專利名稱：配電網(wǎng)廣域無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)是直接關(guān)聯(lián)電力系統(tǒng)與用戶的重要紐帶，覆蓋面積大，設(shè)備數(shù)量多，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。提高配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、降低配電網(wǎng)的運(yùn)行損耗，對(duì)于提高供電質(zhì)量、保證電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。無(wú)功補(bǔ)償是提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量、降低配電網(wǎng)運(yùn)行損耗的有效措施之一。 輸電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行通?；陔娏ο到y(tǒng)潮流方程，采用優(yōu)化方法計(jì)算最佳無(wú)功補(bǔ)償容量。該方法需要完備的電力系統(tǒng)潮流信息，目前，我國(guó)配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度不高，難以獲取配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，因此該方法并不適用于配電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行。現(xiàn)行配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償是根據(jù)2008年發(fā)布的Q/GDW “國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的“國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則”中第8條的規(guī)定配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償以配電網(wǎng)變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償為主；配電變壓器的電容器組裝設(shè)以電壓為約束條件，根據(jù)無(wú)功功率(無(wú)功電流)進(jìn)行分組自動(dòng)投切的控制裝置?，F(xiàn)行配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切方法是在各無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)點(diǎn)(即配電變壓器低壓側(cè))，按無(wú)功就地平衡的原則，根據(jù)配電變壓器無(wú)功負(fù)荷的平衡情況，以滿足無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)點(diǎn)的電壓要求為條件，自動(dòng)控制補(bǔ)償電容器組的投切容量。現(xiàn)行配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投切方法的主要缺點(diǎn)是只能根據(jù)各配電變壓器的無(wú)功負(fù)荷平衡情況自動(dòng)投切補(bǔ)償電容器的補(bǔ)償容量，只實(shí)現(xiàn)了各配電變壓器及以下電網(wǎng)局部區(qū)域的無(wú)功平衡，不能從配電網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的整體情況來(lái)控制無(wú)功補(bǔ)償容量的投切。由于配電網(wǎng)中各配電變壓器負(fù)荷(包括無(wú)功負(fù)荷)的變化規(guī)律并不相同，現(xiàn)行配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置投切方法對(duì)補(bǔ)償電容器的利用不充分，難以保證配電網(wǎng)整體的無(wú)功平衡，從而影響配電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)行的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償控制方法的不足，提供一種配電網(wǎng)廣域無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行方法，以無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)點(diǎn)的電壓為約束條件，充分考慮整個(gè)配電網(wǎng)的電壓和無(wú)功運(yùn)行狀況，自動(dòng)計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量并控制各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切，能夠有效提高補(bǔ)償設(shè)備的利用率高和配電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低配電網(wǎng)運(yùn)行損耗。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之技術(shù)方案是一種配電網(wǎng)廣域無(wú)功優(yōu)化方法，利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)程序，首先輸入配電網(wǎng)及其各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；再計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償范圍及其優(yōu)先級(jí)別；然后根據(jù)各無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償范圍以及配電網(wǎng)的根節(jié)點(diǎn)和各補(bǔ)償點(diǎn)的實(shí)時(shí)量測(cè)信息，計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量，兼控制各電容器組進(jìn)行正確的投切。所述方法的具體步驟如下
(I)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)首先輸入配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史投切數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)。其中，配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括各節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)所在電壓等級(jí)、節(jié)點(diǎn)電壓上限、節(jié)點(diǎn)下限線路；各線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即線路首末節(jié)點(diǎn)編號(hào)、電阻(％)、電抗a7)、電納沐)、額定電壓( );各配電變壓器的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即配電變壓器所帶負(fù)荷編號(hào)、兩側(cè)所在節(jié)點(diǎn)編號(hào)、電阻冬)、電抗I)、電導(dǎo)(XO、電納(Mm)、變比ikT\額定容量、sNT、、高壓側(cè)額定電壓、uB11)、低壓側(cè)額定電壓uB12\各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括補(bǔ)償電容器組所在節(jié)點(diǎn)號(hào)、單組補(bǔ)償容量(仏#)、組數(shù)(/O、總補(bǔ)償容量(仏)、最大補(bǔ)償容量(U、最小補(bǔ)償容量(U。各無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史投切數(shù)據(jù)包括前一時(shí)刻各無(wú)功補(bǔ)償裝置電容器投切前后的容量數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)，配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的量測(cè)數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)測(cè)電壓(仍、有功功率(朽、無(wú)功功率(仍。計(jì)算各無(wú)功電源的控制優(yōu)先級(jí)別及控制范圍
第(I)完成后，根據(jù)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，利用廣度優(yōu)先搜索算法確定各無(wú)功電 源(包括，配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償裝置)的控制優(yōu)先級(jí)別，過(guò)程如下
對(duì)配電網(wǎng)中的根節(jié)點(diǎn)和無(wú)功補(bǔ)償裝置，從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，并將根節(jié)點(diǎn)標(biāo)為0級(jí)，與第0級(jí)相鄰的沒(méi)有確定等級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償裝置為第I級(jí)，與第I級(jí)相鄰的沒(méi)有確定等級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償裝置為第2級(jí)，如此下去，利用廣度優(yōu)先搜索無(wú)功補(bǔ)償裝置所在節(jié)點(diǎn)，直到所有無(wú)功補(bǔ)償裝置都被搜索到，并將最后一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置標(biāo)為第 級(jí)。m級(jí)是無(wú)功電源的最高控制優(yōu)先級(jí)，0級(jí)表示配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)。第々個(gè)負(fù)荷由無(wú)功電源點(diǎn)i無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的等值損耗
= Sj 馬一 (I)
式中4,.為第々個(gè)負(fù)荷由無(wú)功電源點(diǎn)i無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)等值損耗為第第左個(gè)負(fù)荷所在配電變壓器的容量'Rh為連接第々個(gè)負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)與無(wú)功電源點(diǎn)i的所有支路(包括線路和變壓器支路)電阻之和。將第々個(gè)負(fù)荷接入等值損耗最小的無(wú)功電源點(diǎn)，則第々個(gè)負(fù)荷所在配變將屬于該無(wú)功電源點(diǎn)的控制范圍。計(jì)算所有負(fù)荷與無(wú)功電源對(duì)應(yīng)的等值損耗，直到所有負(fù)荷都接入相應(yīng)的無(wú)功電源點(diǎn)。
(3)計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比
第(2)步完成后，計(jì)算除配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)外各無(wú)功電源，即各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比。第j個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比
OTi =乾(2)
mT
式中為第J個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比為整個(gè)配電網(wǎng)中配變的集合;足為第t個(gè)配變的容量為第J個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置控制范圍內(nèi)配變的集合;5^為第G個(gè)配變的容量。根據(jù)第(2)步的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合各無(wú)功補(bǔ)償裝置控制范圍計(jì)算各補(bǔ)償裝置的投切容量比。計(jì)算電壓無(wú)功靈敏度矩陣
第(3)完成后，計(jì)算電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)與無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)與之間的電壓無(wú)功靈敏度矩陣。首先確定電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)為配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和無(wú)功補(bǔ)償裝置所在節(jié)點(diǎn)。然后確定電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)與無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)與之間的電壓無(wú)功靈敏度矩陣Suq
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)廣域無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行方式，利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)程序，計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量并控制各電容器組的正常投切，其特征在于所述方法的具體步驟如下 (1)輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 首先輸入配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史投切數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)量測(cè)數(shù)據(jù)，其中，配電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括各節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即節(jié)點(diǎn)編號(hào)、節(jié)點(diǎn)所在電壓等級(jí)、節(jié)點(diǎn)電壓上限、節(jié)點(diǎn)下限線路；各線路的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即線路首末節(jié)點(diǎn)編號(hào)、電阻、電抗、電納、額定電壓；各配電變壓器的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即配電變壓器所帶負(fù)荷編號(hào)、兩側(cè)所在節(jié)點(diǎn)編號(hào)、電阻、電抗、電導(dǎo)、電納、變比、額定容量、高壓側(cè)額定電壓、低壓側(cè)額定電壓，各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括補(bǔ)償電容器組所在節(jié)點(diǎn)號(hào)、單組補(bǔ)償容量、組數(shù)、總補(bǔ)償容量、最大補(bǔ)償容量、最小補(bǔ)償容量，各無(wú)功補(bǔ)償裝置的歷史投切數(shù)據(jù)包括前一時(shí)刻各無(wú)功補(bǔ)償裝置電容器投切前后的容量數(shù)據(jù)以及配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的電壓數(shù)據(jù)，配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的量測(cè)數(shù)據(jù)包括當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)測(cè)電壓、有功功率、無(wú)功功率； (2)計(jì)算各無(wú)功電源的控制優(yōu)先級(jí)別及控制范圍 第(I)完成后，根據(jù)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，利用廣度優(yōu)先搜索算法確定各無(wú)功電源，即包括，配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和各無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制優(yōu)先級(jí)別，過(guò)程如下 對(duì)配電網(wǎng)中的根節(jié)點(diǎn)和無(wú)功補(bǔ)償裝置，從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，并將根節(jié)點(diǎn)標(biāo)為O級(jí)，與第O級(jí)相鄰的沒(méi)有確定等級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償裝置為第I級(jí)，與第I級(jí)相鄰的沒(méi)有確定等級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償裝置為第2級(jí)，如此下去，利用廣度優(yōu)先搜索無(wú)功補(bǔ)償裝置所在節(jié)點(diǎn)，直到所有無(wú)功補(bǔ)償裝置都被搜索到，并將最后一個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置標(biāo)為第 級(jí)，m級(jí)是無(wú)功電源的最高控制優(yōu)先級(jí)，O級(jí)表示配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)； 定義第A個(gè)負(fù)荷由無(wú)功電源點(diǎn)i無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的等值損耗 ^ii ~ ⑴ 式中為第々個(gè)負(fù)荷由無(wú)功電源點(diǎn)i無(wú)功功率流動(dòng)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)等值損耗為第第左個(gè)負(fù)荷所在配電變壓器的容量'Rh為連接第々個(gè)負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)與無(wú)功電源點(diǎn)i的所有支路，即包括線路和變壓器支路電阻之和； 將第k個(gè)負(fù)荷接入等值損耗最小的無(wú)功電源點(diǎn)，則第k個(gè)負(fù)荷所在配變將屬于該無(wú)功電源點(diǎn)的控制范圍，計(jì)算所有負(fù)荷與無(wú)功電源對(duì)應(yīng)的等值損耗，直到所有負(fù)荷都接入相應(yīng)的無(wú)功電源點(diǎn)； (3)計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比 第(2)步完成后，計(jì)算除配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)外各無(wú)功電源，即各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比； 首先定義第J個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比Y = (2)J Vs. tsT 式中為第J個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量比為整個(gè)配電網(wǎng)中配變的集合;足為第t個(gè)配變的容量'Tj為第j個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置控制范圍內(nèi)配變的集合，Stj為第tj個(gè)配變的容量; 根據(jù)第(2)步的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合各無(wú)功補(bǔ)償裝置控制范圍計(jì)算各補(bǔ)償裝置的投切容量比； (4)計(jì)算電壓無(wú)功靈敏度矩陣 第(3)完成后，計(jì)算電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)與無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)與之間的電壓無(wú)功靈敏度矩陣； 首先確定電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)為配電網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)和無(wú)功補(bǔ)償裝置所在節(jié)點(diǎn)； 然后確定電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)與無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)與之間的電壓無(wú)功靈敏度矩陣Suq
全文摘要
一種配電網(wǎng)廣域無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行方法，屬于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)，通過(guò)程序，先輸入配電網(wǎng)及其各無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償范圍及其優(yōu)先級(jí)別，然后根據(jù)各無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償范圍及配電網(wǎng)的根節(jié)點(diǎn)和各補(bǔ)償點(diǎn)的實(shí)時(shí)量測(cè)信息，計(jì)算各無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切容量，并控制各電容器組進(jìn)行投切。本發(fā)明具有充分考慮配電網(wǎng)整體的電壓無(wú)功運(yùn)行狀況，極大提高補(bǔ)償設(shè)備的利用率，并能降低配電網(wǎng)的功率損耗和電壓損耗，提高配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，保證用電設(shè)備在額定工況下運(yùn)行，有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益等特點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的電壓無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行與控制。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102684208SQ20121016262
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者余娟, 杜兵, 胡浩, 謝偉, 賴杰, 趙科, 趙霞, 顏偉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)