配电网全网无功优化指根据不同电压等级配电网历史的、 实时的及预测的负荷情况, 按照分层分区无功就地平衡的原则, 经无功潮流优化计算, 确定出电压无功装置最优或次优配置方案。一般分为无功补偿规划优化和运行优化两都分。
配电网全网无功补偿规划优化是指在统筹考虑全网现有及未来网架结构、装置状况及负荷情况的基础上, 确定无功补偿装置最佳安装位置、 类型和容量,达到降低线损、节省投资费用的目的。
配电网全网无功补偿运行优化是指在现有电压无功装置和技术条件下,根据实际负荷变化及短期负荷预测, 确定电压无功装置最佳配合方式, 达到供电电压质量最好、 线损最小、 运行费用最小的目的。
配电网全网无功优化计算指在以配电网网架结构不变, 除平衡节点以外的各节点有功功率不随无功功率变化而变化,节点电压改变对系统频率及负荷影响忽略不计的假设条件下, 按照平衡节点电压不越限、 无功不越限, 各节点电压不越限、无功不越限,各补偿节点无功不越限、无功不倒送,并列运行变压器无环流等约束条件,综合考虑电容(电感)补偿节点调节次数、变压器分接开关动作次数及可调范围等因素, 直接把全网作为优化对象, 或采取技术处理方法实现优化计算时考虑电网各部分间的相互影响, 实现线损最小、 运行费用最小、供电质量最好,变压器分接开关、电容器、电抗器动作次数最少,安全補度最大、负荷裕度最大的一种计算方法。
电网自动化发展迅速, 使得实现配电网全网无功优化成为可能。 各补偿点信息通过电网自动化系统通信通道交流汇总于控制中心, 理论上具备了进行全网无功优化计算的条件。
对配电网进行全网无功优化, 理想的方式是以整个电网作为优化对象进行计算生成优化方案。 但配电网具有分支比较多, 节点数量大等特点, 导致整个电网的控制变量、 状态变量、 约束条件数目庞大, 对全网无功优化计算具有很大影响,因此,将配电网全网作为一个对象进行计算时计算量过大,计算耗时长, 难以实际应用 。 采用分层、 分区技术处理方法可以较好地解决这一问题, 其主要思路是将整个区域电网划分为三个电压等级电网: 高压配电网、 中压配电网和低压配电网, 分别进行优化计算, 逐级计入相邻电压等级的影响, 实现配电网全网无功优化，如下图所示。
高压配电网是指变电站10kV母线以上电网, 不包括10(6)kV馈线出线, 优化时以整个高压配电网为对象进行优化, 以变电站集中补偿为主, 补偿地点、 容量、 变压器挡位等都以高压配电网全网优化计算结果为准; 中压配电网指10(6)kV电网, 优化时以每条馈线为单位进行线路补偿和配电变压器低压侧补偿, 补偿地点、 容量等都以中压配电网全线优化计算结果为准; 低压配电网指0.4kV电网, 优化时按配电台区进行低压线路补偿和用户端补偿。
由于各电压等级电网是一个相互联系、 相互影响的整体, 因此在进行各电压等级电网无功优化时, 要充分考虑其他相关联电压等级电网无功优化结果, 按照“自上而下,集中一分散”或“自下而上,分散一集中”的顺序,在其他电压等级电网优化补偿的基础上, 以各节点电压、 关口功率因数合格为约束条件,进行本电压等级电网的无功优化。如此,既能保证分层、分区就地平衡,又可以使优化结果达到全局最优。
通过上述方法, 可以解决配电网节点过多、 变量过多而造成的现有算法难以完成的难题, 也可以降低现在及若干年内可接受价格的硬件投资费用。
由于无功优化分为规划优化与运行优化两种, 对高压配电网、 中压配电网、低压配电网而言, 每个电压等级配电网都有各自的特点, 因此, 在保证全网指标最优的基础上, 进行每个电压等级电网的无功优化计算时, 应该选择适合该电压等级电网特点的优化计算方法。