110kV變電站多維度變參數(shù)計(jì)算無功補(bǔ)償配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及IlOkV配電網(wǎng)無功補(bǔ)償容量配置技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及IlOkV變電站無 功補(bǔ)償配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來配電網(wǎng)的迅速擴(kuò)展，當(dāng)前配電網(wǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了一些影響無功 配置的變化，諸如電纜化、供電半徑縮短、峰谷差較大、城鄉(xiāng)負(fù)荷特性差別大、分布式電源接 入的增加等等，按傳統(tǒng)配置原則來配置無功補(bǔ)償顯得越來越不適應(yīng)實(shí)際需求。
[0003] 當(dāng)前對(duì)于如何合理地進(jìn)行IlOkV變電站無功規(guī)劃，主要有兩種途徑：一是依靠規(guī) 劃設(shè)計(jì)人員根據(jù)行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行無功規(guī)劃；二是利用傳統(tǒng)的無功優(yōu)化算 法，對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的變電站進(jìn)行某一典型斷面下的無功規(guī)劃。運(yùn)兩種途徑都存在各自的問 題。前者存在的問題是：一方面受限于規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平；另一方面現(xiàn)有導(dǎo)則的無 功配置原則較為粗放，給定的配置區(qū)間較寬，對(duì)實(shí)際中變電站的無功規(guī)劃缺乏具體的指導(dǎo)； 后者存在的問題是：一方面對(duì)每一個(gè)要進(jìn)行無功規(guī)劃的區(qū)域配電網(wǎng)的每一次無功規(guī)劃都要 進(jìn)行建模仿真，工作量大，難W推廣應(yīng)用；另一方面選取的是從區(qū)域整體角度選取典型斷 面，相應(yīng)給出的無功規(guī)劃方案是區(qū)域最優(yōu)，但不是每座變電站的最優(yōu)。因此按照傳統(tǒng)的無功 配置原則來進(jìn)行的無功補(bǔ)償規(guī)劃越來越難W滿足配電網(wǎng)的實(shí)際需要，表現(xiàn)為部分區(qū)域無功 補(bǔ)償?shù)男Ч患?，部分區(qū)域無功補(bǔ)償不足而部分區(qū)域無功補(bǔ)償過剩，沒有實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化 配置，難W使有限的資金發(fā)揮最大的效益。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)的相關(guān)導(dǎo)則對(duì)IlOkV變電站的無功補(bǔ)償只是給出了 "容性無功補(bǔ)償裝 置的容量按主變壓器容量的10%~30%配置"的原則。此原則一方面對(duì)容性無功補(bǔ)償給 出的是一個(gè)較寬的配置區(qū)間，對(duì)實(shí)際中的1IOkV變電站如何在運(yùn)一區(qū)間中取值沒有加W區(qū) 分和具體說明；另一方面只是對(duì)容性無功補(bǔ)償做出了相關(guān)規(guī)定，缺乏感性無功補(bǔ)償?shù)闹笇?dǎo)。 實(shí)際上不同的變電站具有不同電氣特性，因此對(duì)無功補(bǔ)償?shù)男枨笠膊煌Ｒ虼?，需要結(jié)合 IlOkV變電站的特征參數(shù)進(jìn)一步細(xì)分容性無功補(bǔ)償配置區(qū)間，并適當(dāng)考慮電纜的影響W適 應(yīng)當(dāng)前城市配電網(wǎng)電纜化的發(fā)展趨勢(shì)，由此可依據(jù)特征參數(shù)值具體地指導(dǎo)IlOkV變電站的 無功配置取值，解決目前IlOkV變電站無功補(bǔ)償配置由于缺乏具體地指導(dǎo)而大多實(shí)行一刀 切的問題，更好的實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供IlOkV變電站多維度變參數(shù)計(jì)算無功補(bǔ)償配置方法，W IlOkV電網(wǎng)3種典型結(jié)構(gòu)作為基準(zhǔn)研究模型，根據(jù)電網(wǎng)無功需求的理論分析，抽取變壓器 負(fù)載率、負(fù)荷功率因數(shù)、導(dǎo)線類型和線路長(zhǎng)度作為影響配電網(wǎng)無功配置需求的特征參數(shù)，對(duì) 每種典型構(gòu)建模型進(jìn)行改變特征參數(shù)取值的無功優(yōu)化計(jì)算，求解IlOkV變電站在不同特征 參數(shù)下無功配置的優(yōu)化補(bǔ)償率，歸納出IlOkV變電站多維度變參數(shù)計(jì)算的無功補(bǔ)償配置原 貝1J，指導(dǎo)IlOkV變電站進(jìn)行最優(yōu)無功補(bǔ)償配置。本發(fā)明提出IlOkV變電站多維度變參數(shù)計(jì) 算無功補(bǔ)償配置方法，不同特征參數(shù)的變電站給出了不同的無功補(bǔ)償配置區(qū)間，區(qū)分了架 空線路和電纜線路接入對(duì)無功補(bǔ)償?shù)男枨蟛町?，改變了傳統(tǒng)的一刀切或單斷面進(jìn)行無功優(yōu) 化的配置方式，能具體的指導(dǎo)每座IlOkV變電站按最優(yōu)方案進(jìn)行無功補(bǔ)償配置。
[0006] 本發(fā)明提供的IlOkV變電站多維度變參數(shù)計(jì)算無功補(bǔ)償配置方法，包括如下步 驟：
[0007] (1)選取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、變壓器負(fù)載率aT、負(fù)荷功率因數(shù)COSCK導(dǎo)線類型和線路長(zhǎng)度 L作為影響配電網(wǎng)無功配置需求的特征參數(shù)；
[0008] 似在由1座220kV變電站、6座IlOkV變電站及IlOkV輸電線路組成的IlOkV 片網(wǎng)計(jì)算模型中，進(jìn)行多維度變參數(shù)無功優(yōu)化計(jì)算，即：分別W架空網(wǎng)和電纜網(wǎng)按福射型結(jié) 構(gòu)、鏈型結(jié)構(gòu)、T型結(jié)構(gòu)運(yùn)3種典型結(jié)構(gòu)構(gòu)建IlOkV片網(wǎng)計(jì)算模型后，改變變壓器負(fù)載率、負(fù) 荷功率因數(shù)、線路長(zhǎng)度取值，采用遺傳算法計(jì)算求解每種典型結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中IlOkV變電 站在不同特征參數(shù)多維度組合下的無功補(bǔ)償優(yōu)化配置率；
[0009] (3)根據(jù)多維度變參數(shù)無功優(yōu)化計(jì)算所得的IlOkV變電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置率， 通過對(duì)各特征參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，計(jì)算無功配置率對(duì)各特征參數(shù)的敏感度，對(duì)比后將特 征參數(shù)劃分為主要特征參數(shù)和次要特征參數(shù)，形成IlOkV變電站W(wǎng)特征參數(shù)為參考變量的 無功補(bǔ)償優(yōu)化配置率選值方法；
[0010] (4)對(duì)要進(jìn)行無功配置的變電站，首先獲取步驟（1)所列出的幾個(gè)特征參數(shù)的值， 接著W步驟（3)劃分出的主要特征參數(shù)的值為依據(jù)在步驟（3)所歸納出的IlOkV變電站的 無功補(bǔ)償優(yōu)化配置率參考表中找到與參考變量最接近的無功補(bǔ)償配置率參考區(qū)間，然后根 據(jù)次要特征參數(shù)的值結(jié)合補(bǔ)充建議對(duì)由參考表取值的無功配置率進(jìn)行修正，最后按此修正 值對(duì)該變電站進(jìn)行無功配置。
[0011] 本發(fā)明中選取的影響無功配置需求的特征參數(shù)，包括：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、變壓器負(fù)載率 aT、負(fù)荷功率因數(shù)e心料、導(dǎo)線類型和線路長(zhǎng)度L。本發(fā)明中將改變特征參數(shù)進(jìn)行無功優(yōu)化 仿真計(jì)算。
[0012] 1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選取
[001引選取IlOkV配電網(wǎng)中常用的福射型結(jié)構(gòu)、鏈型結(jié)構(gòu)、T型結(jié)構(gòu)運(yùn)3種典型結(jié)構(gòu)。[0014] 2)變壓器負(fù)載率aT和平均負(fù)載率aTW
[001引單臺(tái)變壓器"負(fù)載率"aT由式（1)計(jì)算得到：
[001 引
U)
[0017] 式（1)中，P為變壓器的有功負(fù)荷值P，St為變壓器的容量。
[0018] 此式指標(biāo)反映變壓器在某一負(fù)荷水平下，變壓器容量的利用率。
[0019] 多臺(tái)變壓器"平均負(fù)載率"a?由式（2)計(jì)算得到：
[0020] 獻(xiàn)
[002。 式似中，Pi為區(qū)域內(nèi)第i臺(tái)變壓器的有功負(fù)荷值，S。為區(qū)域內(nèi)第i臺(tái)變壓器的 容量。
[0022] 此式指標(biāo)反映區(qū)域內(nèi)多臺(tái)變壓器在總體某一負(fù)荷水平下，變壓器總?cè)萘康钠骄?用率。
[0023] 本發(fā)明方法是W-個(gè)IlOkV片網(wǎng)為研究單元，設(shè)及多座變電站多臺(tái)主變，仿真計(jì) 算過程中的平均負(fù)載率即為運(yùn)一指標(biāo)。本發(fā)明中IlOkV片網(wǎng)中的所有IlOkV主變是按等負(fù) 載率的方式設(shè)定負(fù)荷，即Ut=a?。
[0024] 本發(fā)明中變壓器平均負(fù)載率a?取值是：10%、20%、30%、40%、50%、60%、 70%。通過設(shè)定負(fù)載率來設(shè)定變壓器負(fù)荷的有功值。
[00幼 做負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)COSd)
[0026] 本發(fā)明變壓器負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)COSd)的取值是：0.9、0. 925、0. 95、0. 975。通過由 設(shè)定的負(fù)載率得出的有功值和設(shè)定的功率因數(shù)值得出變壓器負(fù)荷的無功值。
[0027] (4)導(dǎo)線類型
[0028] 本發(fā)明中對(duì)導(dǎo)線類型主要區(qū)分架空網(wǎng)和電纜網(wǎng)，分別選用架空導(dǎo)線LGJ-400和電 纜線路XLPE-1*800作為輸電線路構(gòu)建典型結(jié)構(gòu)的IlOkV片網(wǎng)計(jì)算模型。
[0029] (5)線路長(zhǎng)度（供電半徑）L
[0030] 線路長(zhǎng)度W供電半徑L作為衡量指標(biāo)。定義每一個(gè)IlOkV片網(wǎng)中，由220kV變電 站每一個(gè)福射方向的所連接的線路為一條供電支路，從220kV變電站至支路末端IlOkV主 變的輸電線路長(zhǎng)度為該支路的供電半徑。本發(fā)明中L的取值是：3km、5km、10km、15km、20km、 25km、30km。
[0031] 本發(fā)明進(jìn)行的是多維度變參數(shù)的無功優(yōu)化仿真計(jì)算：
[0032] 基于上述對(duì)特征參數(shù)變量的設(shè)定值，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線類型的不同組合構(gòu)建出的 IlOkV片網(wǎng)計(jì)算模型中，對(duì)變壓器負(fù)載率、負(fù)荷功率因數(shù)、線路長(zhǎng)度做不同的組合變化，采用 遺傳算法求解計(jì)算模型中IlOkV變電站在不同特征參數(shù)多維度組合下的無功補(bǔ)償優(yōu)化配 置率。
[0033] 本發(fā)明中衡量變壓器無功配置水平的指標(biāo)無功補(bǔ)償優(yōu)化配置率（簡(jiǎn)稱"無功配置 率"）包括無功配置率Pe和平均無功配置率P
[0034] 1)無功配置率0C
[0035] 單臺(tái)變壓器"無功配置率"0C由式（3)計(jì)算