串联补偿装置的位置选择方法
【专利摘要】本发明提供了一种串联补偿装置的位置选择方法，包括以下步骤：采集电网中的关键参数；根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。本发明不仅设计了串联补偿装置，并提出串联补偿装置的位置选择方法，确保串联补偿装置安装到电网后起到最佳的补偿效果，提高供电质量。
【专利说明】
串联补偿装置的位置选择方法
技术领域
[0001] 本发明涉及计算机控制技术领域，特别是一种用于电网的串联补偿装置的位置选 择方法。
【背景技术】
[0002] 电力网损耗是指电能从发电厂传输到客户的一系列过程中，在输电、变电、配电盒 营销等各环节的电能损耗和损失。损率是综合反映电力网规划设计、生产的运行和经营管 理水平的主要经济技术指标。电力网的线损电量主要包括可变损耗、固定损耗和管理损耗。 可变损耗指的是消耗在电力线路和电力变压器电阻上的电量，该部分损耗与传输功率(或 电流)的平方成正比。固定损耗指的是产生在电力线路和变压器的等值并联电导上的损耗， 对配电网而言主要包括电力变压器的铁损，电力电缆和电容器的绝缘介质损耗，绝缘子的 泄漏损耗等。固定损耗和可变损耗可以通过理论计算得出，故常将其称为理论线损。管理损 耗指的是线损电量扣除理论线损后的部分。电网损耗每年浪费电能巨大，且影响了供电质 量，导致用电器损坏。
[0003] 目前现有技术中也提出了一些电网补偿方案，主要采用并联电容的方式进行补 偿，其成本高，响应速度慢，且安装位置一般选择在源段，补偿效果差。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。
[0005] -种串联补偿装置的位置选择方法，所述串联补偿装置用于补偿电网的压降，包 括以下步骤：
[0006]米集所述电网中的关键参数；
[0007] 根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。
[0008] 更进一步地，采集电网中的关键参数的具体步骤为：
[0009] 获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_N将线塔从输电源点到目的地 依次编号为1、2、……Tower_N;
[0010] 获取线塔Ti与相邻线塔1^之间的导线长度Li及电阻率Pi;
[0011] 获取线塔Ti与相邻线塔1^之间的电容大小Ci和电感大小Hi;
[0012] 获取线塔!^与相邻线塔IV1之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的 功率Pj;
[0013] 获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current;其中，i为自 然数，且2彡i彡Tower_N，j为自然数，0彡j <Ρ_Ν，Ρ_Ν>0 〇
[0014] 更进一步地，所述大功率用电器是指功率在20kw以上的用电器。
[0015] 更进一步地，根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置的具体步骤为：
[0016] 构建阻抗平衡函数RiZC^LdPi+P+Ci+yffli，其中α、β、γ为对应的权值，i为自然 数，且2<i<Tower_N;
[0017] 根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线塔之间的阻抗最大值Rmax及对应的线塔编 号N-I和N;并计算线塔T ^相对于输电源点的距凑
，其中，N为自然数，且2彡N彡 Tower_N，k为自然数，且2<k<N_l;
[0018] 根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率匕，计算相邻两个线塔之 间的大功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-I和M，并计算线塔T 相对于 输电源点的距?
其中，M为自然数，且2彡M彡Tower_N，g为自然数，且2彡g彡M-I;
[0019] 计算 d3 = (dl+d2)/2;
[0020] 将串联补偿装置分别设置在dl、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地 电压Vl、V2和V3及对应的电流currentl、current2和current3，分别计算Vl、V2和V3与Vmin 的差值(1丨€;1^_￥1、(1丨€;1^_￥2和(1丨€;1^_￥3，及(3111'代111:1、(3111^61^2和(3111'代1^3与(3111'代111:的差值 d i ff_CI、d i ff_C2 和d i ff_C3，令d i ff_V=max(d i ff_VI、d i ff_V2、d i ff_V3);
[0021] 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一阈值，将虹€[￥对应的位置确定为串联 补偿装置的安装位置。
[0022] 更进一步地，所述串联补偿装置，包括:第一开关、第二开关、补偿电容，补偿电容 通过所述第一开关和第二开关串联在供电线路中；氧化锌组件，与所述补偿电容并联;放电 限流电路和涡流快速开关，放电限流电路与涡流快速开关串联后与所述补偿电容并联;热 备开关，与所述第一开关和第二开关并联;电流互感器，用于采集通过所述供电线路中的电 流;处理器，接收电流互感器采集的电流数据，根据处理结果控制涡流快速开关闭合。
[0023] 更进一步地，所述电流互感器为电子式电流互感器。
[0024]本发明的技术效果为:不仅设计了串联补偿装置，并提出串联补偿装置的位置选 择方法，确保串联补偿装置安装到电网后起到最佳的补偿效果，提高供电质量。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的串联补偿装置的原理结构图。
[0026] 图2是本发明的一种串联补偿装置的位置选择方法。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图1-2进行具体说明。
[0028]图1示出了本发明的串联补偿装置。
[0029] 本发明的所述串联补偿装置，包括:第一开关1、第二开关2、补偿电容3,补偿电容3 通过所述第一开关1和第二开关2串联在供电线路中；氧化锌组件4,与所述补偿电容3并联； 放电限流电路5和涡流快速开关6,放电限流电路5与涡流快速开关6串联后与所述补偿电容 3并联;热备开关7，与所述第一开关1和第二开关2形成的串联电路并联;电流互感器8，用于 采集通过所述供电线路中的电流;处理器9,接收电流互感器8采集的电流数据，根据处理结 果控制涡流快速开关6闭合。
[0030] 电流互感器8原理是依据电磁感应原理的。电流互感器8是由闭合的铁心和绕组组 成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流 流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器8在工作时，它的二 次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器8的工作 状态接近短路。由于电磁式电流互感器存在的易饱和、非线性及频带窄等问题，电子式电流 互感器8逐渐兴起。电子式电流互感器一般具有抗磁饱和、低功耗、宽频带等优点。属于数字 式传感器，二次仪表不会引入误差，传感器误差就是系统误差。因此，所述电流互感器8优选 为电子式电流互感器，可以简化电路设计，不用进行模数转换，降低误差。
[0031] 本发明采用动态均能技术开发的氧化锌组件4用以有效限制补偿电容3两端的电 压，对补偿电容3运行的安全性提供了保障;本发明采用处理器9快速确定串联补偿装置的 安全状态和基于快速涡流驱动技术开发的涡流快速开关6,来控制补偿电容3的投退，以最 大限度地缩短过电流的持续时间，大大减小了氧化锌组件4所需要的能容量。氧化锌组件4 可以采用动态均能配片技术，由多路氧化锌阀片串并联组成，不仅大大降低了残压比(最高 残压UC与ImA参考电压UlmA之比），而且在相同能容量指标下体积明显缩小。放电限流电路 采用电阻和电感构成，防止放电电流过大，损坏涡流快速开关6触点。涡流快速开关6的合闸 时间可以做到IOms左右甚至更快。
[0032] 图2示出了一种串联补偿装置的位置选择方法，包括以下步骤：
[0033] SI:采集电网中的关键参数；
[0034] S2:根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。
[0035]米集电网中的关键参数的具体步骤为：
[0036]获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_N将线塔从输电源点到目的地 依次编号为1、2、……Tower_N;
[0037] 获取线塔Ti与相邻线塔了^之间的导线长度Li及电阻率Pi;
[0038] 获取线塔Ti与相邻线塔了^之间的电容大小Ci和电感大小Hi;
[0039] 获取线塔1\与相邻线塔IV1之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的 功率Pj;
[0040] 获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current;
[0041] 其中，i为自然数，且2彡i<Tower_N，j为自然数，0彡j<P_N，P_N>0〇
[0042] 所述大功率用电器是指功率在20kw以上的用电器。大功率用电器比如是电动机、 炼钢电炉等消耗大量电能的用电设备，在这些设备处将会有明显的电压降低。
[0043] 根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置的具体步骤为：
[0044] 构建阻抗平衡函数Ri = C^Li=I=PAP=I=Ci+ γ *Hi，其中α、β、γ为对应的权值，i为自然 数，且2<i<Tower_N;根据不同的电网α、β、γ可以设置不同的值，如Ilkv电网，α = 1、β=1、 γ =1;如35kv电网，α = 1.5、β = 1.2、γ =1;其具体值可根据电网运行历史数据仿真计算得 出。
[0045] 根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线塔之间的阻抗最大值Rmax及对应的线塔编 号N-I和Ν;并计算线塔!^:相对于输电源点的距，其中，N为自然数，且2彡N彡 Tower_N，k为自然数，且2<k<N_l 〇
[0046] 根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率匕，计算相邻两个线塔之 间的大功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-I和M，并计算线塔Tm-JS对于输 电源点的距离d ，其中，M为自然数，且2彡M彡T〇wer_N，g为自然数，且2彡g彡M-1;
[0047] 计算 d3 = (dl+d2)/2。
[0048] 将串联补偿装置分别设置在dl、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地 电压Vl、V2和V3及对应的电流currentl、current2和current3，分别计算Vl、V2和V3与Vmin 的差值(1丨€;1^_￥1、(1丨€;1^_￥2和(1丨€;1^_￥3，及(3111'代111:1、(3111^61^2和(3111'代1^3与(3111'代111:的差值 虹打_<：1、(1丨€1〇2和(1丨€€_03，令(1丨€€_￥=1^1((1丨€€_￥1、(^€€_￥2、(1丨€€_￥3) ;1^1()表示求最 大值的函数，即乜€1￥为乜€1￥1、乜€1￥2和乜€1￥3的最大值。
[0049] 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一阈值，如该阈值为5-10A，优选为8A，将 diff_V对应的位置确定为串联补偿装置的安装位置;如果diff_Cl、difT_C2和diff_C3均不 小于该阈值，将串联补偿装置安装在dl和d2二者中较大的位置处。这样才能起到更好的补 偿效果。
[0050] 本发明所述的方法已经在临汾电网节能改造中得到验证，起到了很好的节能效 果，年节约电能约14万度。
[0051] 本发明所述的方法，可以通过计算机程序实现，也可以将计算机程序存储在存储 介质上，处理器从存储介质上读取计算机程序，并执行相应的方法，完成串联补偿装置的位 置选择。
[0052]最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发 明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应 涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种串联补偿装置的位置选择方法，所述串联补偿装置用于补偿电网的压降，其特 征在于，包括W下步骤： 采集所述电网中的关键参数； 根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集电网中的关键参数的具体步骤为： 获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_州尋线塔从输电源点到目的地依次 编号为1、2、……Tower_N; 获取线塔Tl与相邻线塔Ti-I之间的导线长度以及电阻率Pi; 获取线塔Ti与相邻线塔Ti-I之间的电容大小Ci和电感大小出； 获取线塔Tl与相邻线塔Ti-I之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的功率 Pj; 获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current; 其中，i为自然数，且i《Tower_N，j为自然数，0《j《P_N，P_N>0。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述大功率用电器是指功率在20kwW上的 用电器。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述关键参数确定串联补偿装置的安 装位置的具体步骤为： 构建阻抗平衡函数私=曰礼1*口1+0*。+丫地1，其中曰、0、丫为对应的权值，；[为自然数，且2 《i《Towe;r_N; 根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线搭,I间A仙日坑最大值Rmax及对应的线塔编号N- 1和N;并计算线塔Tn-I相对于输电源点的距畜i中，N为自然数，且2《N《Tower_ N，k为自然数，且2《k《N-l; 根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率門，计算相邻两个线塔之间的大 功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-I和M，并计算线塔Tm-I相对于输电源点 的距离痒中，M为自然数，且2《M《Tower_N，g为自然数，且 计算 d3= (dl+d2)/2; 将串联补偿装置分别设置在dl、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地电压 ￥1、￥2和￥3及对应的电流。111^6]11:1、。11祥6]112和。111^6]11:3，分别计算￥1、￥2和￥3与￥111；[]1的差 值 diff_Vl、diff_V2 和diff_V3，及 currentl ,currents 和currents 与 current 的差值 diff_ CI、d i ff_C2 和d i ff_C3，令d i ff_V=max(d i ff_VI、d i ff_V2、d i ff_V3); 如果diff_Cl、diff_C2和diff_C3均小于一阔值，将diff_V对应的位置确定为串联补偿 装置的安装位置。5. 根据权利要求4的方法，其特征在于，所述串联补偿装置，包括:第一开关、第二开关、 补偿电容，补偿电容通过所述第一开关和第二开关串联在供电线路中；氧化锋组件，与所述 补偿电容并联;放电限流电路和满流快速开关，放电限流电路与满流快速开关串联后与所 述补偿电容并联;热备开关，与所述第一开关和第二开关并联；电流互感器，用于采集通过 所述供电线路中的电流;处理器，接收电流互感器采集的电流数据，根据处理结果控制满流 快速开关闭合。6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述电流互感器为电子式电流互感器。
【文档编号】H02J3/12GK105914747SQ201610390992
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】张晓毅, 王虎, 黄丹
【申请人】国网冀北节能服务有限公司, 国家电网公司