本發(fā)明涉及電網(wǎng)運行技術領域，尤其涉及一種無功補償調(diào)節(jié)方法。

背景技術：

近年來，隨著電網(wǎng)運行中，大功率非線性負荷的不斷增加，電網(wǎng)的無功沖擊和諧波污染呈不斷上升的趨勢，然而當電網(wǎng)運行方式改變時，無功調(diào)節(jié)手段的缺乏會使得電網(wǎng)母線的電壓有大幅變化，從而會導致電網(wǎng)的線損增加、電壓合格率降低。

目前，常在電網(wǎng)中的負載節(jié)點上，安裝靜止無功補償器(Static Var Compensator，SVC)，以根據(jù)電網(wǎng)的實際運行需要增加或減少無功供應，改善電網(wǎng)的電壓分布。然而在電網(wǎng)中不斷增加的大功率非線性負荷導致對電網(wǎng)的無功沖擊不斷上升的情況下，現(xiàn)有的使用靜止無功補償器對電網(wǎng)電壓進行調(diào)節(jié)的方法，其對電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)范圍較小，無法滿足電網(wǎng)的無功補償需求，進而導致電網(wǎng)的電壓分布不均勻，無法滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無功補償調(diào)節(jié)方法，用于增大對電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)范圍，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需要。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種無功補償調(diào)節(jié)方法，采用如下技術方案：

該無功補償調(diào)節(jié)方法包括：

建立電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的無功優(yōu)化模型，獲得所述無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案；

根據(jù)所述無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對所述電網(wǎng)進行無功補償。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的無功補償裝置具有以下有益效果：

在本發(fā)明提供的無功補償調(diào)節(jié)方法中，在建立電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的無功優(yōu)化模型之后，即可根據(jù)該無功優(yōu)化模型，獲得無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，進而根據(jù)該最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償。當電網(wǎng)中不斷增加的大功率非線性負荷導致對電網(wǎng)的無功沖擊不斷上升的情況出現(xiàn)時，即可使用上述無功補償調(diào)節(jié)方法，針對電網(wǎng)的實際情況，建立無功優(yōu)化模型，并獲得適用于該電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，從而能夠根據(jù)該最優(yōu)調(diào)節(jié)方案對電網(wǎng)進行無功補償調(diào)節(jié)，進而能夠改善電網(wǎng)電壓分布，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需要。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的無功補償調(diào)節(jié)方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的無功補償裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的設定無功補償裝置的工作模式的方法的流程圖。

附圖標記說明：

1—本地無功補償子站， 2—遠方無功補償子站，

11—靜止無功補償器， 12—本地投切電容器，

13—本地投切電抗器， 21—遠方投切電容器，

22—遠方投切電抗器。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種無功補償調(diào)節(jié)方法，具體地，如圖1所示，該無功補償調(diào)節(jié)方法包括：

步驟S1、建立電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的無功優(yōu)化模型，獲得無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案；

步驟S2、根據(jù)無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償。

示例性地，根據(jù)無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，可使用如圖2所示的無功補償裝置對電網(wǎng)進行無功補償，該無功補償裝置包括：本地無功補償子站1和與本地無功補償子站1相連的遠方無功補償子站2。其中，本地無功補償子站1包括靜止無功補償器11，以及分別與靜止無功補償器11相連的本地投切電容器12和本地投切電抗器13；遠方無功補償子站2包括分別與靜止無功補償器11相連的遠方投切電容器21和遠方投切電抗器22，具體地，可根據(jù)無功補償?shù)淖顑?yōu)調(diào)節(jié)方案對上述無功補償裝置中，靜止無功補償器11、本地投切電容器12、本地投切電抗器13、遠方投切電容器21和遠方投切電抗器22進行投切的調(diào)節(jié)，以對電網(wǎng)的電壓進行調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明實施例提供的無功補償調(diào)節(jié)方法中，在建立電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的無功優(yōu)化模型之后，即可根據(jù)該無功優(yōu)化模型，獲得無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，進而根據(jù)該最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償。當電網(wǎng)中不斷增加的大功率非線性負荷導致對電網(wǎng)的無功沖擊不斷上升的情況出現(xiàn)時，即可使用上述無功補償調(diào)節(jié)方法，針對電網(wǎng)的實際情況，建立無功優(yōu)化模型，并獲得適用于該電網(wǎng)的無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，從而能夠根據(jù)該最優(yōu)調(diào)節(jié)方案對電網(wǎng)進行無功補償調(diào)節(jié)，進而能夠改善電網(wǎng)電壓分布，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需要。

示例性地，可從電網(wǎng)網(wǎng)絡損耗以及電網(wǎng)中的無功控制器的控制次數(shù)兩個方面考慮，建立上述無功優(yōu)化模型。需要說明的是，本發(fā)明實施例中的“無功控制器”包括上述無功控制裝置中的靜止無功補償器、本地投切電容器、本地投切電抗器、遠方投切電容器和遠方投切電抗器等，本領域技術人員可根據(jù)使用的無功控制裝置進行確定，本發(fā)明實施例對此不進行限定。

示例性地，從電網(wǎng)網(wǎng)絡損耗方面考慮時，上述無功優(yōu)化模型可包括：網(wǎng)絡損耗目標函數(shù)和約束條件。

網(wǎng)絡損耗目標函數(shù)可以為：Min(F＝P_L)，其中，P_L為電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗，通過將電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗作為目標函數(shù)，可以使得在根據(jù)該無功優(yōu)化模型獲得的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案下，不僅能夠改善電網(wǎng)電壓分布，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，還能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗最小化，降低無功電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的成本，從而實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。

其約束條件包括：

其中，i＝1,2，...，NB-1，i≠j，NB為電網(wǎng)中節(jié)點的總個數(shù)，P_Gi為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的有功功率，P_Di為第i個節(jié)點處的有功功率，V_i為第i個節(jié)點處的電壓幅值，V_j為第j個節(jié)點處的電壓幅值，G_ij為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的電導，B_ij為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的電納，θ_ij為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的首端與尾端的相角差。

其中，Q_Gi為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的無功功率，Q_SVCi為第i個節(jié)點處的靜止無功補償器輸出的無功功率，Q_Di為第i個節(jié)點處的無功功率。

P_Gimin≤P_Gi≤P_Gimax，其中，P_Gimin為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的有功功率的最小值，P_Gimax為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的有功功率的最大值。

Q_Gimin≤Q_Gi≤Q_Gimax，其中，Q_Gimin為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的無功功率的最小值，Q_Gimax為第i個節(jié)點處發(fā)電機輸出的無功功率的最大值。

Q_SVCwmin≤Q_SVCw≤Q_SVCwmax，其中，w＝1,2,...,NSVC，NSVC為電網(wǎng)中靜止無功補償器的個數(shù)，Q_SVCw為第w個靜止無功補償器輸出的無功功率，Q_SVCwmin為第w個靜止無功補償器輸出的無功功率的最小值，Q_SVCwmax為第w個靜止無功補償器輸出的無功功率的最大值。

V_Gsmin≤V_Gs≤V_Gsmax，其中，s＝1,2,...,NG，NG為電網(wǎng)中發(fā)電機節(jié)點總個數(shù)，V_Gs為第s個發(fā)電機節(jié)點處的電壓幅值，V_Gsmin為第s個發(fā)電機節(jié)點處的電壓幅值的最小值，V_Gsmax為第s個發(fā)電機節(jié)點處的電壓幅值的最大值。

V_Dkmin≤V_Dk≤V_Dkmax，其中，k＝1,2,...,ND，ND為電網(wǎng)中負載節(jié)點總個數(shù)，V_Dk為第k個負載節(jié)點處的電壓幅值，V_Dkmin為第k個負載節(jié)點處的電壓幅值的最小值，V_Dkmax為第k個負載節(jié)點處的電壓幅值的最大值。

T_tmin≤T_t≤T_tmax，其中，t＝1,2,...,NT，NT為電網(wǎng)中變壓器的總個數(shù)，T_t為第t個變壓器的抽頭位置，T_tmin為第t個變壓器的抽頭位置的最小值，T_tmax為第t個變壓器的抽頭位置的最大值。

P_ijmin≤P_ij≤P_ijmax，其中，P_ij為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的有功功率，P_ijmin為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的有功功率的最小值，P_ijmax為第i個節(jié)點與第j個節(jié)點之間的輸電線路的有功功率的最大值。

示例性地，從電網(wǎng)中的無功控制器的控制動作次數(shù)方面考慮時，上述無功優(yōu)化模型可包括：無功控制動作次數(shù)目標函數(shù)和約束條件：

無功控制動作次數(shù)目標函數(shù)為：其中，NC為電網(wǎng)中無功控制器的總個數(shù)，C_k0為第k個無功控制器的初始值，C_k為第k個無功控制器的最終值，通過將無功控制器的控制動作次數(shù)作為目標函數(shù)，可以使得在根據(jù)該無功優(yōu)化模型獲得的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案下，不僅能夠改善電網(wǎng)電壓分布，提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，還能夠減小無功控制器的控制動作次數(shù)，降低對電網(wǎng)進行無功控制所需的時間，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)的快速無功調(diào)節(jié)。

上述無功控制動作次數(shù)目標函數(shù)所對應的約束條件與上述網(wǎng)絡損耗目標函數(shù)所對應的約束條件相同，本領域技術人員可參照上述網(wǎng)絡損耗目標函數(shù)所對應的約束條件進行設置，此處不再進行贅述。

示例性地，在上述步驟S2中，獲得無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案之后，根據(jù)無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償之前，上述無功補償調(diào)節(jié)方法還可包括：

步驟S2a、獲取電網(wǎng)中，母線電壓對于容性無功功率輸出的靈敏度其中，m為無功補償裝置中電容器的總數(shù)，V_R本地無功補償子站中靜止無功補償器的母線電壓幅值，為第i個電容器的無功功率輸出。

步驟S2b、獲取電網(wǎng)中，母線電壓對于感性無功功率輸出的靈敏度其中，n為無功補償裝置中電抗器的總數(shù)，為第k個電抗器的無功功率輸出。

步驟S2c、根據(jù)母線電壓對于容性無功輸出的靈敏度和母線電壓對于感性無功輸出的靈敏度確定無功補償裝置中，電容器和電抗器的投切優(yōu)先級。

此時，上述步驟S2中，根據(jù)無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償可包括：根據(jù)電容器和電抗器的投切優(yōu)先級，以及無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案，對電網(wǎng)進行無功補償，從而使得在對電網(wǎng)進行無功調(diào)節(jié)時，在無功補償調(diào)節(jié)的最優(yōu)調(diào)節(jié)方案的基礎上，還可根據(jù)無功補償裝置中的電容器、電抗器的投切優(yōu)先級，對電網(wǎng)進行調(diào)節(jié)，從而使得在該調(diào)節(jié)下，電網(wǎng)母線電壓變化更為靈敏，反應時間更短，從而大大提高了對電網(wǎng)進行無功補償調(diào)節(jié)的效率。

此外，如圖1所示，當使用如圖2所示的無功補償裝置對電網(wǎng)進行無功補償調(diào)節(jié)時，在建立無功補償調(diào)節(jié)的無功優(yōu)化模型之前，無功補償調(diào)節(jié)方法還包括：

步驟S01、獲取電網(wǎng)中安裝無功補償裝置中的本地無功補償子站的本地負載節(jié)點，根據(jù)本地負載節(jié)點，安裝本地無功補償子站。

步驟S02、獲取電網(wǎng)中安裝與本地無功補償子站相連的遠方無功補償子站的遠方負載節(jié)點，根據(jù)遠方負載節(jié)點，安裝遠方無功補償子站。

步驟S03、初始化無功補償裝置。

示例性地，上述步驟S01中，獲取電網(wǎng)中安裝無功補償裝置中的本地無功補償子站的本地負載節(jié)點，根據(jù)本地負載節(jié)點，安裝本地無功補償子站的具體步驟可包括：

步驟S01a、獲取電網(wǎng)中第i個需要調(diào)節(jié)的負載節(jié)點的電壓分布和網(wǎng)絡損耗的綜合評估指標PI_i，其中，i＝1,2,···，m，m為需要調(diào)節(jié)的負載節(jié)點的個數(shù)。

步驟S01b、選取綜合評估指標PI_i最高的負載節(jié)點為本地負載節(jié)點，安裝無功補償裝置中的本地無功補償子站。

具體地，上述步驟S01a中，獲取電網(wǎng)中第i個需要調(diào)節(jié)的負載節(jié)點的電壓分布和網(wǎng)絡損耗的綜合評估指標PI_i的具體步驟可包括：

步驟S01a1、獲取第i個負載節(jié)點處的電壓受益評估指標PI_Li。

步驟S01a2、獲取第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益評估指標PI_Vi。

步驟S01a3、根據(jù)第i個負載節(jié)點處的電壓受益評估指標PI_Li和第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益評估指標PI_Vi，獲得電網(wǎng)中第i個需要調(diào)節(jié)的負載節(jié)點的電壓分布和網(wǎng)絡損耗的綜合評估指標PI_i，PI_i＝W_L×PI_Li+W_V×PI_Vi，其中，W_L為電壓受益權重系數(shù)，W_V為網(wǎng)損受益權重系數(shù)。

其中，上述步驟S01a1中，獲取第i個負載節(jié)點處的電壓受益評估指標PI_Li的具體步驟包括：

獲取第i個負載節(jié)點處的電壓受益因子LBF_i，其中，P_L0為不安裝本地無功補償子站時電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗，Q_si為第i個負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率，P_L(Q_si)為第i個負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率為Q_si時，電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗。

根據(jù)第i個負載節(jié)點處的電壓受益因子LBF_i，獲得第i個負載節(jié)點處的電壓受益評估指標PI_Li，

上述步驟S01a2中，獲取第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益評估指標PI_Vi的具體步驟包括：

獲取第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益因子VBF_i，其中，V_i0為不安裝本地無功補償子站時，第i個負載節(jié)點處的電壓幅值，Q_si為第i個負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率，V_i(Q_si)為第i個負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率為Q_si時，第i個負載節(jié)點處的電壓幅值；

根據(jù)第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益因子VBF_i，獲得第i個負載節(jié)點處的網(wǎng)損受益評估指標PI_Vi，

示例性地，上述步驟S02中，獲取電網(wǎng)中安裝與本地無功補償子站相連的遠方無功補償子站的遠方負載節(jié)點，根據(jù)遠方負載節(jié)點，安裝遠方無功補償子站的具體步驟可包括：

S02a、獲取電網(wǎng)中第j個備用遠方負載節(jié)點與本地負載節(jié)點之間的電氣距離，其中，i＝1,2,···，n，n為備用遠方負載節(jié)點的個數(shù)。

S02b、獲取若在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站時，本地負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率的增加值ΔQ_sij，ΔQ_sij＝Q_sij-Q_si(0)，其中，Q_sij為在第j個所述備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站時，本地負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率，Q_si(0)為沒有安裝遠方無功補償子站時，本地負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率。

S02c、獲取若在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站時，第j個備用遠方負載節(jié)點處的電壓幅值的變化量ΔV_j，ΔV_j＝V_j'-V_j(0)，其中，V_j'為在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站后，第j個所述備用遠方負載節(jié)點處的電壓幅值，V_j(0)為在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站前，第j個備用遠方負載節(jié)點處的電壓幅值。

S02d、根據(jù)第j個備用遠方負載節(jié)點與本地負載節(jié)點之間的電氣距離、在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站時，本地負載節(jié)點處的本地無功補償子站輸出的無功功率的增加值ΔQ_sij，以及在第j個備用遠方負載節(jié)點安裝遠方無功補償子站時，第j個所述備用遠方負載節(jié)點處的電壓幅值的變化量ΔV_j，獲取電網(wǎng)中安裝無功補償裝置中與本地無功補償子站相連的遠方無功補償子站的遠方負載節(jié)點，安裝遠方無功補償子站。

示例性地，上述步驟S03中，初始化無功補償裝置的具體步驟包括：設定無功補償裝置的工作模式。

具體地，該無功補償裝置的工作模式可包括：電壓控制模式和無功功率控制模式。示例性地，如圖3所示，上述設定無功補償裝置的工作模式的具體方法為：

步驟S031、獲取電網(wǎng)中本地電網(wǎng)的電壓信號和無功功率信號，以及電網(wǎng)中遠方電網(wǎng)的電壓信號和無功功率信號。

步驟S032、當獲取的本地電網(wǎng)的電壓信號和/或遠方電網(wǎng)的電壓信號未滿足預先設定的電壓設定值時，則可選擇電壓控制模式，通過無功補償裝置中的本地無功補償子站和遠方無功補償子站，調(diào)節(jié)本地電網(wǎng)電壓和/或遠方電網(wǎng)電壓，以使本地電網(wǎng)電壓和遠方電網(wǎng)電壓滿足電壓設定值。

步驟S033、當獲取的本地電網(wǎng)的無功功率信號和/或遠方電網(wǎng)的無功功率信號未滿足預先設定的無功功率設定值時，則可選擇無功功率控制模式，通過無功補償裝置中的本地無功補償子站和遠方無功補償子站，調(diào)節(jié)本地電網(wǎng)無功功率和/或遠方電網(wǎng)無功功率，以使本地電網(wǎng)無功功率和遠方電網(wǎng)無功功率滿足無功功率設定值。

并且，在使用上述無功補償裝置的調(diào)節(jié)過程中，該無功補償裝置還可根據(jù)電網(wǎng)的實際運行情況，自動轉換工作模式，進而能夠?qū)Ρ镜仉娋W(wǎng)和遠方電網(wǎng)進行合理的無功補償，確保整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。具體地，在使用上述無功補償裝置進行無功補償調(diào)節(jié)過程中，若本地電網(wǎng)電壓和/或遠方電網(wǎng)電壓未滿足電壓設定值時，則該無功補償裝置能夠通過內(nèi)置的模式切換器自動選擇電壓控制模式，并輸出相應的電壓調(diào)整指令，而當本地電網(wǎng)無功功率和/或遠方電網(wǎng)無功功率未滿足無功功率設定值時，該無功補償裝置也能夠通過內(nèi)置的模式切換器自動選擇無功控制模式，并輸出相應的無功調(diào)整指令。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。