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摘 要： 在对配电网无功优化控制基本思想进行简单介绍后，分析分布式配电网无功优化控制特征参量，最后提出基于配电网系统现有SCADA调度自动化系统的分布式配电网动态无功优化补偿策略方案，并对方案中的一些技术要点进行认真分析探讨。
关键词： 分布式配电网；SCADA；无功优化补偿策略
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020079－02
随着电力电子技术、计算机技术、电力通信技术等在电力系统中应用的不断推进，加上配电网系统调度自动化系统（SCADA）应用的不断完善性，在很大程度上为配电网系统无功电压的自动调节控制提供了必要的基础保障条件和技术支撑。在配电网系统无功电压调节控制领域，其主要经历了基于配电网系统的静态电压无功调节控制、基于SCADA主站系统的在线电压无功集中调节控制两个重要阶段。基于SCADA主站系统的无功调节控制模式，可以大大提高配电网系统无功调节控制的效率、可靠性和经济性。但是随着配电网系统结构变得越来越复杂，容量变得越来越高，电力系统远程调度模式也由集中静态调节模式向调度与监控相结合的两个层次转变，也就是说随着光伏发电、风力发电等微电网不断接入到配电网系统中，原有SCADA主站式集中式无功电压自动调节控制系统在实时性、动作可靠性、经济性等方面均很难满足现代智能复杂大配电网系统动态调度经济运行的要求。因此，结合我国配电网系统中已有的SCADA调度自动化系统、EMS能量管理系统等基础自动化系统，从分布式微电网接入配电网系统中对电压无功动态调节运行模式需求出发，构筑分布式配电网系统无功优化补偿策略就显得非常有工程实践研究已有。
1 配电网无功优化控制简介
配电网系统中无功优化控制实际上就是指当整个电网系统处于无功电源点和容量较为充裕的条件下，通过调节配电网系统中发电机组机端电压、调整电力变压器抽头变比、以及改变无功补偿装置的布设位置等技术措施来根据负荷需求动态调整配电网系统中的无功潮流，使整个配电网在达到系统电压值始终保持合格值的前提下，降低全网有功功率损耗，达到节能降耗高效稳定运行发展的需求。
配电网系统无功优化控制按照优化时间的长短以及优化技术手段可以划分为静态无功优化调节自动控制和动态无功优化调节自动控制两种模式。静态无功优化条件是在只考虑某一个时间断面上的系统负荷波动情况为主，以无功调节经济效益作为主要优化目标，在控制策略制定时没有考虑到配电网系统中控制设备是否具备连续调整等功能特性，是一种单纯最求系统电网水平和网损最小的优化策略。而动态无功优化调节控制模式，是以系统中的实时负荷作为主要的特征信息，通过提起系统中负荷动态变化过程中的信息，以系统网损最小化和自动控制设备操作最小化等位控制目标。无功动态优化调节控制模式充分考虑了自动控制设备的日运行操作次数限制以及不确定因素引起的负荷波动情况，相比静态无功优化调节，该方法所获得的无功优化补偿策略更加符合配电网实际运行情况。但是，由于动态无功优化调节控制其影响因素较多，需要考虑的相关项也更多，因此，必须结合配电网实际功能需求，制定合理的配电网无功优化补偿策略，确保整个配电网具有较高的可靠性和节能经济性。
2 分布式配电网无功优化控制特征参量
对于含有大量分布式电源的配电网系统而言，馈线首端功率因素和电压合格率是横贯配电网系统是否具有稳定经济运行的重要考核技术指标，也是配电网进行无功优化控制调节的重要特征参量。配电线路的无功功率因素与线路的有功负荷、感性无功容量大小、感性无功的分布范围等有关。因此，在进行配电网无功优化补偿策略方案制定时，要通过合理计算确定配电网无功补偿地点和补偿容量，从而确保整个配电网系统中的所有不产个电容器能够实现相互匹配自动切投。利用馈电线路首端的功率因素和现地电压作为配电网无功优化补偿的特征控制变量，通过对全电网中无功补偿电容器的切投自动控制，以达到配电网节能降耗高效运行目的。其中功率因数大小值可以从配电网现有的SCASA系统中获取配电网系统实时运行的有功功率和无功功率值进行转换获得。然后通过对应的通信通道将无功动态调节控制命令传输给配电网中各分布补偿单元，对配电网系统进行动态补偿。为了提高无功补偿电容器运行可靠性，在进行电容器切投控制策略制定过程中，除了可以根据配电网系统实现对现地无功补偿装置的远程切投控制，同时在当远程自动控制系统出现故障或通信数据信号不畅等不利运行工况条件下，补偿装置应该具有良好的运行性能，并自动转入到现场电压自动调节控制工况，根据配电网线路中相关运行参数，结合电压整定上下限要求实现分布式独立控制电容器的切投运行。通过集中远程自动控制和分布式独立现地控制模式相结合，可以大大提高配电网无功优化补偿的可靠性和经济性。
3 分布式配电网动态无功优化补偿策略方案
为了满足结构较为复杂、负荷波动较大的配电网无功优化调节控制需求，利用安装在调度中心上位机上可以进行动态无功补偿智能计算分析和优化补偿策略制定的无功优化自动控制系统形成对应的远程操控命令，通过GPRS无线通道将控制命令传输到分支线路开关的数据传输单元中，实现对配电网系统中所有补偿器进行综合协调远程投切自动调节控制功能。由于配电网系统中每条馈线线路其在运行过程中，根据负荷波动情况可能同时运行多台无功补偿器，且这些无功补偿单元相互间无信息交互的独立结构，因此，需要调度中心上位机无功优化自动调节控制系统根据SCADA等系统获得对应的无功优化调节控制信息，实现对所有补偿器的协调经济调节运行。基于配电网SCADA系统的无功优化自动化补偿策略方案如图1所示：
图1 基于配电网SCADA系统的无功优化自动化补偿策略方案
智能电网建设步伐的不断加快，SCADA配电网调度自动化系统在配电网系统中应用已相当普遍，可以实时对配电网运行和分支馈电线路的端部特征参数进行动态检测控制。从图1可知，本文所建立的分布式配电网系统无功优化补偿策略方案以SCADA配电网调度自动化系统作为数据信息的主要来源，然后结合TCP/IP等网络通信协议获得配电网系统中各分支馈电线路的特征参变量数据信息，经过无功优化自动化控制系统智能分析运算获得最优无功优化补偿调控策略。
控制系统对配电网中SCADA子系统的数据提取请求与传输获取，以及集控中心的远程控制器间的数据信息交换是一个异步发生过程，也就是说DTU数据中心模块主要负责接收集控中心的远程控制器的数据调控命令，通过DTU传送到集控中心的上位机数据库中，同时向控制器发送各种远程操控报文数据，其具体数据信息流程如图2所示：
图2 配电网无功优化控制系统控制数据信息流
从图2可知，从DTU数据中心模块传入到控制器代理模块中的报文信息，首先通过报文的解析结果动态修改各控制器所需的代理远程操控服务对象信息和配电网中不同位置的电容器代理对象的实时运行工况数据信息，同时通过数据库读写代理功能模块将并将电容器的投切事件信息记录到数据库中。在进行配电网无功补偿过程中，当控制器检测到电容器切除后线路依然处于过补或欠补工况时，在下一个检测周期内，配电网无功优化控制系统就会通过新的调节方案选择新的容量更大的电容器进行切除或投入。经过反复多个周期的无功补偿、检测和自动控制，直到使配电线路的功率因数和电压水平达到允许目标要求为止，实现对分布式配电网系统无功优化补偿调节。
配电网无功补偿器沿分支馈电线路进行布置，通过GPRS无线通信通道实现与上位机间的实时通信。通过GPRS无线通道可以将分支线路开关设备的DTU数据终端单元与调度中心的上位机系统进行实时无线通信。无功优化自动化补偿策略方案中将配电网的拓扑结构信息、自动控制器信息、无功补偿电容器信息、以及分支线路开关切投状态信息等详细记录在系统数据库中。当系统运行时，无功优化自动化补偿系统就会自动连接信息数据库，读取整个配电网系统相关数据信息，并建立对应的逻辑调节控制关系。配电网调度管理人员通过无功优化客户端就能及时掌握整个配电网系统的运行工况状态，实时监控配电网无功动态调节的稳定性和分析无功补偿的经济效益水平。
4 结束语
配电网规模和容量的不断增大，如何实现全网所有无功补偿器的集中协调动态调节控制，促进和推动配电网系统无功优化补偿控制的实时化、全局化、实用化等功能就显得非常有工程实践意义。从配电网全局性出发，结合配电网现有的SCADA等基础自动化系统，通过无功补偿器的动态协调调节控制，保证全网电压质量、功率因素，降低网损和提高配电网运行稳定性和经济性还有待于更深一步的研究。
参考文献：
[1]石嘉川、刘玉田，计及分布式发电的配电网多目标电压优化控制[J].电力系统自动化，2007，31（13）：47-51．
[2]刘健、毕鹏翔、董海鹏，复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.
[3]陈琳、钟金、倪以信等，含分布式发电的配电网无功优化[J].电力系统自动化，2006，30（14）：20-24.
[4]丘文千，电力系统无功配置的综合优化方法[J].中国电力，2008，41（10）：10-14.
[5]刘健、毕鹏翔、董海鹏，复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.
关键词： 分布式配电网；SCADA；无功优化补偿策略
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1020079－02
随着电力电子技术、计算机技术、电力通信技术等在电力系统中应用的不断推进，加上配电网系统调度自动化系统（SCADA）应用的不断完善性，在很大程度上为配电网系统无功电压的自动调节控制提供了必要的基础保障条件和技术支撑。在配电网系统无功电压调节控制领域，其主要经历了基于配电网系统的静态电压无功调节控制、基于SCADA主站系统的在线电压无功集中调节控制两个重要阶段。基于SCADA主站系统的无功调节控制模式，可以大大提高配电网系统无功调节控制的效率、可靠性和经济性。但是随着配电网系统结构变得越来越复杂，容量变得越来越高，电力系统远程调度模式也由集中静态调节模式向调度与监控相结合的两个层次转变，也就是说随着光伏发电、风力发电等微电网不断接入到配电网系统中，原有SCADA主站式集中式无功电压自动调节控制系统在实时性、动作可靠性、经济性等方面均很难满足现代智能复杂大配电网系统动态调度经济运行的要求。因此，结合我国配电网系统中已有的SCADA调度自动化系统、EMS能量管理系统等基础自动化系统，从分布式微电网接入配电网系统中对电压无功动态调节运行模式需求出发，构筑分布式配电网系统无功优化补偿策略就显得非常有工程实践研究已有。
1 配电网无功优化控制简介
配电网系统中无功优化控制实际上就是指当整个电网系统处于无功电源点和容量较为充裕的条件下，通过调节配电网系统中发电机组机端电压、调整电力变压器抽头变比、以及改变无功补偿装置的布设位置等技术措施来根据负荷需求动态调整配电网系统中的无功潮流，使整个配电网在达到系统电压值始终保持合格值的前提下，降低全网有功功率损耗，达到节能降耗高效稳定运行发展的需求。
配电网系统无功优化控制按照优化时间的长短以及优化技术手段可以划分为静态无功优化调节自动控制和动态无功优化调节自动控制两种模式。静态无功优化条件是在只考虑某一个时间断面上的系统负荷波动情况为主，以无功调节经济效益作为主要优化目标，在控制策略制定时没有考虑到配电网系统中控制设备是否具备连续调整等功能特性，是一种单纯最求系统电网水平和网损最小的优化策略。而动态无功优化调节控制模式，是以系统中的实时负荷作为主要的特征信息，通过提起系统中负荷动态变化过程中的信息，以系统网损最小化和自动控制设备操作最小化等位控制目标。无功动态优化调节控制模式充分考虑了自动控制设备的日运行操作次数限制以及不确定因素引起的负荷波动情况，相比静态无功优化调节，该方法所获得的无功优化补偿策略更加符合配电网实际运行情况。但是，由于动态无功优化调节控制其影响因素较多，需要考虑的相关项也更多，因此，必须结合配电网实际功能需求，制定合理的配电网无功优化补偿策略，确保整个配电网具有较高的可靠性和节能经济性。
2 分布式配电网无功优化控制特征参量
对于含有大量分布式电源的配电网系统而言，馈线首端功率因素和电压合格率是横贯配电网系统是否具有稳定经济运行的重要考核技术指标，也是配电网进行无功优化控制调节的重要特征参量。配电线路的无功功率因素与线路的有功负荷、感性无功容量大小、感性无功的分布范围等有关。因此，在进行配电网无功优化补偿策略方案制定时，要通过合理计算确定配电网无功补偿地点和补偿容量，从而确保整个配电网系统中的所有不产个电容器能够实现相互匹配自动切投。利用馈电线路首端的功率因素和现地电压作为配电网无功优化补偿的特征控制变量，通过对全电网中无功补偿电容器的切投自动控制，以达到配电网节能降耗高效运行目的。其中功率因数大小值可以从配电网现有的SCASA系统中获取配电网系统实时运行的有功功率和无功功率值进行转换获得。然后通过对应的通信通道将无功动态调节控制命令传输给配电网中各分布补偿单元，对配电网系统进行动态补偿。为了提高无功补偿电容器运行可靠性，在进行电容器切投控制策略制定过程中，除了可以根据配电网系统实现对现地无功补偿装置的远程切投控制，同时在当远程自动控制系统出现故障或通信数据信号不畅等不利运行工况条件下，补偿装置应该具有良好的运行性能，并自动转入到现场电压自动调节控制工况，根据配电网线路中相关运行参数，结合电压整定上下限要求实现分布式独立控制电容器的切投运行。通过集中远程自动控制和分布式独立现地控制模式相结合，可以大大提高配电网无功优化补偿的可靠性和经济性。
3 分布式配电网动态无功优化补偿策略方案
为了满足结构较为复杂、负荷波动较大的配电网无功优化调节控制需求，利用安装在调度中心上位机上可以进行动态无功补偿智能计算分析和优化补偿策略制定的无功优化自动控制系统形成对应的远程操控命令，通过GPRS无线通道将控制命令传输到分支线路开关的数据传输单元中，实现对配电网系统中所有补偿器进行综合协调远程投切自动调节控制功能。由于配电网系统中每条馈线线路其在运行过程中，根据负荷波动情况可能同时运行多台无功补偿器，且这些无功补偿单元相互间无信息交互的独立结构，因此，需要调度中心上位机无功优化自动调节控制系统根据SCADA等系统获得对应的无功优化调节控制信息，实现对所有补偿器的协调经济调节运行。基于配电网SCADA系统的无功优化自动化补偿策略方案如图1所示：
图1 基于配电网SCADA系统的无功优化自动化补偿策略方案
智能电网建设步伐的不断加快，SCADA配电网调度自动化系统在配电网系统中应用已相当普遍，可以实时对配电网运行和分支馈电线路的端部特征参数进行动态检测控制。从图1可知，本文所建立的分布式配电网系统无功优化补偿策略方案以SCADA配电网调度自动化系统作为数据信息的主要来源，然后结合TCP/IP等网络通信协议获得配电网系统中各分支馈电线路的特征参变量数据信息，经过无功优化自动化控制系统智能分析运算获得最优无功优化补偿调控策略。
控制系统对配电网中SCADA子系统的数据提取请求与传输获取，以及集控中心的远程控制器间的数据信息交换是一个异步发生过程，也就是说DTU数据中心模块主要负责接收集控中心的远程控制器的数据调控命令，通过DTU传送到集控中心的上位机数据库中，同时向控制器发送各种远程操控报文数据，其具体数据信息流程如图2所示：
图2 配电网无功优化控制系统控制数据信息流
从图2可知，从DTU数据中心模块传入到控制器代理模块中的报文信息，首先通过报文的解析结果动态修改各控制器所需的代理远程操控服务对象信息和配电网中不同位置的电容器代理对象的实时运行工况数据信息，同时通过数据库读写代理功能模块将并将电容器的投切事件信息记录到数据库中。在进行配电网无功补偿过程中，当控制器检测到电容器切除后线路依然处于过补或欠补工况时，在下一个检测周期内，配电网无功优化控制系统就会通过新的调节方案选择新的容量更大的电容器进行切除或投入。经过反复多个周期的无功补偿、检测和自动控制，直到使配电线路的功率因数和电压水平达到允许目标要求为止，实现对分布式配电网系统无功优化补偿调节。
配电网无功补偿器沿分支馈电线路进行布置，通过GPRS无线通信通道实现与上位机间的实时通信。通过GPRS无线通道可以将分支线路开关设备的DTU数据终端单元与调度中心的上位机系统进行实时无线通信。无功优化自动化补偿策略方案中将配电网的拓扑结构信息、自动控制器信息、无功补偿电容器信息、以及分支线路开关切投状态信息等详细记录在系统数据库中。当系统运行时，无功优化自动化补偿系统就会自动连接信息数据库，读取整个配电网系统相关数据信息，并建立对应的逻辑调节控制关系。配电网调度管理人员通过无功优化客户端就能及时掌握整个配电网系统的运行工况状态，实时监控配电网无功动态调节的稳定性和分析无功补偿的经济效益水平。
4 结束语
配电网规模和容量的不断增大，如何实现全网所有无功补偿器的集中协调动态调节控制，促进和推动配电网系统无功优化补偿控制的实时化、全局化、实用化等功能就显得非常有工程实践意义。从配电网全局性出发，结合配电网现有的SCADA等基础自动化系统，通过无功补偿器的动态协调调节控制，保证全网电压质量、功率因素，降低网损和提高配电网运行稳定性和经济性还有待于更深一步的研究。
参考文献：
[1]石嘉川、刘玉田，计及分布式发电的配电网多目标电压优化控制[J].电力系统自动化，2007，31（13）：47-51．
[2]刘健、毕鹏翔、董海鹏，复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.
[3]陈琳、钟金、倪以信等，含分布式发电的配电网无功优化[J].电力系统自动化，2006，30（14）：20-24.
[4]丘文千，电力系统无功配置的综合优化方法[J].中国电力，2008，41（10）：10-14.
[5]刘健、毕鹏翔、董海鹏，复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.