一种基于规避电压越限的电网无功资源配置方法与流程

本发明属于电力系统控制技术领域，更具体地说是一种基于规避电压越限的电网无功资源配置方法。

背景技术：

电力系统的运行电压水平取决于系统无功功率的平衡。合理的无功资源配置方法，在平衡系统无功功率、调节系统运行电压水平，保证系统电压质量等诸多方面起到了至关重要的作用。

目前电网的无功资源配置主要遵照相关规程规范来开展工作，随着电网新形势的发展，电网的内外部条件发生较大的变化。外部条件主要指的是随着多条交直流特高压落点后，电网的区外受电比例比较高，随之省内的机组发电利用小时数锐减，导致无功备用不足。在此恶劣的运行方式下，局部地区可能会出现低电压现象；内部条件主要指的是城市配电网电缆化率的不断增高，使得系统处于负荷低谷期时，充电功率过剩，局部地区出现高电压的问题。

为了解决新形势下电网存在的高低电压问题，有效的无功资源配置方案显得十分迫切，尤其在次恶劣运行方式下，内外部条件变化所带来的局部地区高低电压问题更为迫切。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有电网在新形势下易出现高低电压的缺陷，提供一种规避电压越限的电网无功资源配置方法，以“母线电压越限值最大”优先配置的原则，给出了适用的无功配置方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：一种基于规避电压越限的电网无功资源配置方法，包括，

步骤1：计算片区电网中下层电网高压母线的无功负荷；

步骤2：设定片区电网中下层电网高压母线的电压允许范围；

步骤3：计算片区电网中下层电网高压母线的电压越限值；

步骤4：根据步骤2中片区电网中下层电网高压母线的电压允许范围和步骤3中片区电网中下层电网高压母线的电压越限值的计算结果，判断片区电网中下层电网高压母线的电压是否存在电压越限情况；若不存在，则进入步骤7；若存在，则对发生电压越限的下层电网高压母线按越限值从大到小依次排序；

步骤5：根据步骤4中的排序结果，选择越限值最大的下层电网高压母线，计算将其电压补偿至其电压限值ulimit所需要的无功补偿装置容量qn；

步骤6：将步骤5中计算出的无功补偿容量qn配置在相应的下层电网高压母线处，返回步骤3；

步骤7：计算上层电网高压母线的功率因素判断其是否符合上层电网高压母线的功率因素的要求；若符合，则配置完成；若不符合，则计算上层电网低压侧母线需要配置的无功补偿容量q′0，并按照计算结果配置。

进一步地，所述步骤1中对片区电网中的下层电网高压母线无功负荷的计算公式为：

式中，p为下层电网高压母线其供区内总供电负荷；为其高压母线的功率因素。

进一步地，所述步骤2中对片区电网中下层电网高压母线的电压允许范围设定如下，

2.1将上层电网高压母线定为pv节点，在高峰负荷时，电压设定为调度系统可控电压的下限ucmin；在低谷负荷时，电压设定为调度系统可控电压的上限ucmax；

2.2设定下层电网中所有发电机母线的机端电压，在高峰负荷时，机端电压设定为其允许的最大值ugmax；在低谷负荷时，机端电压设定为其允许的最小值ugmin；

2.3在高峰和低谷负荷时，分别设定下层电网中各高压母线的电压的允许范围umin～umax。

进一步地，进行潮流程序计算，所述步骤3中电压越限值的计算公式如下：

δu＝|uact-ulimit|

式中，uact为潮流计算的实际值，ulimit为电压限值；

高峰负荷时，ulimit取值umin；低谷负荷时，ulimit取值umax。

进一步地，步骤5中所述的无功补偿装置容量qn的具体计算方法是：

5.1将电压越限值最大的下层电网高压母线定为pv节点，电压设为其电压限值ulimit，

5.2计算出所需要补偿的无功功率qact，则实际所需配置的无功补偿装置容量qn通过下式确定：

进一步地，所述步骤7中，所述上层电网高压母线的功率因素是通过潮流计算的结果得出；对所述上层电网高压母线的功率因素的要求是，在高峰负荷时，在低谷负荷时，为常数，取自电力系统无功补偿配置技术导则。

进一步地，所述片区电网是由一个或若干个500千伏、220千伏甚至110千伏变电站为中心组织的供电区域。

本发明计算了下层电网的无功负荷的同时，在调研了上层电网母线电压调节限制的基础上，以“母线电压越限值最大”优先配置的原则，给出了适用的无功配置方法，解决了内外部条件变化所带来的局部地区高低电压问题

附图说明

图1为实施例1结构示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，示出了一种500kv片区电网的标准结构示意图，其中a、b点为500kv变电所的高压母线，c、d点为500kv变电所的220kv母线，e、f、g、h、i、j点为220kv变电所的高压母线。

针对上述电网系统，采用本发明电网无功资源配置方法，具体过程如下：

步骤1：计算片区电网中下层电网高压母线的无功负荷。

根据《电力系统无功补偿配置技术导则》相关规定，220kv变电所高压侧功率因素应满足：在高峰负荷时，在低谷负荷时，其无功负荷计算公式如下：

式中，p为220kv变电所高压母线其供区内总供电负荷；功率因素取0.95；按照上式计算出220kv变电所高压侧无功负荷q。

步骤2：设定片区电网中下层电网高压母线的电压允许范围。具体设定如下，

2.1将500kv高压母线a、b点定为pv节点。在高峰负荷时，电压设定为调度系统可控电压的下限ucmin＝0.97pu；在低谷负荷时，电压设定为调度系统可控电压的上限ucmax＝1.07pu。

2.2设定片区电网中所有发电机母线的机端电压。在高峰负荷时，o点母线电压设定为其允许的最大值ugmax＝1.1pu；在低谷负荷时，o点母线电压设定为其允许的最小值ugmin＝1.0pu。

2.3在高峰和低谷负荷时，各220kv变电所高压母线e～j点的电压允许范围设为-3％～+7％。

步骤3：计算片区电网中下层电网高压母线的电压越限值。

进行潮流程序计算，分别记录高峰和低谷负荷时，各220kv变电所高压母线e～j点的电压越限情况。

其越限值计算公式如下：

δu＝|uact-ulimit|

式中，uact为潮流计算的实际值，ulimit为电压限值。

步骤4：根据步骤2中片区电网中下层电网高压母线的电压允许范围和步骤3中片区电网中下层电网高压母线的电压越限值的计算结果，判断片区电网中下层电网高压母线的电压是否存在电压越限情况；若不存在电压越限，则进入步骤7；若存在电压越限，则对发生电压越限的各220kv变电所高压母线按越限值从大到小依次排序。

步骤5：根据步骤4中的排序结果，选择越限值最大的220kv变电所高压母线，计算将其电压补偿至其电压限值ulimit所需要的无功补偿装置容量qn。

将电压越限值最大的220kv变电所高压母线定为pv节点，电压设为其电压限值ulimit，计算出所需要补偿的无功功率qact。则实际所需配置的无功补偿装置容量可以通过下式确定：

步骤6：将步骤5中计算出的无功补偿容量qn配置在相应的220kv变电所高压母线处，返回步骤3。

步骤7：计算上层电网高压母线的功率因素判断其是否符合上层电网高压母线的功率因素的要求；若符合，则配置完成；若不符合，则计算上层电网低压侧母线需要配置的无功补偿容量q′0，并按照计算结果配置。

通过潮流计算，分别获得高峰和低谷负荷时，500kv高压母线a，b点的功率因素

判断其是否满足：高峰负荷时，在低谷负荷时，此处，需要说明的是，是根据《电力系统无功补偿配置技术导则》相关规定所取的值，一般取0.95。

若是满足，则配置完成。若是不满足，则在500kv变电所220kv母线上，配置无功补偿容量q′0，可通过下式确定：

q′0＝0.33p0-q0

式中，p0，q0为潮流计算结果下流过500kv高压母线的有功、无功功率。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。