配電網廣域無功優化運行方法
2023-04-29 13:29:31 1
專利名稱：配電網廣域無功優化運行方法
技術領域：
本發明屬於電力系統配電網的無功補償技術領域，具體涉及電力系統配電網無功補償的優化運行方法。
背景技術：
配電網是直接關聯電力系統與用戶的重要紐帶，覆蓋面積大，設備數量多，是電力系統的重要組成部分。提高配電網的電壓質量、降低配電網的運行損耗，對於提高供電質量、保證電力系統的優質經濟運行具有重要意義。無功補償是提高配電網電壓質量、降低配電網運行損耗的有效措施之一。 輸電網的無功優化運行通常基於電力系統潮流方程，採用優化方法計算最佳無功補償容量。該方法需要完備的電力系統潮流信息，目前，我國配電網的自動化程度不高，難以獲取配電網的實時狀態信息，因此該方法並不適用於配電網的無功優化運行。現行配電網的無功補償是根據2008年發布的Q/GDW 「國家電網公司企業標準」的「國家電網公司電力系統無功補償配置技術原則」中第8條的規定配電網的無功補償以配電網變壓器低壓側集中補償為主；配電變壓器的電容器組裝設以電壓為約束條件，根據無功功率(無功電流)進行分組自動投切的控制裝置。現行配電網無功補償裝置的投切方法是在各無功補償裝置裝設點(即配電變壓器低壓側)，按無功就地平衡的原則，根據配電變壓器無功負荷的平衡情況，以滿足無功補償裝置裝設點的電壓要求為條件，自動控制補償電容器組的投切容量。現行配電網無功補償裝置投切方法的主要缺點是只能根據各配電變壓器的無功負荷平衡情況自動投切補償電容器的補償容量，只實現了各配電變壓器及以下電網局部區域的無功平衡，不能從配電網無功負荷的整體情況來控制無功補償容量的投切。由於配電網中各配電變壓器負荷(包括無功負荷)的變化規律並不相同，現行配電網無功補償裝置投切方法對補償電容器的利用不充分，難以保證配電網整體的無功平衡，從而影響配電網的優質經濟運行。
發明內容
本發明的目的是針對現行的配電網無功補償控制方法的不足，提供一種配電網廣域無功優化運行方法，以無功補償裝置裝設點的電壓為約束條件，充分考慮整個配電網的電壓和無功運行狀況，自動計算各無功補償裝置的投切容量並控制各無功補償裝置的投切，能夠有效提高補償設備的利用率高和配電網電壓質量，降低配電網運行損耗。實現本發明目的之技術方案是一種配電網廣域無功優化方法，利用計算機，通過程序，首先輸入配電網及其各無功補償裝置的基礎數據；再計算各無功補償裝置的補償範圍及其優先級別；然後根據各無功補償裝置的補償範圍以及配電網的根節點和各補償點的實時量測信息，計算各無功補償裝置的投切容量，兼控制各電容器組進行正確的投切。所述方法的具體步驟如下
(I)輸入基礎數據首先輸入配電網的基礎數據、各無功補償裝置的基礎數據、各無功補償裝置的歷史投切數據以及配電網根節點和各無功補償點量測數據。其中，配電網的基礎數據包括各節點的基礎數據，即節點編號、節點所在電壓等級、節點電壓上限、節點下限線路；各線路的基礎數據，即線路首末節點編號、電阻(％)、電抗a7)、電納沐)、額定電壓( );各配電變壓器的基礎數據，即配電變壓器所帶負荷編號、兩側所在節點編號、電阻冬)、電抗I)、電導(XO、電納(Mm)、變比ikT\額定容量、sNT、、高壓側額定電壓、uB11)、低壓側額定電壓uB12\各無功補償裝置的基礎數據包括補償電容器組所在節點號、單組補償容量(仏#)、組數(/O、總補償容量(仏)、最大補償容量(U、最小補償容量(U。各無功補償裝置的歷史投切數據包括前一時刻各無功補償裝置電容器投切前後的容量數據以及配電網根節點和各無功補償點的電壓數據，配電網根節點和各無功補償點的量測數據包括當前時刻的實測電壓(仍、有功功率(朽、無功功率(仍。計算各無功電源的控制優先級別及控制範圍
第(I)完成後，根據配電網各節點的連接關係，利用廣度優先搜索算法確定各無功電 源(包括，配電網根節點和各無功補償裝置)的控制優先級別，過程如下
對配電網中的根節點和無功補償裝置，從根節點開始，並將根節點標為0級，與第0級相鄰的沒有確定等級的無功補償裝置為第I級，與第I級相鄰的沒有確定等級的無功補償裝置為第2級，如此下去，利用廣度優先搜索無功補償裝置所在節點，直到所有無功補償裝置都被搜索到，並將最後一個無功補償裝置標為第 級。m級是無功電源的最高控制優先級，0級表示配電網根節點。第々個負荷由無功電源點i無功功率流動產生的等值損耗
= Sj 馬一 (I)
式中4,.為第々個負荷由無功電源點i無功功率流動產生的網絡等值損耗為第第左個負荷所在配電變壓器的容量'Rh為連接第々個負荷所在節點與無功電源點i的所有支路(包括線路和變壓器支路)電阻之和。將第々個負荷接入等值損耗最小的無功電源點，則第々個負荷所在配變將屬於該無功電源點的控制範圍。計算所有負荷與無功電源對應的等值損耗，直到所有負荷都接入相應的無功電源點。
(3)計算各無功補償裝置的投切容量比
第(2)步完成後，計算除配電網根節點外各無功電源，即各無功補償裝置的投切容量比。第j個無功補償裝置的投切容量比
OTi =乾(2)
mT
式中為第J個無功補償裝置的投切容量比為整個配電網中配變的集合;足為第t個配變的容量為第J個無功補償裝置控制範圍內配變的集合;5^為第G個配變的容量。根據第(2)步的計算結果，結合各無功補償裝置控制範圍計算各補償裝置的投切容量比。計算電壓無功靈敏度矩陣
第(3)完成後，計算電壓監測點與無功補償點與之間的電壓無功靈敏度矩陣。首先確定電壓監測點為配電網根節點和無功補償裝置所在節點。然後確定電壓監測點與無功補償點與之間的電壓無功靈敏度矩陣Suq
權利要求
1.一種配電網廣域無功優化運行方式，利用計算機，通過程序，計算各無功補償裝置的投切容量並控制各電容器組的正常投切，其特徵在於所述方法的具體步驟如下 (1)輸入基礎數據 首先輸入配電網的基礎數據、各無功補償裝置的基礎數據、各無功補償裝置的歷史投切數據以及配電網根節點和各無功補償點量測數據，其中，配電網的基礎數據包括各節點的基礎數據，即節點編號、節點所在電壓等級、節點電壓上限、節點下限線路；各線路的基礎數據，即線路首末節點編號、電阻、電抗、電納、額定電壓；各配電變壓器的基礎數據，即配電變壓器所帶負荷編號、兩側所在節點編號、電阻、電抗、電導、電納、變比、額定容量、高壓側額定電壓、低壓側額定電壓，各無功補償裝置的基礎數據包括補償電容器組所在節點號、單組補償容量、組數、總補償容量、最大補償容量、最小補償容量，各無功補償裝置的歷史投切數據包括前一時刻各無功補償裝置電容器投切前後的容量數據以及配電網根節點和各無功補償點的電壓數據，配電網根節點和各無功補償點的量測數據包括當前時刻的實測電壓、有功功率、無功功率； (2)計算各無功電源的控制優先級別及控制範圍 第(I)完成後，根據配電網各節點的連接關係，利用廣度優先搜索算法確定各無功電源，即包括，配電網根節點和各無功補償裝置的控制優先級別，過程如下 對配電網中的根節點和無功補償裝置，從根節點開始，並將根節點標為O級，與第O級相鄰的沒有確定等級的無功補償裝置為第I級，與第I級相鄰的沒有確定等級的無功補償裝置為第2級，如此下去，利用廣度優先搜索無功補償裝置所在節點，直到所有無功補償裝置都被搜索到，並將最後一個無功補償裝置標為第 級，m級是無功電源的最高控制優先級，O級表示配電網根節點； 定義第A個負荷由無功電源點i無功功率流動產生的等值損耗 ^ii ~ ⑴ 式中為第々個負荷由無功電源點i無功功率流動產生的網絡等值損耗為第第左個負荷所在配電變壓器的容量'Rh為連接第々個負荷所在節點與無功電源點i的所有支路，即包括線路和變壓器支路電阻之和； 將第k個負荷接入等值損耗最小的無功電源點，則第k個負荷所在配變將屬於該無功電源點的控制範圍，計算所有負荷與無功電源對應的等值損耗，直到所有負荷都接入相應的無功電源點； (3)計算各無功補償裝置的投切容量比 第(2)步完成後，計算除配電網根節點外各無功電源，即各無功補償裝置的投切容量比； 首先定義第J個無功補償裝置的投切容量比Y = (2)J Vs. tsT 式中為第J個無功補償裝置的投切容量比為整個配電網中配變的集合;足為第t個配變的容量'Tj為第j個無功補償裝置控制範圍內配變的集合，Stj為第tj個配變的容量; 根據第(2)步的計算結果，結合各無功補償裝置控制範圍計算各補償裝置的投切容量比； (4)計算電壓無功靈敏度矩陣 第(3)完成後，計算電壓監測點與無功補償點與之間的電壓無功靈敏度矩陣； 首先確定電壓監測點為配電網根節點和無功補償裝置所在節點； 然後確定電壓監測點與無功補償點與之間的電壓無功靈敏度矩陣Suq
全文摘要
一種配電網廣域無功優化運行方法，屬於電力系統配電網的無功補償技術領域。本發明利用計算機，通過程序，先輸入配電網及其各無功補償裝置的基礎數據，再計算各無功補償裝置的補償範圍及其優先級別，然後根據各無功補償裝置的補償範圍及配電網的根節點和各補償點的實時量測信息，計算各無功補償裝置的投切容量，並控制各電容器組進行投切。本發明具有充分考慮配電網整體的電壓無功運行狀況，極大提高補償設備的利用率，並能降低配電網的功率損耗和電壓損耗，提高配電網的電壓質量，保證用電設備在額定工況下運行，有顯著的社會和經濟效益等特點。本發明可廣泛應用於電力系統配電網的電壓無功優化運行與控制。
文檔編號H02J3/18GK102684208SQ20121016262
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者餘娟, 杜兵, 胡浩, 謝偉, 賴傑, 趙科, 趙霞, 顏偉 申請人:重慶大學