本发明涉及配电网电压控制
技术领域：
，特别是涉及一种配电网无功电压控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质。
背景技术：
：自动电压控制技术和自动投切技术是配电网中常用的两种电压控制方法。自动电压控制系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。自动电压控制技术通常针对于高压配电网的电压控制，自动电压控制技术主要针对大电网运行控制，在配电网电压控制上主要表现为变电站(例如110kv变电站)的电压控制，其控制目标通常为将变电站低压侧电压和高压侧无功或功率因数控制在一个范围内。控制手段较为单一，为110kv站无功补偿设备和有载调压变压器。而自动投切技术则主要针对的是中、低压配电网的运行控制，通常控制补偿点的补偿功率因数在0.90～0.95。针对上述高压配电网与中低压配电网不同的控制方法，均忽略了高压配电网与中压配电网的无功补偿之间的协调，无法实现配电网整体的协调控制；上述的控制方法，在负荷低谷期，中压配电网无功盈余较多，而变电站无法通过站内无功补偿设备消纳产生的无功倒送情况，从而导致逐层电压扰动；在负荷高峰期，中压配电网表现为无功缺额较多，变电站下送大量的无功，导致电压控制的效果较差，从而导致中压配电网层面电压偏低。技术实现要素：基于此，有必要针对现有配电网无功电压控制方法无法实现配电网整体的协调控制，导致电压扰动或电压偏低的问题，提供一种配电网无功电压控制方法和系统。一种配电网无功电压控制方法，包括以下步骤：获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；根据各所述无功功率上限值、各所述无功功率下限值和所述网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值；根据各所述最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；根据各所述变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。一种配电网无功电压控制装置，包括：信息获取模块，用于获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；最优功率因数值求解模块，用于根据各所述无功功率上限值、各所述无功功率下限值和所述网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值；功率因素控制区间确定模块，用于根据各所述最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；投切控制模块，用于根据各所述变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下的步骤：获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；根据各所述无功功率上限值、各所述无功功率下限值和所述网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值；根据各所述最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；根据各所述变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下的步骤：获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；根据各所述无功功率上限值、各所述无功功率下限值和所述网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值；根据各所述最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；根据各所述变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。上述的配电网无功电压控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质，首先获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；根据这些参数求解得到各变电站的最优功率因数值；再利用各最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；根据各变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。上述的配电网无功电压控制方法将自动电压控制方法和自动投切技术有效结合起来，即考虑了高压配电网与中低压配电网之间的配合与协调，从而有效解决电压波动以及电压偏低的问题。附图说明图1为本发明的配电网无功电压控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；图2为本发明的配电网无功电压控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；图3为本发明的配电网无功电压控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；图4为本发明的配电网无功电压控制方法在其中一个实施例中的流程示意图；图5为一实施例中配电网络拓扑图；图6为本发明的配电网无功电压控制装置在其中一个实施例中的结构示意图；图7为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。具体实施方式下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。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。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。图1为本发明的配电网无功电压控制方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本发明实施例中的配电网无功电压控制方法，包括以下步骤：步骤s110，获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数。具体而言，变电站中存在变压器以及大量的用电设备，会产生无功功率，因此，获取配电网中各变电站的无功功率上限值。网损指的是电能输送过程中以热能形式散发的功率损失，即为电阻、电导消耗的有功功率，因此，在配电网中一般要求网损最小，在配电网实际控制中常常建立网损目标函数，根据网损目标函数来确定配电网中的参数。通常情况下针对目标函数还包括不等式约束条件，例如包括电压约束、主路过载约束、变压器过载约束、电源过载约束等。步骤s120，根据各无功功率上限值、各无功功率下限值和网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值。步骤s130，根据各最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间。具体地，根据各无功功率上限值、各无功功率下限值和网损目标函数中，即可确定各变电站的最优功率因数值。所述预设的校正值可以为任意的实数，其值大小跟配电网中各设备的运行状态有关，在实际运行过程中预设的校正值是根据大量的历史配电网络数据确定的，另外，用户也可以根据当前配电网设备中的使用情况进行相应的调整。步骤s140，根据各变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。具体地，投切是指随着线路力率的变化作出投入部分电容量或切除部分电容量的操作，从而对配电网中电容量进行调整。在本实施例中，根据功率因数控制区间来控制各变电站下接的无功补偿设备的投切，使得各变电站功率因数维持在功率因数趋优控制区间的范围内。上述的配电网无功电压控制方法，首先获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；根据这些参数求解得到各变电站的最优功率因数值；再利用各最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；根据各变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。上述的配电网无功电压控制方法将自动电压控制方法和自动投切技术有效结合起来，即考虑了高压配电网与中低压配电网之间的配合与协调，从而有效解决电压波动以及电压偏低的问题。在其中一个实施例中，如图2所示，在获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数的步骤之前，包括：步骤s150，获取配电网的系统参数，根据系统参数计算配电网中各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值。具体地，配电网中主要存在一些与配电网络系统参数，例如配电网络环路、支路、位于支路上的节点，其中节点表示变压器、用电设备以及供电设备等，另外，配电网参数还包括各变电站母线侧的补偿电容组数、各变电站母线侧的补偿电容组容量值、各变电站同电压母线侧各支路中补偿节点的补偿电容器组数和各补偿电容器组的容量值等，配电网中各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值都是根据配电网的系统参数确定的。因此，在本实施例中，根据系统参数来计算各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值，采用上述的方式，能快速计算得到配电网中各变电站的无功功率上限值(即最大值)和无功功率下限值(最小值)。另外，该方法可以用在110kv变电站10kv母线侧的无功功率的计算。在其中一个实施例中，如图3所示，在分别确定各变电站的功率因素控制区间的步骤中，包括：步骤s132，以各最优功率因素值为初始值，分别计算各最优功率因素值与预设的校正值之和，得到各功率因素控制区间的上限值；步骤s134，分别计算各最优功率因素值与预设的校正值之差，得到各功率因素控制区间的下限值；步骤s136，根据各功率因素控制区间的上限值和各功率因素控制区间的下限值来确定各功率因素控制区间。具体地，各变电站最优功率因素值为cosθ，预设的校正值记为m，首先以cosθ为终点，计算最优功率因素值与预设的校正值之和，即cosθ+m；然后计算最优功率因素值与预设的校正值之差，即cosθ-m，最后根据cosθ-m和cosθ+m计算功率因素控制区间e，其中e(cosθ-m，cosθ+m)，依次类推，计算出每一个变电站的功率因素控制区间e，采用上述的方法可以快速且准备确定各变电站的功率因素控制区间。在其中一个实施例中，系统参数包括各变电站母线侧的补偿电容组数、各变电站母线侧的补偿电容组容量值、各变电站同电压母线侧各支路中补偿节点的补偿电容器组数和各补偿电容器组的容量值；采用以下公式来计算配电网中各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值：其中，表示第k个变电站的无功功率的下限值，表示第k个变电站的无功功率的上限值，z1k表示第k个变电站母线侧的补偿电容组数、s1k表示第k个变电站母线侧的补偿电容组容量值、g1ad表示第1变电站同电压母线侧第a支路中第d个补偿节点的补偿电容器组数、s2ad表示第1变电站同电压母线侧第a支路中第d个补偿节点补偿电容器组的容量值、z2k表示第k个变电站已投入的补偿电容器组数、g2ad表示第2变电站母线侧第a支路中第d个补偿节点已投入的补偿电容器组数，qk表示第k个变电站母线侧的无功功率，k＝1,2,3……n，n表示变电站总数量，d＝1,2,3….，q，q表示变电站同电压母线侧各支路中补偿节点数量，a＝1,2,3…..,b，b表示各变电站同电压母线侧支路数量。在其中一个实施例中，如图4所示，所述系统参数包括配电网络支路上各节点的电阻值、各节点的电流幅值、以及各节点的电压幅值；在根据各无功功率上限值、各无功功率下限值和网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值的步骤中，包括：步骤s122，根据电阻值和电流幅值建立网损耗目标函数；步骤s124，根据各无功功率上限值、各无功功率下限值以及各节点的电压幅值确定网损耗目标函数的约束条件；步骤s126，根据网损目标函数以及约束条件来求解各变电站的最优功率因数值。具体地，配电网络系统参数包括至少一个配电网络支路以及设置于配电网络支路上的节点，其中节点表示变电站或者用电设备；系统参数包括配电网络支路上各节点之间支路的电阻值、各节点之间支路的电流幅值、以及各节点的电压幅值；首先，以各变电站为等效负荷，根据电阻值和电流幅值建立网损目标函数；根据各无功功率上限值、各无功功率下限值以及各节点的电压幅值确定网损目标函数的约束条件，最后网损目标函数以及约束条件求解各变电站的最优功率因数值。在其中一个实施例中，采用以下公式来建立网损目标函数；其中iij＝(pj2+qj2)/vn式中，f为配电网的网络损耗；d为配电网络支路的集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的支路；rij为支路(i,j)的电阻值；lij为支路(i,j)的电流幅值的平方，pj为支路(i,j)的有功功率值，qj为支路(i,j)的无功功率值。采用上述公式可以快速地建立网损目标函数。在其中一个实施例中，采用以下公式来确定约束条件：其中，f表示约束条件，h(k)表示第k变电站的潮流等式，vi,min和vi,max分别为节点i的电压幅值下限值和上限值；和分别为第k变电站的无功功率下限值和上限值。采用上述公式能快速且准确地确定网损目标函数的约束条件。为了验证本发明的配电网无功电压控制方法的有效性，给出若干应用实施例。应用实施例以南方电网某地区配电网为例，对比传统的电压控制方法与本发明无功电压控制方法的控制效果，其步骤如下：(1)收集配电网的系数参数，其配电网网络图，如图5所示，其参数如下表所示：其中图5中中间的两条线路(呈倒v结构)分别记为110kv(以110kv变电站为例)支路，与110kv支路连接的其他支路都为10kv母线侧10kv支路。表1数据数据表(2)计算110kv变电站的无功功率上限值和下限值并上发至二级控制系统，得到各变电站无功功率上限和下限如下表所示：表2变电站无功功率上、下限值表(3)将各变电站为等效负荷，建立配电网运行优化数学模型，所建立的数学模型以网损最小化为目标函数；(4)基于步骤(3)的运行优化模型进行计算求解，得到各变电站最优功率因数值cosθ如表3：表3各变电站最优功率因数值表名称cosθ110kv#1变电站0.99985110kv#2变电站0.99965(5)以cosθ为初始值，分别加上和减去一个拓宽量m，得到各关口的功率因数趋优控制区间e(cosθ-m，cosθ+m)，并把e下发至一级控制系统，得到的各关口的功率因数控制区间e如表4：(6)表4关口功率因数趋优控制区间名称e110kv#1变电站滞后0.98985～超前1.00985110kv#2变电站滞后0.98965～超前1.00965(7)根据功率因数控制区间e，来控制各变电站下接的无功补偿设备的投切，使得各关口功率因数维持在功率因数控制区间e的范围内。本控制方法执行的补偿电容器投切结果如表5：表5补偿电容器协同投切结果将运用传统电压控制方法及本发明控制方法后的电压及网损情况进行比较，如表6：表6结果对比表根据上述结果分析可知，本发明实施例中的无功电压控制方法，高压配电网与中压配电网无功电压控制得到较好的协调，配电网整体电压水平均有所提升，配电网电压合格率由65％提升至100％，配电网网损由5.28％降低至4.613％。根据上述本发明的配电网无功电压控制方法，本发明还提供一种配电网无功电压控制装置，下面结合附图及较佳实施例对本发明的配电网无功电压控制系统进行详细说明。图6为本发明的配电网无功电压控制装置在一个实施例中的结构示意图。如图6所示，该实施例中的配电网无功电压控制装置，包括：信息获取模块10，用于获取配电网中各变电站的无功功率上限值、无功功率下限值和网损目标函数；最优功率因数值求解模块20，用于根据各无功功率上限值、各无功功率下限值和网损目标函数中，求解各变电站的最优功率因数值；功率因素控制区间确定模块30，用于根据各最优功率因素值和预设的校正值，分别确定各变电站的功率因素控制区间；投切控制模块40，用于根据各变电站的功率因素控制区间来分别控制与各变电站连接的无功补偿设备的投切。在其中一个实施例中，包括：参数获得模块，用于获取配电网的系统参数；无功功率计算模块，用于根据系统参数计算配电网中各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值。在其中一个实施例中，功率因素控制区间确定模块30还包括：区间上限值获得模块，用于以各最优功率因素值为初始值，分别计算各最优功率因素值与预设的校正值之和，得到各功率因素控制区间的上限值；区间下限值获得模块，用于分别计算各最优功率因素值与预设的校正值之差，得到各功率因素控制区间的下限值；功率因素控制区间确定模块30，用于根据各功率因素控制区间的上限值和各功率因素控制区间的下限值来确定各功率因素控制区间。在其中一个实施例中，系统参数包括各变电站母线侧的补偿电容组数、各变电站母线侧的补偿电容组容量值、各变电站同电压母线侧各支路中补偿节点的补偿电容器组数和各补偿电容器组的容量值；无功功率计算模块，还用于采用以下公式来计算配电网中各变电站的无功功率上限值和无功功率下限值：其中，表示第k个变电站的无功功率的下限值，表示第k个变电站的无功功率的上限值，z1k表示第k个变电站母线侧的补偿电容组数、s1k表示第k个变电站母线侧的补偿电容组容量值、g1ad表示第1变电站同电压母线侧第a支路中第d个补偿节点的补偿电容器组数、s2ad表示第1变电站同电压母线侧第a支路中第d个补偿节点补偿电容器组的容量值、z2k表示第k个变电站已投入的补偿电容器组数、g2ad表示第2变电站母线侧第a支路中第d个补偿节点已投入的补偿电容器组数，qk表示第k个变电站母线侧的无功功率，k＝1,2,3……n，n表示变电站总数量，d＝1,2,3….，q，q表示变电站同电压母线侧各支路中补偿节点数量，a＝1,2,3…..,b，b表示各变电站同电压母线侧支路数量。在其中一个实施例中，系统参数包括配电网络支路上各节点的电阻值、各节点的电流幅值以及各节点的电压幅值；最优功率因数值求解模块还包括：目标函数建立模块，用于根据电阻值和电流幅值建立网损目标函数；约束条件确定模块，用于根据各无功功率上限值、各无功功率下限值以及各节点的电压幅值确定网损目标函数的约束条件；最优功率因数值求解模块，还用于根据网损目标函数以及约束条件来求解各变电站的最优功率因数值。在其中一个实施例中，目标函数建立模块，还用于采用以下公式来建立网损目标函数；其中iij＝(pj2+qj2)/vn式中，f为配电网的网络损耗；d为配电网络支路的集合；(i,j)表示节点i与节点j之间的支路；rij为支路(i,j)的电阻值；lij为支路(i,j)的电流幅值的平方，pj为支路(i,j)的有功功率值，qj为支路(i,j)的无功功率值。在其中一个实施例中，约束条件确定模块，还用于采用以下公式来确定约束条件：其中，f表示约束条件，h(k)表示第k变电站的潮流等式，vi,min和vi,max分别为节点i的电压幅值下限值和上限值；和分别为第k变电站的无功功率下限值和上限值。上述配电网无功电压控制装置可执行本发明实施例所提供的配电网无功电压控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。至于其中各个功能模块所执行的处理方法，例如信息获取模块10、最优功率因数值求解模块20等，可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。根据上述本发明的配电网无功电压控制方法和转置，本发明还提供一种计算机设备，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机设备进行详细说明。图7为本发明的计算机设备在一个实施例中的结构示意图。如图7所示，该实施例中的计算机设备700，包括存储器701、处理器702及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中处理器执行程序时可实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。上述计算机设备700中处理器702可执行本发明实施例所提供的配电网无功电压控制方法，具备执行方法相应的有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。根据上述本发明的配电网无功电压控制方法、装置和计算机设备，本发明还提供一种计算机可读存储介质，下面结合附图及较佳实施例对本发明的计算机可读存储介质进行详细说明。本发明实施例中的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可以实现本发明方法实施例中的所有方法步骤。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等”。上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的配电网无功电压控制方法的程序(指令)，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的配电网无功电压控制方法，具备执行方法相应有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12