一种无功补偿调节方法与流程

本发明涉及电网运行技术领域，尤其涉及一种无功补偿调节方法。

背景技术：

近年来，随着电网运行中，大功率非线性负荷的不断增加，电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势，然而当电网运行方式改变时，无功调节手段的缺乏会使得电网母线的电压有大幅变化，从而会导致电网的线损增加、电压合格率降低。

目前，常在电网中的负载节点上，安装静止无功补偿器(Static Var Compensator，SVC)，以根据电网的实际运行需要增加或减少无功供应，改善电网的电压分布。然而在电网中不断增加的大功率非线性负荷导致对电网的无功冲击不断上升的情况下，现有的使用静止无功补偿器对电网电压进行调节的方法，其对电网电压的调节范围较小，无法满足电网的无功补偿需求，进而导致电网的电压分布不均匀，无法满足电网安全稳定运行的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无功补偿调节方法，用于增大对电网电压的调节范围，满足电网安全稳定运行的需要。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无功补偿调节方法，采用如下技术方案：

该无功补偿调节方法包括：

建立电网的无功补偿调节的无功优化模型，获得所述无功补偿调节的最优调节方案；

根据所述无功补偿调节的最优调节方案，对所述电网进行无功补偿。

与现有技术相比，本发明提供的无功补偿装置具有以下有益效果：

在本发明提供的无功补偿调节方法中，在建立电网的无功补偿调节的无功优化模型之后，即可根据该无功优化模型，获得无功补偿调节的最优调节方案，进而根据该最优调节方案，对电网进行无功补偿。当电网中不断增加的大功率非线性负荷导致对电网的无功冲击不断上升的情况出现时，即可使用上述无功补偿调节方法，针对电网的实际情况，建立无功优化模型，并获得适用于该电网的无功补偿调节的最优调节方案，从而能够根据该最优调节方案对电网进行无功补偿调节，进而能够改善电网电压分布，提高电网电压稳定性，满足电网安全稳定运行的需要。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的无功补偿调节方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的无功补偿装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的设定无功补偿装置的工作模式的方法的流程图。

附图标记说明：

1—本地无功补偿子站， 2—远方无功补偿子站，

11—静止无功补偿器， 12—本地投切电容器，

13—本地投切电抗器， 21—远方投切电容器，

22—远方投切电抗器。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种无功补偿调节方法，具体地，如图1所示，该无功补偿调节方法包括：

步骤S1、建立电网的无功补偿调节的无功优化模型，获得无功补偿调节的最优调节方案；

步骤S2、根据无功补偿调节的最优调节方案，对电网进行无功补偿。

示例性地，根据无功补偿调节的最优调节方案，可使用如图2所示的无功补偿装置对电网进行无功补偿，该无功补偿装置包括：本地无功补偿子站1和与本地无功补偿子站1相连的远方无功补偿子站2。其中，本地无功补偿子站1包括静止无功补偿器11，以及分别与静止无功补偿器11相连的本地投切电容器12和本地投切电抗器13；远方无功补偿子站2包括分别与静止无功补偿器11相连的远方投切电容器21和远方投切电抗器22，具体地，可根据无功补偿的最优调节方案对上述无功补偿装置中，静止无功补偿器11、本地投切电容器12、本地投切电抗器13、远方投切电容器21和远方投切电抗器22进行投切的调节，以对电网的电压进行调节。

在本发明实施例提供的无功补偿调节方法中，在建立电网的无功补偿调节的无功优化模型之后，即可根据该无功优化模型，获得无功补偿调节的最优调节方案，进而根据该最优调节方案，对电网进行无功补偿。当电网中不断增加的大功率非线性负荷导致对电网的无功冲击不断上升的情况出现时，即可使用上述无功补偿调节方法，针对电网的实际情况，建立无功优化模型，并获得适用于该电网的无功补偿调节的最优调节方案，从而能够根据该最优调节方案对电网进行无功补偿调节，进而能够改善电网电压分布，提高电网电压稳定性，满足电网安全稳定运行的需要。

示例性地，可从电网网络损耗以及电网中的无功控制器的控制次数两个方面考虑，建立上述无功优化模型。需要说明的是，本发明实施例中的“无功控制器”包括上述无功控制装置中的静止无功补偿器、本地投切电容器、本地投切电抗器、远方投切电容器和远方投切电抗器等，本领域技术人员可根据使用的无功控制装置进行确定，本发明实施例对此不进行限定。

示例性地，从电网网络损耗方面考虑时，上述无功优化模型可包括：网络损耗目标函数和约束条件。

网络损耗目标函数可以为：Min(F＝P_L)，其中，P_L为电网的网络损耗，通过将电网的网络损耗作为目标函数，可以使得在根据该无功优化模型获得的最优调节方案下，不仅能够改善电网电压分布，提高电网电压稳定性，实现电网安全稳定运行，还能够实现电网的网络损耗最小化，降低无功电网安全稳定运行的成本，从而实现电网的经济运行。

其约束条件包括：

其中，i＝1,2，...，NB-1，i≠j，NB为电网中节点的总个数，P_Gi为第i个节点处发电机输出的有功功率，P_Di为第i个节点处的有功功率，V_i为第i个节点处的电压幅值，V_j为第j个节点处的电压幅值，G_ij为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的电导，B_ij为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的电纳，θ_ij为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的首端与尾端的相角差。

其中，Q_Gi为第i个节点处发电机输出的无功功率，Q_SVCi为第i个节点处的静止无功补偿器输出的无功功率，Q_Di为第i个节点处的无功功率。

P_Gimin≤P_Gi≤P_Gimax，其中，P_Gimin为第i个节点处发电机输出的有功功率的最小值，P_Gimax为第i个节点处发电机输出的有功功率的最大值。

Q_Gimin≤Q_Gi≤Q_Gimax，其中，Q_Gimin为第i个节点处发电机输出的无功功率的最小值，Q_Gimax为第i个节点处发电机输出的无功功率的最大值。

Q_SVCwmin≤Q_SVCw≤Q_SVCwmax，其中，w＝1,2,...,NSVC，NSVC为电网中静止无功补偿器的个数，Q_SVCw为第w个静止无功补偿器输出的无功功率，Q_SVCwmin为第w个静止无功补偿器输出的无功功率的最小值，Q_SVCwmax为第w个静止无功补偿器输出的无功功率的最大值。

V_Gsmin≤V_Gs≤V_Gsmax，其中，s＝1,2,...,NG，NG为电网中发电机节点总个数，V_Gs为第s个发电机节点处的电压幅值，V_Gsmin为第s个发电机节点处的电压幅值的最小值，V_Gsmax为第s个发电机节点处的电压幅值的最大值。

V_Dkmin≤V_Dk≤V_Dkmax，其中，k＝1,2,...,ND，ND为电网中负载节点总个数，V_Dk为第k个负载节点处的电压幅值，V_Dkmin为第k个负载节点处的电压幅值的最小值，V_Dkmax为第k个负载节点处的电压幅值的最大值。

T_tmin≤T_t≤T_tmax，其中，t＝1,2,...,NT，NT为电网中变压器的总个数，T_t为第t个变压器的抽头位置，T_tmin为第t个变压器的抽头位置的最小值，T_tmax为第t个变压器的抽头位置的最大值。

P_ijmin≤P_ij≤P_ijmax，其中，P_ij为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的有功功率，P_ijmin为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的有功功率的最小值，P_ijmax为第i个节点与第j个节点之间的输电线路的有功功率的最大值。

示例性地，从电网中的无功控制器的控制动作次数方面考虑时，上述无功优化模型可包括：无功控制动作次数目标函数和约束条件：

无功控制动作次数目标函数为：其中，NC为电网中无功控制器的总个数，C_k0为第k个无功控制器的初始值，C_k为第k个无功控制器的最终值，通过将无功控制器的控制动作次数作为目标函数，可以使得在根据该无功优化模型获得的最优调节方案下，不仅能够改善电网电压分布，提高电网电压稳定性，实现电网安全稳定运行，还能够减小无功控制器的控制动作次数，降低对电网进行无功控制所需的时间，从而实现对电网的快速无功调节。

上述无功控制动作次数目标函数所对应的约束条件与上述网络损耗目标函数所对应的约束条件相同，本领域技术人员可参照上述网络损耗目标函数所对应的约束条件进行设置，此处不再进行赘述。

示例性地，在上述步骤S2中，获得无功补偿调节的最优调节方案之后，根据无功补偿调节的最优调节方案，对电网进行无功补偿之前，上述无功补偿调节方法还可包括：

步骤S2a、获取电网中，母线电压对于容性无功功率输出的灵敏度其中，m为无功补偿装置中电容器的总数，V_R本地无功补偿子站中静止无功补偿器的母线电压幅值，为第i个电容器的无功功率输出。

步骤S2b、获取电网中，母线电压对于感性无功功率输出的灵敏度其中，n为无功补偿装置中电抗器的总数，为第k个电抗器的无功功率输出。

步骤S2c、根据母线电压对于容性无功输出的灵敏度和母线电压对于感性无功输出的灵敏度确定无功补偿装置中，电容器和电抗器的投切优先级。

此时，上述步骤S2中，根据无功补偿调节的最优调节方案，对电网进行无功补偿可包括：根据电容器和电抗器的投切优先级，以及无功补偿调节的最优调节方案，对电网进行无功补偿，从而使得在对电网进行无功调节时，在无功补偿调节的最优调节方案的基础上，还可根据无功补偿装置中的电容器、电抗器的投切优先级，对电网进行调节，从而使得在该调节下，电网母线电压变化更为灵敏，反应时间更短，从而大大提高了对电网进行无功补偿调节的效率。

此外，如图1所示，当使用如图2所示的无功补偿装置对电网进行无功补偿调节时，在建立无功补偿调节的无功优化模型之前，无功补偿调节方法还包括：

步骤S01、获取电网中安装无功补偿装置中的本地无功补偿子站的本地负载节点，根据本地负载节点，安装本地无功补偿子站。

步骤S02、获取电网中安装与本地无功补偿子站相连的远方无功补偿子站的远方负载节点，根据远方负载节点，安装远方无功补偿子站。

步骤S03、初始化无功补偿装置。

示例性地，上述步骤S01中，获取电网中安装无功补偿装置中的本地无功补偿子站的本地负载节点，根据本地负载节点，安装本地无功补偿子站的具体步骤可包括：

步骤S01a、获取电网中第i个需要调节的负载节点的电压分布和网络损耗的综合评估指标PI_i，其中，i＝1,2,···，m，m为需要调节的负载节点的个数。

步骤S01b、选取综合评估指标PI_i最高的负载节点为本地负载节点，安装无功补偿装置中的本地无功补偿子站。

具体地，上述步骤S01a中，获取电网中第i个需要调节的负载节点的电压分布和网络损耗的综合评估指标PI_i的具体步骤可包括：

步骤S01a1、获取第i个负载节点处的电压受益评估指标PI_Li。

步骤S01a2、获取第i个负载节点处的网损受益评估指标PI_Vi。

步骤S01a3、根据第i个负载节点处的电压受益评估指标PI_Li和第i个负载节点处的网损受益评估指标PI_Vi，获得电网中第i个需要调节的负载节点的电压分布和网络损耗的综合评估指标PI_i，PI_i＝W_L×PI_Li+W_V×PI_Vi，其中，W_L为电压受益权重系数，W_V为网损受益权重系数。

其中，上述步骤S01a1中，获取第i个负载节点处的电压受益评估指标PI_Li的具体步骤包括：

获取第i个负载节点处的电压受益因子LBF_i，其中，P_L0为不安装本地无功补偿子站时电网的网络损耗，Q_si为第i个负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率，P_L(Q_si)为第i个负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率为Q_si时，电网的网络损耗。

根据第i个负载节点处的电压受益因子LBF_i，获得第i个负载节点处的电压受益评估指标PI_Li，

上述步骤S01a2中，获取第i个负载节点处的网损受益评估指标PI_Vi的具体步骤包括：

获取第i个负载节点处的网损受益因子VBF_i，其中，V_i0为不安装本地无功补偿子站时，第i个负载节点处的电压幅值，Q_si为第i个负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率，V_i(Q_si)为第i个负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率为Q_si时，第i个负载节点处的电压幅值；

根据第i个负载节点处的网损受益因子VBF_i，获得第i个负载节点处的网损受益评估指标PI_Vi，

示例性地，上述步骤S02中，获取电网中安装与本地无功补偿子站相连的远方无功补偿子站的远方负载节点，根据远方负载节点，安装远方无功补偿子站的具体步骤可包括：

S02a、获取电网中第j个备用远方负载节点与本地负载节点之间的电气距离，其中，i＝1,2,···，n，n为备用远方负载节点的个数。

S02b、获取若在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站时，本地负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率的增加值ΔQ_sij，ΔQ_sij＝Q_sij-Q_si(0)，其中，Q_sij为在第j个所述备用远方负载节点安装远方无功补偿子站时，本地负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率，Q_si(0)为没有安装远方无功补偿子站时，本地负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率。

S02c、获取若在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站时，第j个备用远方负载节点处的电压幅值的变化量ΔV_j，ΔV_j＝V_j'-V_j(0)，其中，V_j'为在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站后，第j个所述备用远方负载节点处的电压幅值，V_j(0)为在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站前，第j个备用远方负载节点处的电压幅值。

S02d、根据第j个备用远方负载节点与本地负载节点之间的电气距离、在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站时，本地负载节点处的本地无功补偿子站输出的无功功率的增加值ΔQ_sij，以及在第j个备用远方负载节点安装远方无功补偿子站时，第j个所述备用远方负载节点处的电压幅值的变化量ΔV_j，获取电网中安装无功补偿装置中与本地无功补偿子站相连的远方无功补偿子站的远方负载节点，安装远方无功补偿子站。

示例性地，上述步骤S03中，初始化无功补偿装置的具体步骤包括：设定无功补偿装置的工作模式。

具体地，该无功补偿装置的工作模式可包括：电压控制模式和无功功率控制模式。示例性地，如图3所示，上述设定无功补偿装置的工作模式的具体方法为：

步骤S031、获取电网中本地电网的电压信号和无功功率信号，以及电网中远方电网的电压信号和无功功率信号。

步骤S032、当获取的本地电网的电压信号和/或远方电网的电压信号未满足预先设定的电压设定值时，则可选择电压控制模式，通过无功补偿装置中的本地无功补偿子站和远方无功补偿子站，调节本地电网电压和/或远方电网电压，以使本地电网电压和远方电网电压满足电压设定值。

步骤S033、当获取的本地电网的无功功率信号和/或远方电网的无功功率信号未满足预先设定的无功功率设定值时，则可选择无功功率控制模式，通过无功补偿装置中的本地无功补偿子站和远方无功补偿子站，调节本地电网无功功率和/或远方电网无功功率，以使本地电网无功功率和远方电网无功功率满足无功功率设定值。

并且，在使用上述无功补偿装置的调节过程中，该无功补偿装置还可根据电网的实际运行情况，自动转换工作模式，进而能够对本地电网和远方电网进行合理的无功补偿，确保整个电网的稳定运行。具体地，在使用上述无功补偿装置进行无功补偿调节过程中，若本地电网电压和/或远方电网电压未满足电压设定值时，则该无功补偿装置能够通过内置的模式切换器自动选择电压控制模式，并输出相应的电压调整指令，而当本地电网无功功率和/或远方电网无功功率未满足无功功率设定值时，该无功补偿装置也能够通过内置的模式切换器自动选择无功控制模式，并输出相应的无功调整指令。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。