油田配电网无功优化分析

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不等 式 约 束方 程 为[3- 4]:
对电压不等式约束采用罚函数的方法处理, 目标函数可 表示为:
( 2) 配电网无功优化补偿参数的取值是: 补偿装置的使 用 年 限(装 置 使 用 寿 命) 10 年 ; 平 均 售 电 单 价 0.5 元/kWh; 全 网最 大 损 耗小 时 数 3 200 h; 无功 补 偿 装置 的 年 维 护 费 用 系 数 0.001; 单 位 容量 10 kV 电 容 器的 投 资 造 价 45 元/kvar; 单 台低压电容器的固定投资 8 300 元/台; 单 位 容 量低 压 电 容器 的投资造价 30 元/kvar。
成本的 1/3 以上[1]。因此, 如何降低电能消耗, 对于提高石油石
提高配电网运行的经济性。
化 企 业 的 经 济 效 益 具 有 重 要 的 意 义 。油 田 电 力 系 统 由 供(配)电 系统和用电设备组成。在已确定用电负荷的情况下, 如何节电
2 无功优化数学模型及算法
是油田配电系统应考虑的主要问题, 这是因为配电网在向负
其中:
,λ为 电 压 越 界 罚 系 数 。
潮流计算 采用 适 用 于单 电 源 辐射 线 路 的 “前 推 回 代”潮 流 计 算 方 法 [5]。优 化 算 法 是 对 整 条 线 路 的 负 荷 节 点 、传 输 节 点 按灵敏度方法计算出相应的灵敏度系数, 系数大的, 则说明 在 该 节 点 安 装 无 功 补 偿 设 备 对 降 低 线 路 网 损 的 作 用 大 。按 灵 敏度从大到小排序, 根据线路的节点总数, 取节点总数的 10~15%作 为 候 选 补 偿 节 点 。
( 1) 无功优化补偿配置方案。安装 10 kV 无功补偿电容 器装置 405 kvar/3 台; 安装低压无 功 补 偿装 置 705 kvar/8 台 ; 总补偿容量 1 110 kvar/11 台。
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4 结语
通过实例验证, 中低压油田配电网无功优化补偿是提高 电 压 合 格 率 和 降 低 线 损 率 的 重 要 途 径 。采 用 此 油 田 配 电 网 无 功优化补偿模型和算法得出的油田中低压配电网无功补偿 装 置 优 化 配 置 方 案 不 仅 科 学 、合 理 , 且 具 有 投 资 省 , 见 效 快 , 综合经济效益好等优点, 使配电网无功综合优化补偿达到了 十分理想的效果。 参考文献: [1]田 锦, 李 荣.WZB 无功微机自动补偿箱在大港油田配电
1 引言
如何科学合理地确定电容器的补偿位置和补偿容量, 以 及评价安装补偿装置后的补偿效果和经济效益, 需要对油田
随着油田原油产量的逐年递增, 以及综合含水率的持续
配电网进行优化分析, 从而为油田配电网的运行人员决策提
升高, 单位原油生产用电指标一直呈攀升趋势, 电耗已占采油
供科学的依据, 为配电网的优化运行提供有效的手段, 进而
收稿日期: 2008- 05- 28
wk.baidu.com
稿件编号: 200805045
等式 功 率约 束 方 程为[3- 4]:
作者简介: 李炳建( 1963- ) , 男, 陕西延安人, 工程师。研究方向: 自动化仪表应用。
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《国外电子元器件》2008 年第 7 期
式中 : Pi、Qi、Vi 为 节 点 i 处 的 注 入 有 功 功 率 、无 功 功 率 和 电压; Gij、Bij、θij 分别为节点 i、j 之间的电导、电纳和相角差。
网络中的应用[J].油气地面工程, 2002(5): 70- 71. [2]张小宁, 张宝贵, 陆则印, 等.油田抽油机供电系统无功补
偿研究与应用[J].电力自动化设备, 2004(4) : 57- 60. [3]何仰赞, 温增银.电力系统分析(上, 下册)[M].武汉:华中理上
大学出版社, 2001. [4]陈文彬.电力系统无功优化与电压调整[M].沈阳: 辽宁科学
工业自动化
油田配电网无功优化分析
油田配电网无功优化分析
李炳建 1, 闫苏莉 2, 魏 娜 2 (1. 延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂, 陕西 延安 716005; 2. 西安石油大学, 陕西 西安 710065)
摘要 : 分 析了 油 田 配电 网 的 特点 、无 功 补偿 的 现 状, 以 油 田 配电 网 年 运行 费 用 最小 为 目 标函 数 , 构 建 了 无 功 优 化 数 学
无功补偿优化的最终目标是使网损最小, 年运行费最
荷提供电力的同时, 自身也有电能损失, 该损耗可用网损率或
小, 补偿设备的综合投资最小, 所获得的经济效益最大。考虑
线损率表示。一般对配电网采取无功补偿的措施, 以提高电网
到高压无功补偿设备主要用于降低网损和提高电压, 所以它
的传输能力, 改善设备的利用率, 减少电压损失和网损。
式 中 : F 为 年 运 行 费 用 ; Ka 为 补 偿 设 备 的 年 维 护 费 用 率 ( %) ; Ke 为 装 设 单位 补 偿 容量 的 综 合 投 资 ( 元/kvar) ; Kc 为 投 资 的 年 回 收 率 ( %) ; Km 为 电 容 器 固 定 安 装 费 用 ( 元 ) ; M 为 补 偿 节 点 个 数; β为 有 功 电 价 ( 元/kWh) ; Qci 为 节 点 的 补 偿 容 量 ( kvar) ; τmax 为 全 网 最 大 损 耗 小 时 数 ( h) ; PLi 为 各 支 路 的 有 功 损耗( kW) 。
在确定候选补偿节点后, 利用遗传算法并行寻优的特点, 在候选补偿节点中根据年运行费用最小的目标函数, 优化得 出最佳补偿节点以及相应的最 优 补 偿容 量[6]。图 1 给出 利 用
图 1 基于全局最优遗传算法无功优化流程图 遗传算法求解补偿节点及补偿容量的计算过程。
3 计算实例
某油田 10 kV 配电网络有 78 个节点, 32 台配电变压器, 总 容量为 8 235 kVA, 通过对网络优化计算, 其结果如表 1 所示。
必须能够降低运行维护费用, 提高无功补偿设备的利用率。
油田配电网大多采用多分支辐射式单向供电的接线方
为此, 优化数学模型是以年运行费用最小为目标函数。年总
式, 油田的机采系统、注水系统及油气集输系统多采用三相异
运 行 费 用 包 括 补 偿 设 备 的 年 运 行 维 护 费 、投 资 的 回 收 , 以 及
技术出版社, 2003. [5]方富淇.配电网自动化[M].北京:中国电力出版社, 2000. [6]金 群, 李欣然.遗传算法参数设置及其在负荷建模中应用
[J].电力自动化设备, 2006(5): 23- 27.
步电动机作为动力[2]。这种系统的负荷分散性大, 配电网供电
因网损引起的电能损失费用。目标函数的表达式为:
半径大、分支多、配电变压器数量多、负荷率低, 因而运行时供
电线路的网损率高, 功率因数低, 末端压降大。
油田配电网的无功补偿基本上以电容器补偿为主, 分为变 电所内的集中补偿和沿线路的分散补偿。分散补偿又分为安 装在配电变压器低压侧低压无功补偿和直接安装在 10 kV 线 路上的高压电容器补偿。随着油田配电网改造的进一步实施, 在 10 kV 配电网中已安装和将要安装大量的无功补偿装置来 改善配电网的电压质量, 提高配电网运行的经济性。
模型; 通过对实例的计算分析, 验证了油田配电网能科学合理地确定电容器的补偿位置和补偿容量, 能够有效减小油
田配电网的网损和电压降落, 提高经济效益和供电质量。
关 键 词: 油田配电网; 无功补偿; 数学模型; 优化计算
中图分类号: TM727,TM714.3
文献标识码: A
文章编号: 1006- 6977(2008)07- 0025- 02
Analysis on r eactive power optimization in oil- field distr ibution systems
LI Bing- jian1, YAN Su- li2, WEI Na2 (1.Yanchang Oil Field L.td Company,Yan’an 716005,China; 2.Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065,China)
Abstr act:Based on the characteristics of power distribution network and the situations of reactive compensation in oil fields, a mathematical model for reactive power optimization of distribution system is established, with an aim function to minimize the operation cost.An example proves that the optimal position and capacity of reactive power compensation can be deter- mined reasonably so as to decrease losses and voltage drops of distribution networks effectively, therefore the operation cost drops and the voltage quality of networks can be improved. Key wor ds: distribution network; reactive power compensation; mathematical model; optimization
( 3) 无功综合优化补偿结果分析。根据无功优化补偿结 果, 共需设备投资[405×45+ (8 300 ×8+705×30)3=10. 71 万元。
无功综合优化补偿后的经济效益分析如表 2 所示。由表 2 可知 , 对 10 kV 线 路 进 行 集 中 补 偿 , 可 以 降 低 线 路 损 耗 , 节 约年运行费用, 并且可以提高用户的电压质量。
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