基于無功補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)?，F(xiàn)代科技進步和自動化程度的提高，對電力系統(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)如果長期越上限運行，會使電氣設(shè)備 壽命縮減、使用效率降低；長期越下限運行，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；長期的不正常運行還會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，需要時時刻刻保證電壓質(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)的運行電壓水平取決于無功功率的平衡，無功不足會引起電壓偏低，反之 會使得電壓偏高，因此有效的電壓控制和合理的無功補償，不僅能保證電壓質(zhì)量，還能提高 電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，獲得較好的經(jīng)濟效益。
[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，對電壓/無功進行 調(diào)控的基本目標(biāo)是確保整個配電網(wǎng)的電壓都在一定的幅度內(nèi)進行波動，運主要是通過對變 壓器的分接頭和所并聯(lián)的補償電容器來實現(xiàn)的。但是，當(dāng)線路過長或者負(fù)荷波動較大時，僅 依靠改變變壓器分接頭或者并聯(lián)電容，對電壓/無功的調(diào)控并不能滿足電能質(zhì)量的要求。
[0005] 對于當(dāng)前配電網(wǎng)常用的固定電容器而言，在進行電壓無功控制時，只能成組地投 入或者切除，其對電壓無功的調(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 (靜止無功補償器）大多僅W功率因數(shù)或是某個等級的電壓或功率因數(shù)作為目標(biāo)，控 制目標(biāo)相對單一，未能充分考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性，難W實現(xiàn)較好的多目標(biāo)優(yōu)化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(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償裝置 的電壓無功控制方法及其系統(tǒng)，W實現(xiàn)對配電網(wǎng)支路多處的電壓無功補償，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)支路中安裝無功補償裝置的安裝位置，記為所述配電網(wǎng)支路的補償 占. y ?、、，
[0009] 將所述配電網(wǎng)支路的首端、末端作為監(jiān)測點，監(jiān)測各監(jiān)測點、各補償點的電壓/電 流；
[0010] 根據(jù)監(jiān)測到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補償點處無功補償裝置的容量，W實現(xiàn)對整條配 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)支路中安裝無功補償裝置的安裝位置，記為所述配電 網(wǎng)支路的補償點；
[0013] 監(jiān)測模塊，用于將所述配電網(wǎng)支路的首端、末端作為監(jiān)測點，監(jiān)測各監(jiān)測點、各補 償點的電壓/電流；
[0014] 調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)監(jiān)測到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補償點處無功補償裝置的容量， W實現(xiàn)對整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0015] 上述基于無功補償裝置的電壓無功控制方法及其系統(tǒng)，通過監(jiān)測配電網(wǎng)支路各監(jiān) 測點和各補償點的電壓/電流，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)節(jié)各補償點處無功補償裝置的容量，W實 現(xiàn)對配電網(wǎng)支路多處的電壓無功補償，從而滿足電力系統(tǒng)的復(fù)雜性需求。
【附圖說明】
[0016] 圖1為一個實施例的基于無功補償裝置的電壓無功控制方法的流程示意圖；
[0017] 圖2為一個實施例的確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補償裝置的安裝位置步驟的流 程示意圖；
[0018] 圖3為一個較佳實施方式的基于無功補償裝置的電壓無功控制方法流程示意圖；
[0019] 圖4為一個實施例的無功補償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5為一個實施例的基于無功補償裝置的電壓無功控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步地詳細(xì)描述。
[0022] 請參閱附圖1，為一個實施例的基于無功補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)支路中安裝無功補償裝置的安裝位置，記為所述配電網(wǎng)支路的 補償點。
[0024] 在本發(fā)明實施例中，無功補償裝置可W是無源電力濾波器、有源電力濾波器、靜止 無功補償裝置等用于無功補償?shù)难b置，本發(fā)明對具體的無功補償裝置可不做限制，只需要 具有無功補償功能即可。無功補償裝置安裝的位置可W是配電網(wǎng)支路中的各個位置，尤其 是當(dāng)支路上的負(fù)荷波動較大時電壓無功不能滿足需求的位置。
[0025] 作為本發(fā)明一個實施例，所述無功補償裝置是基于磁控電抗器和固定電容器構(gòu)成 的靜止無功補償器，通過調(diào)節(jié)所述磁控電抗器的電抗值改變該無功補償裝置的容量。
[00%] 靜止無功補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），通過對磁控電 抗器進行調(diào)節(jié)，可W使無功補償裝置平滑地從發(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)測點，監(jiān)測各監(jiān)測點、各補償點的電 壓/電流。
[0028] 通過監(jiān)測配電網(wǎng)支路的首端、末端W及各補償點的電壓/電流，可W采集配電網(wǎng) 支路中多個目標(biāo)位置的電壓/電流，在后續(xù)計算多處位置的無功補償容量時，提供精確的 電壓/電流監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而提高電壓無功補償?shù)馁|(zhì)量。
[0029] S103,根據(jù)監(jiān)測到的電壓/電流調(diào)節(jié)各補償點處無功補償裝置的容量，W實現(xiàn)對 整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0030] 根據(jù)監(jiān)測到的電壓/電流，若各監(jiān)測點、各補償點的電壓/電流越限，及時調(diào)節(jié)各 補償點處無功補償裝置的容量，W實現(xiàn)對整條配電網(wǎng)支路的電壓無功調(diào)節(jié)。
[0031] 進一步地，步驟Sioi中的確定配電網(wǎng)支路中安裝無功補償裝置的安裝位置的具 體實現(xiàn)方式可如下，請參閱附圖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)點的電壓、預(yù)設(shè)的電壓越限懲罰模型進行構(gòu)建，所 述損耗目標(biāo)函數(shù)為：
陽0對其中，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 為越限時節(jié)點i處的電壓，Vi為i節(jié)點的實際電壓，V 1 m。、為i節(jié)點的電壓上限，V 1 mi。為i節(jié) 點的電壓上下限。
[0036] S202,根據(jù)所述配電網(wǎng)支路中進行無功補償?shù)墓?jié)點數(shù)量、預(yù)設(shè)的無功補償裝置的 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安裝無功補償裝置的節(jié)點數(shù)量，Xi取值為0或LXi = 0為第i個節(jié)點對應(yīng)位置不安裝無功補償裝置，X 1= 1為第i個節(jié)點對 應(yīng)位置安裝無功補償裝置，Qi為安裝在第i個節(jié)點的無功補償裝置的額定容量，C 11為第i 個節(jié)點的無功補償裝置的單位容量設(shè)備綜合成本，Ci2為第i個節(jié)點的無功補償裝置的單位 容量安裝成本。
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