无功补偿装置

传统配网中台架式配变台区的标准配置是由变压器、配电箱、计量箱等诸多设备组成，配电箱中安装变压器监测终端以实现对变压器的在线监测及无功补偿的控制，计量箱中安装用电信息采集终端以实现对计量电表远程数据的采集。这种多种信息的多路采集、分散控制的缺点是显而易见的，突出表现在台架设备众多、占地面积大、现场施工复杂、智能监测设备重复投资、运行维护成本高等问题。 同时，配变台区无功补偿作为配网节能降损的主要技术措施，随着近年来国网公司配网节能改造项目的大力实施，配网台架就地安装了大量无功补偿装置。这些设备位置分散，造成配网无功补偿维护和管理困难，设备健康状态无法及时准确掌握，设备的无功投入及带来的节电效果不能进行量化评估。相对配网节能降损和生产运营不断增大的压力，配网无功监控管理相对带后，管理手段仍然粗放。 因此追切需要研发集多种数据采集应用功能于一体的新型智能配变终端，依托其搭建无功节能及运维支撑平台，变被动响应为主动运维，提升配网设备运维管理水平，提高无功补偿设备利用效率，有效降低配电网的损耗，解决配电网无功管理基础薄羽问题，推动节能降耗工作在配电网领域的深入开展。

伴随分布式能源广泛接入低压配电网，其对配电网运行灵活性和消纳能力的要求不断提高。利用低压柔性互联装置将独立运行的低压配电台区分区互联，避免传统电压调节和无功补偿装置频繁动作。考虑到柔性互联装置造价昂贵，协同传统电压-无功调节装置，文中提出低压柔性互联装置的选址定容规划方法。首先，分析低压柔性互联装置拓扑和运行方式，建立其潮流模型。其次，建立低压柔性互联装置优化配置的双层规划模型，上层规划以年综合费用最小为目标，下层规划考虑电压-无功协调控制时间序列模型，以运行成本和电压偏差最小为目标，基于粒子群优化算法和混合整数二阶锥规划算法交替求解，得出配电系统最优柔性互联方案和最优运行方式。最后，在IEEE 33节点系统上进行实例分析，验证该双层规划算法的有效性。结果表明，所提方法能有效减少柔性互联装置的过度布置，同时减少由分布式能源频繁波动造成的运行成本。将模型凸化并线性化的方法明显提高了求解效率。

工程名称湖南长沙望城500千伏变电站工程，建设时间2019年6月1日开工，2020年6月30日建成投产。工程概况总占地面积7.1公顷，围墙内占地面积4.18公顷，总建筑面积1244.17平方米，本期新建两组500千伏主变压器、500千伏出线4回、220千伏出线10回、无功补偿装置4组。工程亮点大量采用装配式围墙、装配式防火墙、预制成品检查井等装配式建构筑物，减少现场作业，提高施工效率；最大限度节约资源并减少影响环境的施工作业，实现节能、节地、节水、节材和环境保护。

无功功率补偿技术随着电力系统的出现而出现，并随着电力工业的发展和电力负荷的多样性而不断进步。电力系统发展到现在已出现三代无功补偿技术；同步发电机补偿、同步调相机补偿、并联电容器补偿、并联电抗器补偿，属于第一代补偿技术；基于自然关断晶闸管技术的SVC（相控电抗器（TCR）、磁控电抗器(MCR)）属于第二代无功补偿技术；基于IGBT、IGCT等大功率可控器件的补偿装置SVG(Static VAR Genarator)属于第三代无功补偿技术，不再采用大容量的电容器、电抗器，而是通过大功率电力电子器件的高频开关（IGBT）实现无功补偿的变换。

基于电网换相换流器的高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)可以广泛应用于远距离大容量的电力输送，但是其交流侧需要安装大量滤波设备和无功补偿装置，占地面积大且投切不灵活，制约了该方案的发展。针对该问题，阀侧并联静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)的多源自适应换相换流器(self-adaption statcom and line commutation converter, SLCC)技术凭借其连续调节特性，可以实现无功功率的动态补偿。分析了SLCC的工作原理和换相过程，提出了一种兼顾无功补偿和谐波滤除的协调控制策略，引入无功补偿、谐波补偿、触发角补偿等环节，对无功功率和谐波电流进行动态跟踪处理。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台中进行仿真验证。结果表明，所提控制策略可以实现系统的动态无功补偿和谐波精准滤除，加速了系统的换相过程，有效降低了无功消耗和投资成本。

光伏和电动汽车的大量接入给配电网电压控制带来了严峻挑战。为此，提出了一种多时间尺度协同的配电网分层深度强化学习电压控制策略。首先，考虑电动汽车用户需求响应特性，在日前协同调度分组投切电容器制定分时电价引导用户改变充电行为实现有序充电。其次，在日内构建具有双层结构的深度强化学习策略，上层以长时间尺度通过电价调整引导用户响应实时价格激励以调节电动汽车充电功率，下层以短时间尺度对光伏逆变器和无功补偿装置进行控制，通过双层策略实现对具有不同时间响应特性资源的实时协同调控以降低系统电压偏差。最后，通过对改进的IEEE 33节点系统进行算例分析验证了所提策略的有效性。

项目针对我国配电网低压配电设备智能运检、保护器试跳和线路电压调节等技术难题，研发了带边缘计算技术的终端、保护器性能自动检测和线路电压自动调节等装置，实现了低压配电网状态的感知范围、精准研判和智能处理。 主要创新点：一是研制了低压配电柜短信终端和智能控制终端，发明单、双交叉运算判据方法对多个传感器与监测仪数据进行处理，开发了早期故障诊断程序嵌入终端和保护器主处理器，提出了故障类型自动识别的方法，解决了故障早期预警并精准隔离。二是采用基于多源信息融合技术，提出了对保护器内部部件进行检测前、中、后的故障诊断方法，研制远程自动接地动作试验装置，形成了变、线、户故障早期诊断网络。三是提出了采用线路电压采样控制无功投切技术，研制了便携式调压自动无功补偿装置，提出了低压配网首末端电压协同治理的方法，解决了线路电压的自动调节。 根据浙江省技术经纪人协会科技成果鉴定委员会认为，项目整体技术达到国内领先水平，其中远程漏电保护器故障及交流接触器堵塞或故障判断装置达到国际先进水平。项目已获授权专利28项，其中授权发明专利18项、实用新型专利10项，软件著作权3项；发表论文9篇。项目整体技术应用地区，公变侧故障早期诊断误报率下降了14.57%，诊断时间从原15min降至2min，缩短每座公变25min巡视时间；保护器停电检测时间缩短了35min，正确率达到100%；线路和用户侧故障早期诊断时间从原60min降至2min。项目还获得了行业内外广泛关注，入选中国电力企业联合会《配电网建设改造创新成果及应用案例汇编》，2019年被国网列入科技成果转化目录，2020年1月又与上海置信电气股份有限公司成功签订了《职工技术创新成果许可意向协议书》，因此，本成果系列产品推广前景巨大。