，力求能得到把理论性和实用性结合起来的方法和程序。
主要解决以下问题并形成结果：
1)从实用性出发，对工程中常见设计错误进行举例、修正；针对目前工程通用的三种补偿方法进行分析，总结工作经验，提出具体配置原则；并对补偿的不同目标(电压、功率因素)进行基于Visual Foxpro的软件编程。用于工程实践，结果表明：此软件具有良好的实用性，获得较好的效果。
2)结合多年工作经验和一些经典控制理论对几种典型负荷网络的补偿容量、补偿位置进行优化，寻求比较实用、可行的结论，并对其进行基于MATLAB的仿真，证明其正确性、可行性，使其具有更广的应用性。
3)考虑到中、低压线路的复杂性特点，通过电阻率、电流密度换算成均匀线路与电流的关系，用等面积法则进行无功补偿优化；并进行基于C语言的软件编程。用于工程实践中，反馈结果比较理想。
4)考虑到电容器容量、补偿位置的离散性及投资的影响，引进离散控制理论中的动态规划法进行探讨。
The loss of electric network is mainly in the network of intermediate voltage and network of low voltage. It is the main way to decrease in loss and improve benefit that shunt capacitor is used in reactive compensation. The mostly content of the thesis is disposition and optimization of Capacity and location.
At the present time, where to set shunt capacitor is based on it where to benefit overhaul and running. The criterion is whether the voltage acheieves the national standard.
It is based on engineering actuality and tries gaining more practical ways and program by linking theory with practice. It hopes to come to a sententious conclusion by optimizing location and capacity of reactive compensation.
The main contributions of the thesis as follow:
1) It introduces the three current ways and corrects the habitual errors in engineering at present. It sums up experience and puts forwards to disposing fundamentals .The software is programmed for different objective function by Visual FoxPro and has been used in practice.
2) Linking the classical control theory with practice, it tries drawing a sententious and practical conclusion by optimization. Correctness is proved by emulation with Robust Toolbox of MATLAB.
3) In view of the complicacy of the circuits, it optimizes reactive compensation by Equivalent area theorem and programs by C. It has been used in practice and gets good benefit.
4) Considering the discreteness of reactive compensation and the influence by the cost, it introduces dynamic programming which belongs to optimum control of discrete systems into reactive compensation.
目前，并联电容器在实际工程中的位置主要根据运行、维护方便来确定。配置的效果主要根据电压是否达到国家标准来判断。
本文从工程实际出发，把多年工作经验与控制理论结合起来，力求为设计及运行管理人员提供简便实用的配置方法及程序，并运用控制理论对无功补偿容量、位置进行优化，力求能得到把理论性和实用性结合起来的方法和程序。
主要解决以下问题并形成结果：
1)从实用性出发，对工程中常见设计错误进行举例、修正；针对目前工程通用的三种补偿方法进行分析，总结工作经验，提出具体配置原则；并对补偿的不同目标(电压、功率因素)进行基于Visual Foxpro的软件编程。用于工程实践，结果表明：此软件具有良好的实用性，获得较好的效果。
2)结合多年工作经验和一些经典控制理论对几种典型负荷网络的补偿容量、补偿位置进行优化，寻求比较实用、可行的结论，并对其进行基于MATLAB的仿真，证明其正确性、可行性，使其具有更广的应用性。
3)考虑到中、低压线路的复杂性特点，通过电阻率、电流密度换算成均匀线路与电流的关系，用等面积法则进行无功补偿优化；并进行基于C语言的软件编程。用于工程实践中，反馈结果比较理想。
4)考虑到电容器容量、补偿位置的离散性及投资的影响，引进离散控制理论中的动态规划法进行探讨。
The loss of electric network is mainly in the network of intermediate voltage and network of low voltage. It is the main way to decrease in loss and improve benefit that shunt capacitor is used in reactive compensation. The mostly content of the thesis is disposition and optimization of Capacity and location.
At the present time, where to set shunt capacitor is based on it where to benefit overhaul and running. The criterion is whether the voltage acheieves the national standard.
It is based on engineering actuality and tries gaining more practical ways and program by linking theory with practice. It hopes to come to a sententious conclusion by optimizing location and capacity of reactive compensation.
The main contributions of the thesis as follow:
1) It introduces the three current ways and corrects the habitual errors in engineering at present. It sums up experience and puts forwards to disposing fundamentals .The software is programmed for different objective function by Visual FoxPro and has been used in practice.
2) Linking the classical control theory with practice, it tries drawing a sententious and practical conclusion by optimization. Correctness is proved by emulation with Robust Toolbox of MATLAB.
3) In view of the complicacy of the circuits, it optimizes reactive compensation by Equivalent area theorem and programs by C. It has been used in practice and gets good benefit.
4) Considering the discreteness of reactive compensation and the influence by the cost, it introduces dynamic programming which belongs to optimum control of discrete systems into reactive compensation.
引文
[1]李坚编著．商业化电网的经济运行及无功电压调整．中国电力出版社，2001．9：68-110
[2]纪文主编．电力系统设计手册．中国电力出版社，2000．8
[3]刘晨晖．电力系统无功功率分布与电压调整．中国地质大学出版社，1993
[4]电力电容器无功补偿文集，2001．2
[5]张粒子，孟杰，徐英辉．电力系统无功优化方法的研究．北京输配电技术国际会议论文集，1999
[6]孙成宝，刘福义．低压电力实用技术．中国水利电力出版社，1997：281-297
[7]乐健，林海，谈顺淘．配电线路无功补偿优化方法研究．CUS-EPSA，1999
[8]弋东方主编．电力工程电力设计手册．水利电力出版社，1989．12：500-513
[9]孙成宝，李广泽．配电网实用技术．中国水利电力出版社，1997
[10]刘培玉，葛斌，王金城著．最优控制系统设计．大连理工大学出版社，2000．3：150-163
[11]郑大钟编著．线性系统理论．清华大学出版社，2000．9
[12]孙树勤编著．无功补偿的失量控制．中国电力出版社，1998
[13]诸骏伟主编．电力系统分析．北京电力出版社，1995．11
[14]卢强，孙元章．电力系统非线性控制．科学出版社，1993
[15]魏克新编著．MATLAB语言与自动控制系统设计．机械工业出版社，1997
[16]张志涌编著．掌握和精通MATLAB．北京航空航天大学出版社，1997
[17]韩英铎．电力系统最优分散协调控制．清华大学出版社，1997
[18]李坚．对山西省网无功网损运行现状的几点建议．华北电力技术，1997．11
[19]陆志明．低压无功自动补偿如何避免震荡．电力电容器无功补偿文集，2001．2：97-98
[20]王涛．关于无功补偿降损及经济效益分析的有效计算，2001．2：22-24
[21]刘健，董榕．诚乡电网建设与改造指南．中国水利电力出版社，2001．3：88-95
[22]陈化钢．电力设备运行实用技术问答．中国水利电力出版社，2002．6：248-273
[23]肖友强．农网无功功率的最佳补偿．水电能源科学，2000，18(3)：42-44
[24]王兆安．谐波抑制和无功补偿．北京．机械工业出版社，1998
[25]刘新东．如何确定10KV线路分散补偿电容器容量及安装位置．电工技术，2000．2：23-24
[26]郭丽娟，梁小冰．10KV电容器组切换在用户侧产生的电压放大现象．电网技术，2003．2
[27]杨昌兴，王敏．大容量并联电容器装置中应用阻尼式限流器．中国电力，1995
[28]张达平．城市电网谐波手册．北京．中国电力出版社，2001
[29]段乃欣，宁凤辉．电力系统谐波对金属化膜电容器老化的影响．电力电容器，2002．3
[30]张尧，王琴．树状网的潮流算法．中国电机工程学报，18(3)，1998
[31]周维廉．浅谈配电网络电容器补偿的若干问题．福建电力与电工，19(3)，1999
[32]许跃进，王建平．分散负荷无功补偿电容器接入方式的探讨．农村电气化，1994．04
[33]韩居华．用于三相不平衡配电馈线的在线无功补偿方法．电力情报，1994．03
[34]沈文琪．高压并联电容器再投入的最小时间间隔．电力电容器，2002．01
[35]李六零，邱毓昌．限制并联电容器组过电压中的一种新方法．电力电容器，2002．01
[36]李海锋，李本和等．广州南区局10KV配网的综合优化．CUS-EPSA，2000
[37]张粒子，徐英辉等．基于直接法的无功优化．CUS-EPSA，2000
[38]胡寿松．自动控制原理．国防工业出版社，1994
[39]欧阳黎明编著．MATLAB控制系统设计．国防工业出版社，2001．1
[40] G.C. Montanari. etal, Searching for the Factors which Affect self-healing Capacitor Degratation under Non-sinusoidal Voltage.IEEE Trans on Dielectrics and
Electrical Insulation, 1999, 6(3):319-325
[41] Saric AT, Calovic MS. Fuzzy optimization of capacitors in distribution systems. IEE Pro-Gener Trans Disrtib, 1997, 144(5):415-422
[42] Mc Granaghan ME etal. Overvoltage protection of shunt capacitor banks using Mov arresters. IEEE Trans on Power Apparatus and systems, 1984, 103(8):23-26
[43] Mesut E. Baran and Felix F. Wu. Optimal sizing of capacitors placed on a radial distribution system. IEEE T-PWRD, 4(1),1989:735-743
[44] Baran. M.E., and Wu, F.F.. Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load balancing. IEEE T-PWRD, 4(2),1989:1401-1407
[45] Hsu Y.Y., Kuo HC. Dispatch of capacitors on distribution system using dynamic programming. IEE Proc. C, 140(6), 1993:433-438
[46] Alexander R W etal. Synchronous closing control for shunt capacitors. IEEE Trans on power Apparatus and systems. 1985, 104(9):2619
[47] Dunsmore D Metal. Magnification of transient voltage in multiviltage-level, Shunt-capacitor-compensated circuits. IEEE Trans on PWD, 1992,7(2):664
[48] D. Rajicic, A. Bose. Amodification to the fast decoupled power flow for networks with high R/X ratios. IEEE T-PWRS, 3(2),1988:743-746
[49] S. Abe, etal. Power System Voltage Stability. IEEE Transaction on PAS-101, No. 10 October 1982: 3830—3840
[50] Huating Chieh. Applied optimization theory and optimal control. Taiwan. Feng Chia University, 1990
[51] Sage and Chelsea Ⅲ. Optimum systems control. New York:Prentice hall, 1972
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