1 引言
二OO六年八月二十五日國家電網公司發展策劃部向系統各區域、省（自治區、直轄市）電力公司下發了關于開展重點城市電網“十一五”無功規劃報告編制工作的通知。文件指出：“長期以來，由于我國城市電網無功規劃一直沒有得到足夠的重視，城市電網運行中長期存在著無功補償容量不足、配置不合理等問題。近年來國際國內幾次電網事故，進一步反映出電網在電壓穩定和無功配置等方面存在較大的問題”。當前城市配電網運行情況都不夠理想，主要表現在電壓合格率較低，網損率較高等問題。對電網無功補償這一課題，多年來已有許多電力工作者做了極大努力，研究開發了不少設備和裝置，在無功補償方面取得了明顯的效果。但現實電網中存在的問題仍然不少，城市電網則電壓偏低和過高的問題同時存在，雖已經采取了一些補償措施，但總體水平不高。
電力系統設計技術規程第4.2.1條指出“無功補償應滿足系統各種正常事故運行方式下電壓水平的需要，達到經濟的效果，原則上應使無功就地分區分電壓基本平衡”。在編制說明部分又指出：“原則上應使無功就地分區分電壓等級基本平衡，但決不是絕對按區按層平衡。當受端系統負荷中心的電廠或者帶當地負荷的送端電廠距變電站較近時，想附近變電站甚至低壓側負荷供部分無功，增加網損并不大，但可減少大量無功設備，仍然是經濟合理的”。
在本次國網文件中對規劃原則做了詳細的規定：
（1）分層分區平衡
分層平衡原則，即不同電壓層級間的無功交換應控制在合理水平，在負荷功率因數滿足要求的前提下，發電廠和無功補償設備應在不同電壓等級網絡上合理配置，減少無功功率在不同電壓等級間的流動。
分區平衡原則，即不同供電區域的無功交換應控制在合理水平，應使本地無功需求和發電廠及無功補償設備無功出力之間相平衡，減少區域間無功交換。
（2）無功不到送
小負荷方式下應避免低壓電網通過變壓器想高壓電網到送無功電力，如有必要可考慮適當投入低壓電抗器。
電力用戶和公用配電變壓器裝設的各種無功補償設備應能按照無功需求及時調整無功出力，防止向系統到送無功電力。
（3）功率因素滿足要求。
采取無功補償措施后，110kV和220kV變壓器母線側功率因數應不低于0 .95，10kV配電變壓器的低壓側功率因數應在0 .98～1 .0范圍內。
用戶側裝設可投切電容器后，要求低壓母線功率因數不低于0 .95。
（4）電壓偏差滿足要求。
采取無功補償措施后，各節點電壓應控制在限值范圍內（各城市電網根據本地區情況確定具體各電壓等級電壓偏差范圍要求）。
（5）各電壓等級電網理論線損應適當降低。
采取無功補償措施后，各電壓等級電網理論線損應適當降低（各城市電網根據本地區情況確定具體各電壓等級電網理論線損率降低目標要求）。
3 無功電壓優化規劃數學模型
本次討論的無功補償僅指對電壓的控制作用，即以容性、感性無功容量和變壓器分接頭為控制變量，電壓為被控制變量，對不同的目標需要不同的補償電容量、電感量和有載調壓變壓器的配合。
3.1 目標函數
（1）網損最小
用投切補償電容器及有載調壓變壓器分接頭來達到電網運行網損 最小，即
（1）
式中
。 n為電網總節點數，
、
為節點 i、j的電壓，
為節點 i、j之間的電導，
為i、j之間的相角差， k為電容補償節點數， M為有載調壓變壓器臺數，
為節點j的補償電容增量，
為i號有載調壓變壓器的分接頭增量，
為網損對節點補償電容的靈敏度，
為網損對有載調壓變壓器分接頭的靈敏度。
（2）補償電容量最小
（2）
式中
為節點i的補償電容量；系數為1（以補償電容量為目標函數時）或為
（以補償費用為目標函數，補償點 的單位補償容量的費用）。
（3）綜合經濟效益最好
從經濟角度來評價無功和電壓優化效果，就是將無功補償后的網損減小、設備投資費、銀行貸款利息、能源成本、折舊費用和電費分時計算都綜合考慮在內。
（3）
3.2 約束方程
所謂優化就是指在一定的約束條件下使目標函數達到最優。對控制量：電容量、電感量和變壓器可調分接頭都是有限的；被控制量：配電網中各點電壓、各條線路的電流必須在規定的允許范圍之內。即：
4 結論
無功電源應和有功電源一樣，從規劃著手包括無功優化配置規劃和自動化規劃(無功電壓優化控制)，而且要作到局部服從全網，全網照顧局部；一方面要增加投入，另一方面要充分發揮現有網上無功控制設備(包括電容器、靜止補償器、有載調壓變壓器、電抗器等)；上級和下級協調，分散和集中相結合，使網上各級電壓達到要求而無功潮流最小。國網文件最后在附件部分明確指出；“對于可能引起電壓穩定問題的嚴重故障形式，應提出相應的電壓無功控制措施，重點考慮地方電源故障條件下能夠滿足電壓支撐能力的最少開機方式。如果地方電源的裝機容量不能滿足故障條件下對電網電壓的支撐要求，則應考慮建議適當增加地方
電源的裝機容量，或裝設動態無功補償裝置STATCOM或SVC裝置，以提高無功電壓支撐能力”。無疑這將對我國電力自動化設備制造廠家來說存在巨大商機，隨著我國電器設備制造技術的進步和電網
自動化技術的快速發展，實現無功/電壓最優控制的前景是樂觀的。
參考文獻
[1] 關于重點城市電網“十一五”無功規劃報告編制工作的通知.北京.國家電網公司.2006.
[2] 陳章潮,顧潔.配電網規劃及自動化.電網技術.1995(19)12.
[3] 電力系統設計技術規程.北京.水利電力出版社.1985.
作者簡介：
姚金雄（1979-），男，工學碩士，研究方向為電力系統規劃與運行.
