串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法，包括以下步驟：采集電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)；根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置。本發(fā)明不僅設(shè)計了串聯(lián)補償裝置，并提出串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法，確保串聯(lián)補償裝置安裝到電網(wǎng)后起到最佳的補償效果，提高供電質(zhì)量。
【專利說明】
串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及計算機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于電網(wǎng)的串聯(lián)補償裝置的位置選 擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力網(wǎng)損耗是指電能從發(fā)電廠傳輸?shù)娇蛻舻囊幌盗羞^程中，在輸電、變電、配電盒 營銷等各環(huán)節(jié)的電能損耗和損失。損率是綜合反映電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)的運行和經(jīng)營管 理水平的主要經(jīng)濟技術(shù)指標。電力網(wǎng)的線損電量主要包括可變損耗、固定損耗和管理損耗。 可變損耗指的是消耗在電力線路和電力變壓器電阻上的電量，該部分損耗與傳輸功率(或 電流)的平方成正比。固定損耗指的是產(chǎn)生在電力線路和變壓器的等值并聯(lián)電導上的損耗， 對配電網(wǎng)而言主要包括電力變壓器的鐵損，電力電纜和電容器的絕緣介質(zhì)損耗，絕緣子的 泄漏損耗等。固定損耗和可變損耗可以通過理論計算得出，故常將其稱為理論線損。管理損 耗指的是線損電量扣除理論線損后的部分。電網(wǎng)損耗每年浪費電能巨大，且影響了供電質(zhì) 量，導致用電器損壞。
[0003] 目前現(xiàn)有技術(shù)中也提出了一些電網(wǎng)補償方案，主要采用并聯(lián)電容的方式進行補 償，其成本高，響應(yīng)速度慢，且安裝位置一般選擇在源段，補償效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了如下技術(shù)方案。
[0005] -種串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法，所述串聯(lián)補償裝置用于補償電網(wǎng)的壓降，包 括以下步驟：
[0006]米集所述電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)；
[0007] 根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置。
[0008] 更進一步地，采集電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)的具體步驟為：
[0009] 獲取線塔的數(shù)目Tower_N，并根據(jù)線塔的數(shù)目Tower_N將線塔從輸電源點到目的地 依次編號為1、2、……Tower_N;
[0010] 獲取線塔Ti與相鄰線塔1^之間的導線長度Li及電阻率Pi;
[0011] 獲取線塔Ti與相鄰線塔1^之間的電容大小Ci和電感大小Hi;
[0012] 獲取線塔!^與相鄰線塔IV1之間的大功率用電器個數(shù)P_N，及每個大功率用電器的 功率Pj;
[0013] 獲取電網(wǎng)正常運行時目的地的最低電壓Vmin及對應(yīng)的電流current;其中，i為自 然數(shù)，且2彡i彡Tower_N，j為自然數(shù)，0彡j <Ρ_Ν，Ρ_Ν>0 〇
[0014] 更進一步地，所述大功率用電器是指功率在20kw以上的用電器。
[0015] 更進一步地，根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置的具體步驟為：
[0016] 構(gòu)建阻抗平衡函數(shù)RiZC^LdPi+P+Ci+yffli，其中α、β、γ為對應(yīng)的權(quán)值，i為自然 數(shù)，且2<i<Tower_N;
[0017] 根據(jù)所述阻抗平衡函數(shù)獲得相鄰兩個線塔之間的阻抗最大值Rmax及對應(yīng)的線塔編 號N-I和N;并計算線塔T ^相對于輸電源點的距湊
，其中，N為自然數(shù)，且2彡N彡 Tower_N，k為自然數(shù)，且2<k<N_l;
[0018] 根據(jù)大功率用電器個數(shù)P_N及每個大功率用電器的功率匕，計算相鄰兩個線塔之 間的大功率用電器的總功率最大值Pmax及對應(yīng)的線塔編號M-I和M，并計算線塔T 相對于 輸電源點的距?
其中，M為自然數(shù)，且2彡M彡Tower_N，g為自然數(shù)，且2彡g彡M-I;
[0019] 計算 d3 = (dl+d2)/2;
[0020] 將串聯(lián)補償裝置分別設(shè)置在dl、d2和d3位置處進行仿真計算，分別計算出目的地 電壓Vl、V2和V3及對應(yīng)的電流currentl、current2和current3，分別計算Vl、V2和V3與Vmin 的差值(1丨€;1^_￥1、(1丨€;1^_￥2和(1丨€;1^_￥3，及(3111'代111:1、(3111^61^2和(3111'代1^3與(3111'代111:的差值 d i ff_CI、d i ff_C2 和d i ff_C3，令d i ff_V=max(d i ff_VI、d i ff_V2、d i ff_V3);
[0021] 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一閾值，將虹€[￥對應(yīng)的位置確定為串聯(lián) 補償裝置的安裝位置。
[0022] 更進一步地，所述串聯(lián)補償裝置，包括:第一開關(guān)、第二開關(guān)、補償電容，補償電容 通過所述第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在供電線路中；氧化鋅組件，與所述補償電容并聯(lián);放電 限流電路和渦流快速開關(guān)，放電限流電路與渦流快速開關(guān)串聯(lián)后與所述補償電容并聯(lián);熱 備開關(guān)，與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)并聯(lián);電流互感器，用于采集通過所述供電線路中的電 流;處理器，接收電流互感器采集的電流數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果控制渦流快速開關(guān)閉合。
[0023] 更進一步地，所述電流互感器為電子式電流互感器。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)效果為:不僅設(shè)計了串聯(lián)補償裝置，并提出串聯(lián)補償裝置的位置選 擇方法，確保串聯(lián)補償裝置安裝到電網(wǎng)后起到最佳的補償效果，提高供電質(zhì)量。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明的串聯(lián)補償裝置的原理結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 圖2是本發(fā)明的一種串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖1-2進行具體說明。
[0028]圖1示出了本發(fā)明的串聯(lián)補償裝置。
[0029] 本發(fā)明的所述串聯(lián)補償裝置，包括:第一開關(guān)1、第二開關(guān)2、補償電容3,補償電容3 通過所述第一開關(guān)1和第二開關(guān)2串聯(lián)在供電線路中；氧化鋅組件4,與所述補償電容3并聯(lián)； 放電限流電路5和渦流快速開關(guān)6,放電限流電路5與渦流快速開關(guān)6串聯(lián)后與所述補償電容 3并聯(lián);熱備開關(guān)7，與所述第一開關(guān)1和第二開關(guān)2形成的串聯(lián)電路并聯(lián);電流互感器8，用于 采集通過所述供電線路中的電流;處理器9,接收電流互感器8采集的電流數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié) 果控制渦流快速開關(guān)6閉合。
[0030] 電流互感器8原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器8是由閉合的鐵心和繞組組 成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流 流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器8在工作時，它的二 次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器8的工作 狀態(tài)接近短路。由于電磁式電流互感器存在的易飽和、非線性及頻帶窄等問題，電子式電流 互感器8逐漸興起。電子式電流互感器一般具有抗磁飽和、低功耗、寬頻帶等優(yōu)點。屬于數(shù)字 式傳感器，二次儀表不會引入誤差，傳感器誤差就是系統(tǒng)誤差。因此，所述電流互感器8優(yōu)選 為電子式電流互感器，可以簡化電路設(shè)計，不用進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，降低誤差。
[0031] 本發(fā)明采用動態(tài)均能技術(shù)開發(fā)的氧化鋅組件4用以有效限制補償電容3兩端的電 壓，對補償電容3運行的安全性提供了保障;本發(fā)明采用處理器9快速確定串聯(lián)補償裝置的 安全狀態(tài)和基于快速渦流驅(qū)動技術(shù)開發(fā)的渦流快速開關(guān)6,來控制補償電容3的投退，以最 大限度地縮短過電流的持續(xù)時間，大大減小了氧化鋅組件4所需要的能容量。氧化鋅組件4 可以采用動態(tài)均能配片技術(shù)，由多路氧化鋅閥片串并聯(lián)組成，不僅大大降低了殘壓比(最高 殘壓UC與ImA參考電壓UlmA之比），而且在相同能容量指標下體積明顯縮小。放電限流電路 采用電阻和電感構(gòu)成，防止放電電流過大，損壞渦流快速開關(guān)6觸點。渦流快速開關(guān)6的合閘 時間可以做到IOms左右甚至更快。
[0032] 圖2示出了一種串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法，包括以下步驟：
[0033] SI:采集電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)；
[0034] S2:根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置。
[0035]米集電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)的具體步驟為：
[0036]獲取線塔的數(shù)目Tower_N，并根據(jù)線塔的數(shù)目Tower_N將線塔從輸電源點到目的地 依次編號為1、2、……Tower_N;
[0037] 獲取線塔Ti與相鄰線塔了^之間的導線長度Li及電阻率Pi;
[0038] 獲取線塔Ti與相鄰線塔了^之間的電容大小Ci和電感大小Hi;
[0039] 獲取線塔1\與相鄰線塔IV1之間的大功率用電器個數(shù)P_N，及每個大功率用電器的 功率Pj;
[0040] 獲取電網(wǎng)正常運行時目的地的最低電壓Vmin及對應(yīng)的電流current;
[0041] 其中，i為自然數(shù)，且2彡i<Tower_N，j為自然數(shù)，0彡j<P_N，P_N>0〇
[0042] 所述大功率用電器是指功率在20kw以上的用電器。大功率用電器比如是電動機、 煉鋼電爐等消耗大量電能的用電設(shè)備，在這些設(shè)備處將會有明顯的電壓降低。
[0043] 根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置的具體步驟為：
[0044] 構(gòu)建阻抗平衡函數(shù)Ri = C^Li=I=PAP=I=Ci+ γ *Hi，其中α、β、γ為對應(yīng)的權(quán)值，i為自然 數(shù)，且2<i<Tower_N;根據(jù)不同的電網(wǎng)α、β、γ可以設(shè)置不同的值，如Ilkv電網(wǎng)，α = 1、β=1、 γ =1;如35kv電網(wǎng)，α = 1.5、β = 1.2、γ =1;其具體值可根據(jù)電網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)仿真計算得 出。
[0045] 根據(jù)所述阻抗平衡函數(shù)獲得相鄰兩個線塔之間的阻抗最大值Rmax及對應(yīng)的線塔編 號N-I和Ν;并計算線塔!^:相對于輸電源點的距，其中，N為自然數(shù)，且2彡N彡 Tower_N，k為自然數(shù)，且2<k<N_l 〇
[0046] 根據(jù)大功率用電器個數(shù)P_N及每個大功率用電器的功率匕，計算相鄰兩個線塔之 間的大功率用電器的總功率最大值Pmax及對應(yīng)的線塔編號M-I和M，并計算線塔Tm-JS對于輸 電源點的距離d ，其中，M為自然數(shù)，且2彡M彡T〇wer_N，g為自然數(shù)，且2彡g彡M-1;
[0047] 計算 d3 = (dl+d2)/2。
[0048] 將串聯(lián)補償裝置分別設(shè)置在dl、d2和d3位置處進行仿真計算，分別計算出目的地 電壓Vl、V2和V3及對應(yīng)的電流currentl、current2和current3，分別計算Vl、V2和V3與Vmin 的差值(1丨€;1^_￥1、(1丨€;1^_￥2和(1丨€;1^_￥3，及(3111'代111:1、(3111^61^2和(3111'代1^3與(3111'代111:的差值 虹打_<：1、(1丨€1〇2和(1丨€€_03，令(1丨€€_￥=1^1((1丨€€_￥1、(^€€_￥2、(1丨€€_￥3) ;1^1()表示求最 大值的函數(shù)，即乜€1￥為乜€1￥1、乜€1￥2和乜€1￥3的最大值。
[0049] 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一閾值，如該閾值為5-10A，優(yōu)選為8A，將 diff_V對應(yīng)的位置確定為串聯(lián)補償裝置的安裝位置;如果diff_Cl、difT_C2和diff_C3均不 小于該閾值，將串聯(lián)補償裝置安裝在dl和d2二者中較大的位置處。這樣才能起到更好的補 償效果。
[0050] 本發(fā)明所述的方法已經(jīng)在臨汾電網(wǎng)節(jié)能改造中得到驗證，起到了很好的節(jié)能效 果，年節(jié)約電能約14萬度。
[0051] 本發(fā)明所述的方法，可以通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)，也可以將計算機程序存儲在存儲 介質(zhì)上，處理器從存儲介質(zhì)上讀取計算機程序，并執(zhí)行相應(yīng)的方法，完成串聯(lián)補償裝置的位 置選擇。
[0052]最后所應(yīng)說明的是：以上實施例僅以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照 上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本發(fā) 明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1. 一種串聯(lián)補償裝置的位置選擇方法，所述串聯(lián)補償裝置用于補償電網(wǎng)的壓降，其特 征在于，包括W下步驟： 采集所述電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)； 根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安裝位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采集電網(wǎng)中的關(guān)鍵參數(shù)的具體步驟為： 獲取線塔的數(shù)目Tower_N，并根據(jù)線塔的數(shù)目Tower_州尋線塔從輸電源點到目的地依次 編號為1、2、……Tower_N; 獲取線塔Tl與相鄰線塔Ti-I之間的導線長度以及電阻率Pi; 獲取線塔Ti與相鄰線塔Ti-I之間的電容大小Ci和電感大小出； 獲取線塔Tl與相鄰線塔Ti-I之間的大功率用電器個數(shù)P_N，及每個大功率用電器的功率 Pj; 獲取電網(wǎng)正常運行時目的地的最低電壓Vmin及對應(yīng)的電流current; 其中，i為自然數(shù)，且i《Tower_N，j為自然數(shù)，0《j《P_N，P_N>0。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述大功率用電器是指功率在20kwW上的 用電器。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述關(guān)鍵參數(shù)確定串聯(lián)補償裝置的安 裝位置的具體步驟為： 構(gòu)建阻抗平衡函數(shù)私=曰禮1*口1+0*。+丫地1，其中曰、0、丫為對應(yīng)的權(quán)值，；[為自然數(shù)，且2 《i《Towe;r_N; 根據(jù)所述阻抗平衡函數(shù)獲得相鄰兩個線搭,I間A仙日坑最大值Rmax及對應(yīng)的線塔編號N- 1和N;并計算線塔Tn-I相對于輸電源點的距畜i中，N為自然數(shù)，且2《N《Tower_ N，k為自然數(shù)，且2《k《N-l; 根據(jù)大功率用電器個數(shù)P_N及每個大功率用電器的功率門，計算相鄰兩個線塔之間的大 功率用電器的總功率最大值Pmax及對應(yīng)的線塔編號M-I和M，并計算線塔Tm-I相對于輸電源點 的距離癢中，M為自然數(shù)，且2《M《Tower_N，g為自然數(shù)，且 計算 d3= (dl+d2)/2; 將串聯(lián)補償裝置分別設(shè)置在dl、d2和d3位置處進行仿真計算，分別計算出目的地電壓 ￥1、￥2和￥3及對應(yīng)的電流。111^6]11:1、。11祥6]112和。111^6]11:3，分別計算￥1、￥2和￥3與￥111；[]1的差 值 diff_Vl、diff_V2 和diff_V3，及 currentl ,currents 和currents 與 current 的差值 diff_ CI、d i ff_C2 和d i ff_C3，令d i ff_V=max(d i ff_VI、d i ff_V2、d i ff_V3); 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一闊值，將diff_V對應(yīng)的位置確定為串聯(lián)補償 裝置的安裝位置。5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述串聯(lián)補償裝置，包括:第一開關(guān)、第二開關(guān)、 補償電容，補償電容通過所述第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)在供電線路中；氧化鋒組件，與所述 補償電容并聯(lián);放電限流電路和滿流快速開關(guān)，放電限流電路與滿流快速開關(guān)串聯(lián)后與所 述補償電容并聯(lián);熱備開關(guān)，與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)并聯(lián)；電流互感器，用于采集通過 所述供電線路中的電流;處理器，接收電流互感器采集的電流數(shù)據(jù)，根據(jù)處理結(jié)果控制滿流 快速開關(guān)閉合。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述電流互感器為電子式電流互感器。
【文檔編號】H02J3/12GK105914747SQ201610390992
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】張曉毅, 王虎, 黃丹
【申請人】國網(wǎng)冀北節(jié)能服務(wù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司