基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法及 其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓質(zhì)量是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，與人們生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，穩(wěn)定高質(zhì)的 電能質(zhì)量一直是人們所追求的目標(biāo)。現(xiàn)代科技進(jìn)步和自動(dòng)化程度的提高，對(duì)電力系統(tǒng)供電 質(zhì)量的要求也越來越高。電能質(zhì)量不穩(wěn)定將會(huì)給客戶帶來極大的不便；確保電能質(zhì)量合格， 也是用戶安全生產(chǎn)和電氣設(shè)備正常工作的前提。系統(tǒng)如果長期越上限運(yùn)行，會(huì)使電氣設(shè)備 壽命縮減、使用效率降低；長期越下限運(yùn)行，則無法保證設(shè)備正常工作，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出 現(xiàn)次品，造成大面積停電等；長期的不正常運(yùn)行還會(huì)造成無功分配不合理，從而使電力系統(tǒng) 崩潰，危及人身安全和電力系統(tǒng)的正常供電。因此，需要時(shí)時(shí)刻刻保證電壓質(zhì)量合格，才能 保證電力系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)供電，使客戶能夠用上可靠合格的電能。
[0003] 造成電壓質(zhì)量不合格的原因有很多種，對(duì)于IOKV W下的配電網(wǎng)而言，其中最主要 的原因是由于輸電距離較長，負(fù)荷季節(jié)性變化較為明顯，導(dǎo)致供電容量不足，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單 一，輸配電可靠性差，從而使得電能質(zhì)量不合格。而電壓的調(diào)節(jié)與無功功率的調(diào)節(jié)具有緊密 的聯(lián)系，電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無功功率的平衡，無功不足會(huì)引起電壓偏低，反之 會(huì)使得電壓偏高，因此有效的電壓控制和合理的無功補(bǔ)償，不僅能保證電壓質(zhì)量，還能提高 電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 傳統(tǒng)的配電網(wǎng)電壓無功控制通常采用的控制方法有：九區(qū)圖（或者五區(qū)圖）控制 策略、電壓/功率因素控制和逆調(diào)壓控制等，其中最基本的方式是電壓/功率因數(shù)控制。在 配電網(wǎng)的控制中，電壓/無功的控制比頻率/有功的控制要更受到重視，對(duì)電壓/無功進(jìn)行 調(diào)控的基本目標(biāo)是確保整個(gè)配電網(wǎng)的電壓都在一定的幅度內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，運(yùn)主要是通過對(duì)變 壓器的分接頭和所并聯(lián)的補(bǔ)償電容器來實(shí)現(xiàn)的。但是，當(dāng)線路過長或者負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，僅 依靠改變變壓器分接頭或者并聯(lián)電容，對(duì)電壓/無功的調(diào)控并不能滿足電能質(zhì)量的要求。
[0005] 對(duì)于當(dāng)前配電網(wǎng)常用的固定電容器而言，在進(jìn)行電壓無功控制時(shí)，只能成組地投 入或者切除，其對(duì)電壓無功的調(diào)節(jié)能力有限。而應(yīng)用比較多的TCR(晶閩管控制型電抗器） 型SVC (靜止無功補(bǔ)償器）大多僅W功率因數(shù)或是某個(gè)等級(jí)的電壓或功率因數(shù)作為目標(biāo)，控 制目標(biāo)相對(duì)單一，未能充分考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性，難W實(shí)現(xiàn)較好的多目標(biāo)優(yōu)化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無功補(bǔ)償裝置 的電壓無功控制方法及其系統(tǒng)，W實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)支路多處的電壓無功補(bǔ)償，從而滿足電力 系統(tǒng)的復(fù)雜性需求。
[0007] 本發(fā)明一方面提供一種基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法，所述方法包括：
[0008] 確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補(bǔ)償裝置的安裝位置，記為所述配電網(wǎng)支路的補(bǔ)償 占. y ?、、，
[0009] 將所述配電網(wǎng)支路的首端、末端作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)、各補(bǔ)償點(diǎn)的電壓/電 流；
[0010] 根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補(bǔ)償點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置的容量，W實(shí)現(xiàn)對(duì)整條配 電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0011] 本發(fā)明另一方面還提供一種基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制系統(tǒng)，包括：
[0012] 確定模塊，用于確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補(bǔ)償裝置的安裝位置，記為所述配電 網(wǎng)支路的補(bǔ)償點(diǎn)；
[0013] 監(jiān)測(cè)模塊，用于將所述配電網(wǎng)支路的首端、末端作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)、各補(bǔ) 償點(diǎn)的電壓/電流；
[0014] 調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補(bǔ)償點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置的容量， W實(shí)現(xiàn)對(duì)整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0015] 上述基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法及其系統(tǒng)，通過監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)支路各監(jiān) 測(cè)點(diǎn)和各補(bǔ)償點(diǎn)的電壓/電流，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)節(jié)各補(bǔ)償點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置的容量，W實(shí) 現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)支路多處的電壓無功補(bǔ)償，從而滿足電力系統(tǒng)的復(fù)雜性需求。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一個(gè)實(shí)施例的基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法的流程示意圖；
[0017] 圖2為一個(gè)實(shí)施例的確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補(bǔ)償裝置的安裝位置步驟的流 程示意圖；
[0018] 圖3為一個(gè)較佳實(shí)施方式的基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法流程示意圖；
[0019] 圖4為一個(gè)實(shí)施例的無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5為一個(gè)實(shí)施例的基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0022] 請(qǐng)參閱附圖1，為一個(gè)實(shí)施例的基于無功補(bǔ)償裝置的電壓無功控制方法的流程示 意圖，主要包括步驟SlOl至步驟S103,詳細(xì)說明如下：
[0023] S101，確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補(bǔ)償裝置的安裝位置，記為所述配電網(wǎng)支路的 補(bǔ)償點(diǎn)。
[0024] 在本發(fā)明實(shí)施例中，無功補(bǔ)償裝置可W是無源電力濾波器、有源電力濾波器、靜止 無功補(bǔ)償裝置等用于無功補(bǔ)償?shù)难b置，本發(fā)明對(duì)具體的無功補(bǔ)償裝置可不做限制，只需要 具有無功補(bǔ)償功能即可。無功補(bǔ)償裝置安裝的位置可W是配電網(wǎng)支路中的各個(gè)位置，尤其 是當(dāng)支路上的負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)電壓無功不能滿足需求的位置。
[0025] 作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，所述無功補(bǔ)償裝置是基于磁控電抗器和固定電容器構(gòu)成 的靜止無功補(bǔ)償器，通過調(diào)節(jié)所述磁控電抗器的電抗值改變?cè)摕o功補(bǔ)償裝置的容量。
[00%] 靜止無功補(bǔ)償器將磁控電抗器和固定電容器（固定或分組投切）并聯(lián)使用，固定 電容器可發(fā)出無功功率（容性的），磁控電抗器可吸收無功功率（感性的），通過對(duì)磁控電 抗器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可W使無功補(bǔ)償裝置平滑地從發(fā)出無功功率改變到吸收無功功率（或反向 進(jìn)行），并且響應(yīng)快速。
[0027] S102,將所述配電網(wǎng)支路的首端、末端作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)、各補(bǔ)償點(diǎn)的電 壓/電流。
[0028] 通過監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)支路的首端、末端W及各補(bǔ)償點(diǎn)的電壓/電流，可W采集配電網(wǎng) 支路中多個(gè)目標(biāo)位置的電壓/電流，在后續(xù)計(jì)算多處位置的無功補(bǔ)償容量時(shí)，提供精確的 電壓/電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而提高電壓無功補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量。
[0029] S103,根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補(bǔ)償點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置的容量，W實(shí)現(xiàn)對(duì) 整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0030] 根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓/電流，若各監(jiān)測(cè)點(diǎn)、各補(bǔ)償點(diǎn)的電壓/電流越限，及時(shí)調(diào)節(jié)各 補(bǔ)償點(diǎn)處無功補(bǔ)償裝置的容量，W實(shí)現(xiàn)對(duì)整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0031] 進(jìn)一步地，步驟Sioi中的確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補(bǔ)償裝置的安裝位置的具 體實(shí)現(xiàn)方式可如下，請(qǐng)參閱附圖2,包括步驟：
[0032] S201，根據(jù)所述配電網(wǎng)支路中各節(jié)點(diǎn)的電壓、預(yù)設(shè)的電壓越限懲罰模型構(gòu)建損耗 目標(biāo)函數(shù)。
[0033] 該損耗目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)是在配電網(wǎng)支路中各節(jié)點(diǎn)電壓不越限的條件下，配電 網(wǎng)的總網(wǎng)損最小，根據(jù)配電網(wǎng)支路中各節(jié)點(diǎn)的電壓、預(yù)設(shè)的電壓越限懲罰模型進(jìn)行構(gòu)建，所 述損耗目標(biāo)函數(shù)為：
陽0對(duì)其中，minFi為損耗目標(biāo)函數(shù)，P 為配電網(wǎng)的總網(wǎng)損，A V為預(yù)設(shè)的懲罰系數(shù)，V Ii 為越限時(shí)節(jié)點(diǎn)i處的電壓，Vi為i節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓，V 1 m。、為i節(jié)點(diǎn)的電壓上限，V 1 mi。為i節(jié) 點(diǎn)的電壓上下限。
[0036] S202,根據(jù)所述配電網(wǎng)支路中進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)點(diǎn)數(shù)量、預(yù)設(shè)的無功補(bǔ)償裝置的 成本模型構(gòu)建成本目標(biāo)函數(shù)。
[0037] 該成本目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)是無功補(bǔ)償裝置的投資成本最小，其中所述投資成本 包括設(shè)備綜合成本和安裝成本，所述成本目標(biāo)函數(shù)為：
[0039] 其中，minFz為成本目標(biāo)函數(shù)，M為配電網(wǎng)中可W安裝無功補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，Xi取值為0或LXi = 0為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置不安裝無功補(bǔ)償裝置，X 1= 1為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì) 應(yīng)位置安裝無功補(bǔ)償裝置，Qi為安裝在第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置的額定容量，C 11為第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置的單位容量設(shè)備綜合成本，Ci2為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償裝置的單位 容量安裝成本。
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