110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及IlOkV配电网无功补偿容量配置技术领域，具体设及IlOkV变电站无 功补偿配置方法。
【背景技术】
[0002] 由于经济快速发展带来配电网的迅速扩展，当前配电网已经出现了一些影响无功 配置的变化，诸如电缆化、供电半径缩短、峰谷差较大、城乡负荷特性差别大、分布式电源接 入的增加等等，按传统配置原则来配置无功补偿显得越来越不适应实际需求。
[0003] 当前对于如何合理地进行IlOkV变电站无功规划，主要有两种途径：一是依靠规 划设计人员根据行业的相关标准导则凭经验进行无功规划；二是利用传统的无功优化算 法，对一定区域内的变电站进行某一典型断面下的无功规划。运两种途径都存在各自的问 题。前者存在的问题是：一方面受限于规划设计人员的专业水平；另一方面现有导则的无 功配置原则较为粗放，给定的配置区间较宽，对实际中变电站的无功规划缺乏具体的指导； 后者存在的问题是：一方面对每一个要进行无功规划的区域配电网的每一次无功规划都要 进行建模仿真，工作量大，难W推广应用；另一方面选取的是从区域整体角度选取典型断 面，相应给出的无功规划方案是区域最优，但不是每座变电站的最优。因此按照传统的无功 配置原则来进行的无功补偿规划越来越难W满足配电网的实际需要，表现为部分区域无功 补偿的效果不佳，部分区域无功补偿不足而部分区域无功补偿过剩，没有实现资源的优化 配置，难W使有限的资金发挥最大的效益。
[0004] 目前，国内的相关导则对IlOkV变电站的无功补偿只是给出了 "容性无功补偿装 置的容量按主变压器容量的10%~30%配置"的原则。此原则一方面对容性无功补偿给 出的是一个较宽的配置区间，对实际中的1IOkV变电站如何在运一区间中取值没有加W区 分和具体说明；另一方面只是对容性无功补偿做出了相关规定，缺乏感性无功补偿的指导。 实际上不同的变电站具有不同电气特性，因此对无功补偿的需求也不同。因此，需要结合 IlOkV变电站的特征参数进一步细分容性无功补偿配置区间，并适当考虑电缆的影响W适 应当前城市配电网电缆化的发展趋势，由此可依据特征参数值具体地指导IlOkV变电站的 无功配置取值，解决目前IlOkV变电站无功补偿配置由于缺乏具体地指导而大多实行一刀 切的问题，更好的实现资源的优化配置。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供IlOkV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，W IlOkV电网3种典型结构作为基准研究模型，根据电网无功需求的理论分析，抽取变压器 负载率、负荷功率因数、导线类型和线路长度作为影响配电网无功配置需求的特征参数，对 每种典型构建模型进行改变特征参数取值的无功优化计算，求解IlOkV变电站在不同特征 参数下无功配置的优化补偿率，归纳出IlOkV变电站多维度变参数计算的无功补偿配置原 贝1J，指导IlOkV变电站进行最优无功补偿配置。本发明提出IlOkV变电站多维度变参数计 算无功补偿配置方法，不同特征参数的变电站给出了不同的无功补偿配置区间，区分了架 空线路和电缆线路接入对无功补偿的需求差异，改变了传统的一刀切或单断面进行无功优 化的配置方式，能具体的指导每座IlOkV变电站按最优方案进行无功补偿配置。
[0006] 本发明提供的IlOkV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，包括如下步 骤：
[0007] (1)选取网架结构、变压器负载率aT、负荷功率因数COSCK导线类型和线路长度 L作为影响配电网无功配置需求的特征参数；
[0008] 似在由1座220kV变电站、6座IlOkV变电站及IlOkV输电线路组成的IlOkV 片网计算模型中，进行多维度变参数无功优化计算，即：分别W架空网和电缆网按福射型结 构、链型结构、T型结构运3种典型结构构建IlOkV片网计算模型后，改变变压器负载率、负 荷功率因数、线路长度取值，采用遗传算法计算求解每种典型结构计算模型中IlOkV变电 站在不同特征参数多维度组合下的无功补偿优化配置率；
[0009] (3)根据多维度变参数无功优化计算所得的IlOkV变电站无功补偿优化配置率， 通过对各特征参数进行敏感性分析，计算无功配置率对各特征参数的敏感度，对比后将特 征参数划分为主要特征参数和次要特征参数，形成IlOkV变电站W特征参数为参考变量的 无功补偿优化配置率选值方法；
[0010] (4)对要进行无功配置的变电站，首先获取步骤（1)所列出的几个特征参数的值， 接着W步骤（3)划分出的主要特征参数的值为依据在步骤（3)所归纳出的IlOkV变电站的 无功补偿优化配置率参考表中找到与参考变量最接近的无功补偿配置率参考区间，然后根 据次要特征参数的值结合补充建议对由参考表取值的无功配置率进行修正，最后按此修正 值对该变电站进行无功配置。
[0011] 本发明中选取的影响无功配置需求的特征参数，包括：网络结构、变压器负载率 aT、负荷功率因数e心料、导线类型和线路长度L。本发明中将改变特征参数进行无功优化 仿真计算。
[0012] 1)网络结构选取
[001引选取IlOkV配电网中常用的福射型结构、链型结构、T型结构运3种典型结构。[0014] 2)变压器负载率aT和平均负载率aTW
[001引单台变压器"负载率"aT由式（1)计算得到：
[001 引
U)
[0017] 式（1)中，P为变压器的有功负荷值P，St为变压器的容量。
[0018] 此式指标反映变压器在某一负荷水平下，变压器容量的利用率。
[0019] 多台变压器"平均负载率"a?由式（2)计算得到：
[0020] 獻
[002。 式似中，Pi为区域内第i台变压器的有功负荷值，S。为区域内第i台变压器的 容量。
[0022] 此式指标反映区域内多台变压器在总体某一负荷水平下，变压器总容量的平均利 用率。
[0023] 本发明方法是W-个IlOkV片网为研究单元，设及多座变电站多台主变，仿真计 算过程中的平均负载率即为运一指标。本发明中IlOkV片网中的所有IlOkV主变是按等负 载率的方式设定负荷，即Ut=a?。
[0024] 本发明中变压器平均负载率a?取值是：10%、20%、30%、40%、50%、60%、 70%。通过设定负载率来设定变压器负荷的有功值。
[00幼 做负荷侧功率因数COSd)
[0026] 本发明变压器负荷侧功率因数COSd)的取值是：0.9、0. 925、0. 95、0. 975。通过由 设定的负载率得出的有功值和设定的功率因数值得出变压器负荷的无功值。
[0027] (4)导线类型
[0028] 本发明中对导线类型主要区分架空网和电缆网，分别选用架空导线LGJ-400和电 缆线路XLPE-1*800作为输电线路构建典型结构的IlOkV片网计算模型。
[0029] (5)线路长度（供电半径）L
[0030] 线路长度W供电半径L作为衡量指标。定义每一个IlOkV片网中，由220kV变电 站每一个福射方向的所连接的线路为一条供电支路，从220kV变电站至支路末端IlOkV主 变的输电线路长度为该支路的供电半径。本发明中L的取值是：3km、5km、10km、15km、20km、 25km、30km。
[0031] 本发明进行的是多维度变参数的无功优化仿真计算：
[0032] 基于上述对特征参数变量的设定值，在网架结构和导线类型的不同组合构建出的 IlOkV片网计算模型中，对变压器负载率、负荷功率因数、线路长度做不同的组合变化，采用 遗传算法求解计算模型中IlOkV变电站在不同特征参数多维度组合下的无功补偿优化配 置率。
[0033] 本发明中衡量变压器无功配置水平的指标无功补偿优化配置率（简称"无功配置 率"）包括无功配置率Pe和平均无功配置率P
[0034] 1)无功配置率0C
[0035] 单台变压器"无功配置率"0C由式（3)计算