一种电压无功补偿系统和方法
【专利摘要】本申请公开了一种电压无功补偿系统，包括：与电网节点连接的采集装置，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率；与所述采集装置连接的分析计算装置，用于根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案；连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间的无功补偿装置，用于根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。本申请还公开了一种电压无功补偿的方法。利用本申请的这种电压无功补偿系统和方法，能够实现全局范围的电压合格的前提下的电压无功补偿，满足人们的用电需求。
【专利说明】一种电压无功补偿系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力传输【技术领域】，特别是涉及一种电压无功补偿系统和方法。
【背景技术】
[0002]随着我国农村经济的快速发展和新农村建设的提速，农户家中电器种类越来越多，其中一些电器，包括日光灯在内，是根据电磁感应原理进行工作的，就需要消耗无功功率来建立磁场，另外，乡镇企业中会用到异步电动机、交流电焊机等大功率设备，也是利用的电磁感应原理，因此也要消耗无功功率。因此，农村电网的电力传输系统中不仅要包括有功功率，还要包括无功功率。但是，无功功率的传输存在负面作用:无功功率的增加能导致输电线路的电压损失增大。由于农村电网设备陈旧、技术落后、自动化水平低，导致其电网结构不如城市电网结构发达，不能实现电压和无功功率的整体优化。当对其中一些电网节点补偿过多的无功功率时，农户终端可能会出现电压过低的现象，使得有些家用电器不能正常使用，给人们的生活带来极大的不便。
[0003]农村电网“低电压”形成的根源主要出现在以下三个部位:第一，是以县级为单位的多个35KV变电站；第二，是下属的多条长距离1kV配电线路或重要的1kV配电线路；第三，是重要的配电台区0.4kV低压侧。现有技术中，只是单纯的对某一部分电网节点进行无功功率的补偿，这就可能造成某些部分电压的不稳定。因此，如何在全局范围的电压合格的前提下，进行全局化无功补偿，满足人们的用电需求，是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种电压无功补偿系统和方法，能够实现全局范围的电压合格的前提下进行全局化无功补偿，满足人们的用电需求。
[0005]本发明提供的一种电压无功补偿系统，包括:
[0006]与电网节点连接的采集装置，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率；
[0007]与所述采集装置连接的分析计算装置，用于根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案；
[0008]连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间的无功补偿装置，用于根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。
[0009]优选的，在上述系统中，所述采集装置与所述电网节点的连接为:所述采集装置通过RS485有线接口与所述电网节点连接，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率。
[0010]优选的，在上述系统中，所述采集装置与所述电网节点连接为:
[0011]第一采集装置与变电站连接，用于采集变电站的第一无功功率和第一有功功率；
[0012]第二采集装置与中压线路连接，用于采集中压线路的第二无功功率和第二有功功率；
[0013]第三采集装置与配电台区连接，用于采集配电台区的第三无功功率和第三有功功率。
[0014]优选的，在上述系统中，所述分析计算装置与所述采集装置连接为:
[0015]第一分析计算装置与所述第一采集装置连接，用于根据所述第一无功功率和所述第一有功功率，分析计算出第一电压无功补偿方案；
[0016]第二分析计算装置与所述第二采集装置连接，用于根据所述第二无功功率和所述第二有功功率，分析计算出第二电压无功补偿方案；
[0017]第三分析计算装置与所述第三采集装置连接，用于根据所述第三无功功率和所述第三有功功率，分析计算出第三电压无功补偿方案。
[0018]优选的，在上述系统中，所述无功补偿装置连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间为:
[0019]第一无功补偿装置连接在所述第一分析计算装置和所述变电站之间，用于根据所述第一电压无功补偿方案，对所述变电站进行电压无功补偿；
[0020]第二无功补偿装置连接在所述第二分析计算装置和所述中压线路之间，用于根据所述第二电压无功补偿方案，对所述中压线路进行电压无功补偿；
[0021 ] 第三无功补偿装置连接在所述第三分析计算装置和所述配电台区之间，用于根据所述第三电压无功补偿方案，对所述配电台区进行电压无功补偿。
[0022]优选的，在上述系统中，所述分析计算装置与所述采集装置连接为:
[0023]第四分析计算装置与所述第一采集装置、第二采集装置和第三采集装置连接，用于根据所述第一无功功率、所述第一有功功率、所述第二无功功率、所述第二有功功率、所述第三无功功率以及所述第三有功功率，分析计算出第四电压无功补偿方案，用于对变电站、中压线路和配电台区补偿。
[0024]优选的，在上述系统中，所述无功补偿装置连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间为:所述第四无功补偿装置连接在所述第四分析计算装置与所述变电站、所述中压线路和所述配电台区之间，用于根据所述第四电压无功补偿方案，对所述变电站、所述中压线路和所述配电台区进行电压无功补偿。
[0025]本发明提供的一种电压无功补偿的方法，包括:
[0026]采集电网节点的无功功率和有功功率；
[0027]根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案；
[0028]根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。
[0029]优选的，在上述方法中，所述根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案为:根据所述无功功率和所述有功功率，计算无功补偿点、无功补偿方式和无功补偿容量。
[0030]优选的，在上述方法中，所述根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿为:
[0031]根据所述电压无功补偿方案，对变电站、中压线路和配电台区统一进行电压无功补偿或对变电站、中压线路和配电台区分别进行电压无功补偿。
[0032]通过上述描述，本发明提供的一种电压无功优化系统包括:与电网节点连接的采集装置，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率；与所述采集装置连接的分析计算装置，用于根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案；连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间的无功补偿装置，用于根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。这种系统克服了现有技术中单纯的对某一部分节点进行无功功率的补偿而造成电压不稳定的问题，具有明显的有益效果。本发明中，所述分析计算装置根据所述无功功率和有功功率，计算出电压无功补偿方案，无功补偿装置对电网节点进行电压无功补偿，这样能够实现全局范围的电压合格的前提下的无功补偿，从而满足人们的用电需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0034]图1为本申请实施例提供的第一种电压无功补偿系统的结构示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的第二种电压无功补偿系统的结构示意图；
[0036]图3为本申请实施例提供的第三种电压无功补偿系统的结构示意图；
[0037]图4为本申请实施例提供的一种电压无功补偿的方法示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]本申请实施例提供了一种电压无功补偿系统，如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种电压无功补偿系统的结构示意图，该系统包括:与电网节点101连接的采集装置102，用于采集所述电网节点101的无功功率和有功功率；与所述采集装置102连接的分析计算装置103，用于根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案；连接在所述分析计算装置103和所述电网节点101之间的无功补偿装置104，用于根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点101进行电压无功补偿。
[0040]其中，本申请实施例提供的电压无功补偿系统所针对的电网节点101可以优选的包括三级节点:以县级为单位的35KV变电站；下属的多条长距离1kV配电线路或重要的1kV配电线路；重要的配电台区0.4kV低压侧。将如上所述的三级节点综合考虑，得出无功补偿方案并进行相应的全局性的无功补偿。所述采集装置102可以优选为采集器，其采集的数据包括无功功率和有功功率，还可以优选的采集功率因数等参数。另外，还可以优选的包括监测装置和显示装置，其中，所述监测装置能够实时的监测电网节点在运行中产生的各种数据，所述显示装置能够将监测到的所述数据显示出来，作为工作人员分析和调整无功补偿方案的依据。
[0041]其中，所述分析计算装置103根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案。所述电压无功补偿方案可以优选的包括:无功补偿点、无功补偿方式和无功补偿容量，即首先确定无功补偿点，再确定采用集中补偿、分组补偿或单个节点就地补偿中的哪种方式进行无功补偿，最后确定出分别对每个节点补偿多少无功功率。
[0042]其中，所述无功补偿装置104根据计算出的电压无功补偿方案，对需要补偿的电网节点101补偿无功功率。所述无功补偿方式可以优选为将电网节点上的电感型装置并联电容器，这样，电容器就能输出无功功率供所述电感型装置使用，使能量不断在二者之间传输，而这样并不会给电网的传输造成损失，又实现了无功补偿。需要说明的是，这仅是电压无功补偿的一个基本形式，还有其他形式，在此不再赘述，另外，本申请中的无功补偿是对所述三级电网节点同时补偿，因此可能同时存在多种补偿形式。
[0043]在上述系统中，所述采集装置102与所述电网节点101的连接可以优选为通过RS485有线接口连接，用于采集所述电网节点101的无功功率和有功功率。利用所述RS485有线接口进行连接，具有传输速度快和传输距离远的优点，能够更好的适应快速实时的电压无功补偿的需要。需要说明的是，也可以利用局域网、GPRS无线、光纤等多种通信和数据传输方式，以及SCADA或MIS等系统接口来连接所述电网节点101和所述采集装置102，这样就能实现尽可能多的采集电网节点数据，从而能保证计算出精确的无功补偿方案。
[0044]本申请实施例还提供了上述系统的两种优选实现方式，下面参照附图进行描述。
[0045]本申请实施例提供的第二种电压无功补偿系统的结构如图2所示，图2为本申请实施例提供的第二种电压无功补偿系统的结构示意图。在该系统中，第一采集装置202与变电站201连接，用于采集变电站201的第一无功功率和第一有功功率；第二采集装置206与中压线路205连接，用于采集中压线路205的第二无功功率和第二有功功率；第三采集装置210与配电台区209连接，用于采集配电台区209的第三无功功率和第三有功功率。
[0046]第一分析计算装置203与所述第一采集装置202连接，用于根据所述第一无功功率和所述第一有功功率，分析计算出第一电压无功补偿方案；第二分析计算装置207与所述第二采集装置206连接，用于根据所述第二无功功率和所述第二有功功率，分析计算出第二电压无功补偿方案；第三分析计算装置211与所述第三采集装置210连接，用于根据所述第三无功功率和所述第三有功功率，分析计算出第三电压无功补偿方案。
[0047]第一无功补偿装置204连接在所述第一分析计算装置203和所述变电站201之间，用于根据所述第一电压无功补偿方案，对所述变电站201进行电压无功补偿；第二无功补偿装置208连接在所述第二分析计算装置207和所述中压线路205之间，用于根据所述第二电压无功补偿方案，对所述中压线路205进行电压无功补偿；第三无功补偿装置212连接在所述第三分析计算装置211和所述配电台区209之间，用于根据所述第三电压无功补偿方案，对所述配电台区209进行电压无功补偿。需要说明的是，在这种系统中，仍是以电压优先的无功补偿策略为主导，当任何一级节点的补偿控制出现偏差时，所述第一无功补偿装置204就会遵循就地平衡的原则发出纠正偏差指令，使三级节点均能保持最佳状态。
[0048]利用如上所述的电压无功补偿系统，实现了每一级节点单独计算补偿方案并进行补偿，从而实现全局性的电压无功补偿。
[0049]本申请实施例提供的第三种电压无功补偿系统的结构如图3所示，图3为本申请实施例提供的第三种电压无功补偿系统的结构示意图。在该系统中，第一采集装置302与变电站301连接，用于采集变电站301的第一无功功率和第一有功功率；第二采集装置304与中压线路303连接，用于采集中压线路303的第二无功功率和第二有功功率；第三采集装置306与配电台区305连接，用于采集配电台区305的第三无功功率和第三有功功率。
[0050]第四分析计算装置307与所述第一采集装置302、第二采集装置304和第三采集装置306连接，用于根据所述第一无功功率、所述第一有功功率、所述第二无功功率、所述第二有功功率、所述第三无功功率以及所述第三有功功率，分析计算出第四电压无功补偿方案，用于对变电站301、中压线路303和配电台区305统一进行补偿。
[0051 ] 第四无功补偿装置308连接在所述第四分析计算装置307与所述变电站301、所述中压线路303和所述配电台区305之间，用于根据所述第四电压无功补偿方案，对所述变电站301、所述中压线路303和所述配电台区305统一进行电压无功补偿。
[0052]利用如上所述的第三种电压无功补偿系统，能够统一的分析计算出三级电网全部节点的无功补偿方案，从而使三级电网节点的电压、无功功率、输电损耗等参数均处于最佳状态。
[0053]本申请实施例还提供了一种电压无功补偿的方法，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种电压无功补偿的方法示意图。该方法包括:
[0054]步骤S1:采集电网节点的无功功率和有功功率。
[0055]在该步骤中，每一级电网节点均安装有对应的采集装置，对节点的运行参数进行采集，这些参数包括无功功率和有功功率，也可以包括功率因数等参数，这些参数被作为计算无功补偿方案的依据，而且这种采集的行为是一直进行中的，并不会停止。
[0056]步骤S2:根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案。
[0057]在该步骤中，一种优选的分析计算方式是:根据所述无功功率和所述有功功率，计算无功补偿点、无功补偿方式和无功补偿容量。首先根据采集器获得的全部有功功率和无功功率等参数，确定对哪些节点进行无功补偿，再确定采用集中补偿、分组补偿或单个节点就地补偿中的哪种方式进行无功补偿，最后确定出对每个节点补偿多少无功功率。
[0058]步骤S3:根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。
[0059]在该步骤中，可以根据所述电压无功补偿方案，对变电站、中压线路和配电台区统一进行电压无功补偿，或者，也可以对变电站、中压线路和配电台区分别进行电压无功补偿。上述两种方案均能保证电压和无功功率达到全局最优。
[0060]利用如上所述的方法，能够实现全局范围内的电压和无功补偿最优化，从而满足人们的用电需求。
[0061]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种电压无功补偿系统,其特征在于,包括: 与电网节点连接的采集装置，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率； 与所述采集装置连接的分析计算装置，用于根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案； 连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间的无功补偿装置，用于根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集装置与所述电网节点的连接为:所述采集装置通过RS485有线接口与所述电网节点连接，用于采集所述电网节点的无功功率和有功功率。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集装置与所述电网节点连接为: 第一采集装置与变电站连接，用于采集变电站的第一无功功率和第一有功功率； 第二采集装置与中压线路连接，用于采集中压线路的第二无功功率和第二有功功率； 第三采集装置与配电台区连接，用于采集配电台区的第三无功功率和第三有功功率。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分析计算装置与所述采集装置连接为: 第一分析计算装置与所述第一采集装置连接，用于根据所述第一无功功率和所述第一有功功率，分析计算出第一电压无功补偿方案； 第二分析计算装置与所述第二采集装置连接，用于根据所述第二无功功率和所述第二有功功率，分析计算出第二电压无功补偿方案； 第三分析计算装置与所述第三采集装置连接，用于根据所述第三无功功率和所述第三有功功率，分析计算出第三电压无功补偿方案。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述无功补偿装置连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间为: 第一无功补偿装置连接在所述第一分析计算装置和所述变电站之间，用于根据所述第一电压无功补偿方案，对所述变电站进行电压无功补偿； 第二无功补偿装置连接在所述第二分析计算装置和所述中压线路之间，用于根据所述第二电压无功补偿方案，对所述中压线路进行电压无功补偿； 第三无功补偿装置连接在所述第三分析计算装置和所述配电台区之间，用于根据所述第三电压无功补偿方案，对所述配电台区进行电压无功补偿。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分析计算装置与所述采集装置连接为: 第四分析计算装置与所述第一采集装置、第二采集装置和第三采集装置连接，用于根据所述第一无功功率、所述第一有功功率、所述第二无功功率、所述第二有功功率、所述第三无功功率以及所述第三有功功率，分析计算出第四电压无功补偿方案，用于对变电站、中压线路和配电台区补偿。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无功补偿装置连接在所述分析计算装置和所述电网节点之间为:所述第四无功补偿装置连接在所述第四分析计算装置与所述变电站、所述中压线路和所述配电台区之间，用于根据所述第四电压无功补偿方案，对所述变电站、所述中压线路和所述配电台区进行电压无功补偿。
8.—种电压无功补偿的方法,其特征在于,包括: 采集电网节点的无功功率和有功功率； 根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案； 根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述无功功率和所述有功功率，分析计算出电压无功补偿方案为:根据所述无功功率和所述有功功率，计算无功补偿点、无功补偿方式和无功补偿容量。
10.根据权利要求8-9任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压无功补偿方案，对所述电网节点进行电压无功补偿为: 根据所述电压无功补偿方案，对变电站、中压线路和配电台区统一进行电压无功补偿或对变电站、中压线路和配电台区分别进行电压无功补偿。
【文档编号】H02J3/18GK104319792SQ201410687376
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】张仕勇, 李永腾, 应笑冬, 王辉, 钱程 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司宁波供电公司