一种输电线无功损耗的补偿方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种输电线无功损耗的补偿方法，包括：计算输电线任意一端横截面电磁场强度；使用空间步进的频域有限差分算法，将输电线分割为若干横截面，并以任意一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导输电线其他各个横截面的电磁场强度；根据输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的电场能变化率与磁场能变化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗；以电场能量损耗与磁场能量损耗之和作为输电线的无功损耗，调节输出的无功补偿功率。本发明将输电线本身线路走向作为能量损耗计算计算因素，计算线路因弧垂而导致的无功功率变化，令最终的计算结果更加精确从而提高对输电线路无功补偿的准确度。
【专利说明】一种输电线无功损耗的补偿方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及供电功率检测领域，尤其涉及一种输电线无功损耗的补偿方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的快速发展，对电力需求和电能质量的要求越来越高，如我国电网 的跨区域互联将导致无功功率变化的影响越来越大，这对电能质量控制提出更高的要求； 大输送功率、超高压、远距离的输电线路的无功损耗、大量无功负荷的相继投入对无功功率 的需求急剧增长；发电机等提供的无功功率不能满足无功功率需求。因此，无功补偿对于电 网包括输电线路越来越重要。
[0003] 目前对新建输电线路进行无功补偿规划时，很少考虑输电线实际走向对无功功率 的影响。而实际输电线存在弧垂，并非直线，且弧垂的是影响无功损耗的重要因素。不考虑 输电线本身线路走向，导致其计算无功损耗结果不精确，从而使无功补偿不准确。
【发明内容】
[0004] 本发明体统一种输电线无功损耗的补偿方法及装置，以解决对输电线的无功补偿 不准确的问题。
[0005] -种输电线无功损耗的补偿方法，包括：
[0006] 计算所述输电线任意一端横截面电磁场强度；
[0007] 使用空间步进的频域有限差分算法，将所述输电线分割为若干横截面，并以所述 任意一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导所述输电线其他各个横截面的电磁场强 度；
[0008] 根据所述输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的电场能变化率与磁场 能变化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗；
[0009] 以所述电场能量损耗与磁场能量损耗之和作为输电线的无功损耗，调节输出的无 功补偿功率。
[0010] 优选地。还包括：
[0011] 对所述输电线的三相分别进行无功补偿。
[0012] 优选地，还包括：
[0013] 对所述输出无功补偿功率进行谐波抑制。
[0014] 优选地，所述调节输出的无功补偿功率包括：
[0015] 增加具有预定裕量的电容或者电感。
[0016] 优选地，所述电容为可调节电容，所述电感为可调节电感。
[0017] 优选地，所述预定裕量的计算方法为：
[0018] 根据所述无功损耗计算需要的电容大小或电感大小；
[0019] 将所述电容大小或电感大小增大10 %至20%。
[0020] 优选地，所述计算所述输电线任意一端横截面的电磁场强度包括：
[0021] 建立以所述输电线最低点的水平切线为x方向，垂直x方向向上过所述输电线杆 塔线路悬挂点为y方向建立二维直角坐标系；
[0022] 使用所述输电线任意点的弧垂计算方程，得到所述输电线弧垂的计算方法；
[0023] 建立输电线三维模型，计算所述输电线任意一端横截面的电磁场分布。
[0024] 优选地，所述空间步进的频域有限差分算法包括：
[0025] 建立广义曲线坐标系；
[0026] 根据麦克斯韦方程组得到所述曲线坐标系下任一微元的微分方程组；
[0027] 设定能流方向电磁场分量为0、梯形差分近似格式并对所述曲线坐标的空间进行 离散得到电磁场的差分方程；
[0028] 联立所述差分方程进行递推计算，依次得到所述各横截面的电磁场大小。
[0029] 优选地，所述建立广义曲线坐标系包括：
[0030] 所述广义曲线坐标为U1、!!2、!!3 ;
[0031] 基矢e1、e2、e3的方向分别对应于x方向、y方向和能流方向，其中，以输电线最低 点的水平切线为x方向，垂直x方向向上过杆塔线路悬挂点为y方向。
[0032] -种输电线无功损耗的补偿装置，包括：
[0033] 第一计算单元，用于计算所述输电线任意一端横截面电磁场强度；
[0034] 第二计算单元，用于使用空间步进的频域有限差分算法，将所述输电线分割为若 干横截面，并以所述任意一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导所述输电线其他各个 横截面的电磁场强度；
[0035] 第三计算单元，用于根据所述输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的 电场能变化率与磁场能变化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗；
[0036] 补偿单元，用于以所述电场能量损耗与所述磁场能量损耗之和作为输电线的无功 损耗。
[0037] 因此，本发明有如下有益效果：
[0038] 本发明通过计算所述输电线第一端横截面的电磁场强度，按照空间步进的频域有 限差分算法计算输电线各横截面的电磁场强度，从而得到各单位体积内的磁场能量损耗和 电场能量损耗，再对输电线延其线路进行积分并求和，得到整段输电线的能量损耗。
[0039] 因此，本发明将输电线本身线路走向作为能量损耗计算计算因素，计算线路因弧 垂而导致的无功功率变化，令最终的计算结果更加精确从而提高对输电线路无功补偿的准 确度。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 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。
[0041] 图1为本发明提供的输电线无功损耗的补偿方法一个实施例的流程图；
[0042] 图2为本发明提供的输电线无功损耗的补偿方法另一个实施例的流程图；
[0043] 图3为本发明提供的输电线无功损耗的补偿方法中，横截面电磁场强度的计算方 法流程图；
[0044] 图4为本发明提供的输电线无功损耗的补偿方法中，空间步进的频域差分方法流 程图；
[0045] 图5为本发明提供的输电线无功损耗的补偿装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046] 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。
[0047] 本发明提供一种输电线无功损耗的补偿方法，参见图1，本方案包括以下步骤：
[0048] S101、计算输电线任意一端横截面电磁场强度。
[0049] 本发明提供的方案中，输电线任意一端是指，在两根输电线杆塔之间的一段输电 线位于其中一根杆塔的输电线支撑点的位置。
[0050] S102、使用空间步进的频域有限差分算法，将所述输电线分割为若干横截面，并以 所述任意一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导所述输电线其他各个横截面的电磁场 强度。
[0051] 在这里，将输电线分割为若干横截面，并不是真的将输电线分割为有限的横截面， 而是一种假设。在已知输电线任意一段横截面的电磁场强度后，使用空间步进的频域差分 算法顺次推导下一横截面的电磁场强度。
[0052] S103、根据所述输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的电场能变化率 与磁场能变化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗。
[0053] S104、以所述电场能量损耗与磁场能量损耗之和作为输电线的无功损耗，调节输 出的无功补偿功率。
[0054] 本发明先计算输电线在输电线杆塔一端横截面的电磁场大小。按照空间步进的频 域有限差分算法计算输电线各横截面的电磁场大小，从而得到各单位体积内的磁场能量损 耗和电场能量损耗。对输电线延其线路进行体积积分并求和，得到整段输电线的能量损耗。 最后再根据损耗进行无功补偿。
[0055] 在进行体积积分时，已经将线路本身的弧垂作为参数代入能量损耗的计算中，因 而最终的计算结果能够更加精确。
[0056] 本发明还公开另一种输电线无功损耗的补偿方法，参见图2,本方案包括以下步 骤：
[0057] S201、计算所述输电线任意一端横截面电磁场强度。
[0058] 在这里，需要说明的是，输电线任意一端是指位于输电线两根相邻杆塔的其中一 根上悬挂输电线的悬挂点的一端。
[0059] 在一个具体的实施例中，计算所述横截面电磁场强度的方法是：
[0060] S301、建立以输电线最低点的水平切线为x方向，垂直x方向向上过输电线杆塔线 路悬挂点为y方向建立二维直角坐标系。
[0061] S302、通过输电线的悬链线方程，即导线任意点的弧垂计算方程，得到输电线弧垂 的计算方法。
[0062] 具体的计算公式为：
[0063]
【权利要求】
1. 一种输电线无功损耗的补偿方法，其特征在于，包括： 计算所述输电线任意一端横截面电磁场强度； 使用空间步进的频域有限差分算法，将所述输电线分割为若干横截面，并以所述任意 一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导所述输电线其他各个横截面的电磁场强度； 根据所述输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的电场能变化率与磁场能变 化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗； 以所述电场能量损耗与磁场能量损耗之和作为输电线的无功损耗，调节输出的无功补 偿功率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括： 对所述输电线的三相分别进行无功补偿。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括： 对所述输出无功补偿功率进行谐波抑制。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节输出的无功补偿功率包括： 增加具有预定裕量的电容或者电感。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电容为可调节电容，所述电感为可调 节电感。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定裕量的计算方法为： 根据所述无功损耗计算需要的电容大小或电感大小； 将所述电容大小或电感大小增大10 %至20%。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述输电线任意一端横截面的 电磁场强度包括： 建立以所述输电线最低点的水平切线为x方向，垂直x方向向上过所述输电线杆塔线 路悬挂点为y方向建立二维直角坐标系； 使用所述输电线任意点的弧垂计算方程，得到所述输电线弧垂的计算方法； 建立输电线三维模型，计算所述输电线任意一端横截面的电磁场分布。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间步进的频域有限差分算法包括： 建立广义曲线坐标系； 根据麦克斯韦方程组得到所述曲线坐标系下任一微元的微分方程组； 设定能流方向电磁场分量为〇、梯形差分近似格式并对所述曲线坐标的空间进行离散 得到电磁场的差分方程； 联立所述差分方程进行递推计算，依次得到所述各横截面的电磁场大小。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立广义曲线坐标系包括： 所述广义曲线坐标为U1、!!2、!!3; 基矢e1、e2、e3的方向分别对应于x方向、y方向和能流方向，其中，以输电线最低点的 水平切线为x方向，垂直x方向向上过杆塔线路悬挂点为y方向。
10. -种输电线无功损耗的计算装置，其特征在于，包括： 第一计算单元，用于计算所述输电线任意一端横截面电磁场强度； 第二计算单元，用于使用空间步进的频域有限差分算法，将所述输电线分割为若干横 截面，并以所述任意一端横截面电磁场强度作为参考参数，推导所述输电线其他各个横截 面的电磁场强度； 第三计算单元，用于根据所述输电线各横截面的电磁场强度，计算单位体积内的电场 能变化率与磁场能变化率并分别进行积分，得到电场能量损耗和磁场能量损耗； 补偿单元，用于以所述电场能量损耗与磁场能量损耗之和作为输电线的无功损耗。
【文档编号】H02J3/20GK104377713SQ201410658059
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】刘国平, 刘育明, 黄淼, 宫林, 文一宇, 陈涛, 徐瑞林 申请人:国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司