电容器投切控制方法和装置与流程

本申请涉及电力系统
技术领域：
，特别是涉及一种电容器投切控制方法和装置。
背景技术：
：随着国家经济发展与人民生活水平的提高，用户对电能质量，特别是电压质量的要求不断提高。无功补偿是电网保持良好运营状态的重要手段，它能有效地改善电能质量，降低配电网损耗。在目前的配电网中，并不是所有的负荷侧都会安装无功补偿设备，出于经济性和施工的考虑，通常只会在配变容量较大、负荷较为集中的线路中末端安装无功补偿设备。在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的电网难以发挥电容器组的补偿功能，低电压治理效果差，存在电能质量差及运行损耗高的问题。技术实现要素：基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升补偿电容器组利用率，提高低电压治理效果，并且改善电能质量及降低配电网运行损耗的电容器投切控制方法和装置。为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种电容器投切控制方法，包括：结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制；第一比对结果为比对线电压与电压区间的上限得到；第二比对结果为比对线电压与电压区间的下限得到；第三比对结果为比对功率因数与功率因数限值得到；电压区间和功率因数限值均为根据无功补偿点的负载程度设置得到。在其中一个实施例中，结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制的步骤包括：在线电压小于电压区间的下限、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，投入第一组数的电容器，直至线电压大于或等于电压区间的下限；在线电压大于电压区间的上限、且已投入电容器组数量大于零时，退出第二组数的电容器，直至线电压小于或等于电压区间的上限；在线电压在电压区间的范围内、无功补偿点的功率因数小于功率因数限值、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，重复执行以下步骤直至无功补偿点的功率因数大于或等于功率因数限值：投入第三组数的电容器；判断线电压是否小于或等于电压区间的上限；若否，退出第四组数的电容器并停止执行。在其中一个实施例中，第一组数、第二组数、第三组数和第四组数均为1。在其中一个实施例中，在结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制的步骤之前还包括步骤：根据负载程度设置电压区间和功率因数限值；负载程度为根据无功补偿点的负载水平确定。在其中一个实施例中，电容器组总数量为从无功补偿点采集得到的基础数据；线电压、功率因数和已投入电容器组数量为从无功补偿点采集得到的运行数据。在其中一个实施例中，运行数据还包括线电流；基础数据还包括配电变压器二次侧额定电流；在根据负载程度设置电压区间和功率因数限值的步骤之前还包括步骤：基于线电流和配电变压器二次侧额定电流的商，得到负载水平；根据负载水平，确定负载程度。在其中一个实施例中，根据负载水平，确定负载程度的步骤包括：设置负载水平判定区间；根据负载水平所处的负载水平判定区间，确定负载程度。另一方面，本发明实施例还提供了一种电容器投切控制装置，该装置包括：投切控制模块，用于结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制；第一比对结果为比对线电压与电压区间的上限得到；第二比对结果为比对线电压与电压区间的下限得到；第三比对结果为比对功率因数与功率因数限值得到；电压区间和功率因数限值均为根据无功补偿点的负载程度设置得到。一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现各实施例中电容器投切控制方法的步骤。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现各实施例中电容器投切控制方法的步骤。上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：通过结合考虑线电压和功率因数进行比对，提高比对结果的准确性，并根据不同的负载程度设置不同的电压区间和功率因数限值进行比对，充分考虑了不同负载程度下的补偿需求差异，进而能够基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，更有针对性地对无功补偿点的各组电容器进行投切控制，更好地发挥电容器的补偿功能，提升补偿电容器组利用率，提高低电压治理效果，并且改善电能质量及降低配电网运行损耗。进一步的，在考虑功率因数限值的情况下，可以控制电容器进行适当的无功功率倒送，进而对配电变压器和线路上产生的无功损耗实现就地平衡，还可以平衡邻近无补偿的台区的部分无功负荷，弥补目前存在的无功补偿装置安装点不足的问题。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为一个实施例中电容器投切控制方法的第一示意性流程示意图；图2为一个实施例中电容器投切控制方法的第二示意性流程示意图；图3为一个实施例中一个具体例子的流程示意图；图4为传统控制方法下的节点电压与本发明控制方法下的节点电压对比曲线图；图5为一个实施例中电容器投切控制装置的结构框图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。按照现有的无功补偿电容器投切方法，各个无功补偿点都只能补偿平衡本台区的无功负荷，本地功率因数一般控制在滞后的0.90～0.95之间。然而，配电网在不同负载情况下所需要的无功补偿容量相差很大，不同的负荷状况采用统一固定的电压和功率因数限值难以达到最有效的节能和降损效果。当配电系统在负荷波谷的时候负荷极少，此时配电线路本身已经过补偿，如上级电网再出现大量的无功过剩及电压过高的情况，就会产生过电压以致于烧毁线路上的补偿设备。此外，由于传统的低压无功补偿控制策略不允许补偿设备倒送无功功率到中压系统，配电变压器和配电线路上的无功损耗只能从上层电网输送，这在负荷较重的时段必然存在较大的节能空间。本申请结合线电压和功率因数作为判据，针对不同负载程度，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制，更有效地减少无功损耗，提高电能质量，提高电容器利用效率和配电网的节能降损效益，提升低电压治理效果。本申请提供的电容器投切控制方法，可以应用于高压配电网、中压配电网和低压配电网等各种配电网中。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电容器投切控制方法，包括以下步骤：步骤102，结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制。其中，第一比对结果为比对线电压与电压区间的上限得到；第二比对结果为比对线电压与电压区间的下限得到；第三比对结果为比对功率因数与功率因数限值得到；电压区间和功率因数限值均为根据无功补偿点的负载程度设置得到。电容器组总数量为电容器的组数，包括已投入电容器组数量和未投入电容器组数量。进一步的，线电压、功率因数、电容器组总数量和已投入电容器组数量均可以从无功补偿点采集得到。无功补偿点的负载程度可以包括轻载、常载和重载，每一种程度对应有不同的电压区间和不同功率因数限值。具体地，投切控制可以包括投入若干组电容器或退出若干组电容器，投入后的各组电容器的数量可以为已投入电容器组数量，退出后的各组电容器的数量可以增加到未投入电容器组数量中。在第一比对结果为线电压大于电压区间的上限时，可以退出若干组电容器；在第二比对结果为线电压小于电压区间的下限时，可以投入若干组电容器；在第三比对结果为功率因数小于功率因数限值时，可以投入若干组电容器。上述电容器投切控制方法中，通过结合考虑线电压和功率因数进行比对，提高比对结果的准确性，并根据不同的负载程度设置不同的电压区间和功率因数限值进行比对，充分考虑了不同负载程度下的补偿需求差异，进而能够基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，更有针对性地对无功补偿点的各组电容器进行投切控制，更好地发挥电容器的补偿功能，提升补偿电容器组利用率，提高低电压治理效果，并且改善电能质量及降低配电网运行损耗。进一步的，在考虑功率因数限值的情况下，可以控制电容器进行适当的无功功率倒送，进而对配电变压器和线路上产生的无功损耗实现就地平衡，还可以平衡邻近无补偿的台区的部分无功负荷，弥补目前存在的无功补偿装置安装点不足的问题。在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电容器投切控制方法，包括以下步骤：s202，基于线电流和配电变压器二次侧额定电流的商，得到负载水平。其中，线电流和配电变压器二次侧额定电流可以从无功补偿点采集得到。s204，根据负载水平，确定负载程度。s206，根据负载程度设置电压区间和功率因数限值。s208，结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制。在其中一个实施例中，步骤s208的步骤包括：在线电压小于电压区间的下限、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，投入第一组数的电容器，直至线电压大于或等于电压区间的下限；在线电压大于电压区间的上限、且已投入电容器组数量大于零时，退出第二组数的电容器，直至线电压小于或等于电压区间的上限；在线电压在电压区间的范围内、无功补偿点的功率因数小于功率因数限值、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，重复执行以下步骤直至无功补偿点的功率因数大于或等于功率因数限值：投入第三组数的电容器；判断线电压是否小于或等于电压区间的上限；若否，退出第四组数的电容器并停止执行。在一个具体的实施例中，第一组数、第二组数、第三组数和第四组数均为1。在一个具体的实施例中，电容器组总数量为从无功补偿点采集得到的基础数据；线电压、功率因数和已投入电容器组数量为从无功补偿点采集得到的运行数据。其中，运行数据还可以包括线电流；基础数据还可以包括配电变压器二次侧额定电流。在一个具体的实施例中，步骤s204包括：设置负载水平判定区间；根据负载水平所处的负载水平判定区间，确定负载程度。其中，负载水平判定区间可以包括多个区间，对应多个不同的负载程度和负载水平。具体的，负载水平判定区间可以设置为：小于或等于20％，大于20％且小于等于80％，以及大于80％。在一个具体实施例中，负载水平判定区间包括：小于或等于20％，大于20％且小于等于80％，以及大于80％；根据负载水平所处的负载水平判定区间，确定负载程度的步骤包括：在负载水平小于或等于20％时，确定负载程度为轻载；在负载水平大于20％且小于等于80％时，确定负载程度为常载；在负载水平大于80％时，确定负载程度为重载。在一个具体实施例中，步骤s206包括：在负载程度为轻载时，设置电压区间的下限为222v，上限为227v；设置功率因数限值为滞后0.97；在负载程度为常载时，设置电压区间的下限为227v，上限为230v；设置功率因数限值为超前0.97；在负载程度为重载时，设置电压区间的下限为230v，上限为232v；设置功率因数限值为超前0.93。需要说明的是，对于各实施例中相同的特征，不再赘述。上述电容器投切控制方法中，通过结合考虑线电压和功率因数进行比对，提高比对结果的准确性，并根据不同的负载程度设置不同的电压区间和功率因数限值进行比对，充分考虑了不同负载程度下的补偿需求差异，进而能够基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，更有针对性地对无功补偿点的各组电容器进行投切控制，更好地发挥电容器的补偿功能，提升补偿电容器组利用率，提高低电压治理效果，并且改善电能质量及降低配电网运行损耗。进一步的，在考虑功率因数限值的情况下，可以控制电容器进行适当的无功功率倒送，进而对配电变压器和线路上产生的无功损耗实现就地平衡，还可以平衡邻近无补偿的台区的部分无功负荷，弥补目前存在的无功补偿装置安装点不足的问题。下面结合一个具体的例子，如图3所示，对本实施例进行详细的说明。一种电容器投切控制方法，包括：(1)收集无功补偿点的基础数据及运行数据；其中，运行数据包括线电压、线电流、功率因数、当前投入的电容器组数(已投入电容器组数量)；基础数据包括各无功补偿点电容器组的数量(电容器组总数量)及单组电容器补偿容量、各无功补偿点的配电变压器二次侧额定电流。(2)根据以下公式计算得到负载水平η：其中，i是指线电流；isn是指配电变压器二次侧额定电流。(3)设置与轻载、常载和重载三种负载程度对应的三种负载水平判定区间，并根据负载水平η所处的负载水平判定区间，确定负载程度：在负载水平η≤a％时，确定负载程度为轻载；a的一般参考取值为20；在负载水平a％＜η≤b％时，确定负载程度为常载；b的一般参考取值为80；在负载水平η＞b％时，确定负载程度为重载。(4)设置轻载、常载和重载三种情况下电压区间上下限和功率因数限值，并根据负载程度选择电压区间和功率因数限值：在负载程度为轻载时，设置电压控制区间为(u1,u2)，设置功率因数控制限值为u1一般取参考值为222v；u2一般取参考值为227v；一般取参考值为滞后0.97；在负载程度为常载时，设置电压控制区间为(u3,u4)，设置功率因数控制限值为u3一般取参考值为227v；u4一般取参考值为230v；一般取参考值为超前0.97；在负载程度为重载时，设置电压控制区间为(u5,u6)，；u5一般取参考值为230v；u6一般取参考值为232v；一般取参考值为超前0.93。(5)根据与确定的负载程度对应的电压区间和功率因数限值，对电容器进行投切控制：步骤1，令与确定的负载程度对应的电压区间上限为u7，电压区间下限为u8，功率因数限值为定义已投入电容器组数量k＝1,2,…,m，并令k的初始值为当前已投入的电容器组数n；定义线电压为u，功率因数为其中m为电容器组总数量。步骤2，判断u≥u8是否成立，若成立则执行下一步骤，否则执行步骤5；步骤3，判断u≤u7是否成立，若成立则执行下一步骤，否则执行步骤6；步骤4，判断是否成立，若成立则控制结束，否则执行步骤9；步骤5，判断k≥m是否成立，若成立则控制结束，否则执行步骤7；步骤6，判断k＞0是否成立，若成立则执行步骤(8)，否则控制结束；步骤7，投入一组电容器，k＝k+1，返回步骤2；步骤8，退出一组电容器，k＝k-1，返回步骤3；步骤9，判断k≥m是否成立，若成立则控制结束，否则执行下一步骤；步骤10，投入一组电容器，k＝n+1；步骤11，判断u≤u7是否成立，若成立则返回步骤4，否则退出一组电容器，控制结束。下面以一条10kv配电线作为实例，对比传统的补偿电容器固定功率因数控制与本实施例方法的控制效果，其步骤如下：(1)获取10kv配电线路上各配电变压器的线电压、线电流、功率因数、当前投入的电容器组数(已投入电容器组数量)、各无功补偿点电容器组的总数量(电容器组总数量)及单组电容器补偿容量sn等参数信息，参数信息如下表:(2)如下表所示，根据公式计算各无功补偿点的负载水平η，进而基于负载水平η确定负载程度：补偿点编号负载水平η负荷类型157.7％常载257.8％常载358％常载458.1％常载558.1％常载(3)如上表所示，五个无功补偿点的负载程度均为常载，则无功补偿点的电压区间为(227v，230v)，功率因素限值为超前0.97；(4)根据获取得到的线电压和功率因数，以及上一步得到的电压区间(227v，230v)和功率因素限值超前0.97，对电容器进行投切控制，具体投切控制过程参考各实施例中的详细说明，这里不再赘述。传统控制方法和本方法的补偿电容器投切容量对比如下表所示：且传统控制方法的有功损耗为54kw，而本方法的有功损耗为23kw，提高电容器利用效率和配电网的节能降损效益。如图4所示，传统控制方法下的节点电压相比本发明控制方法下的节点电压低，进而本方法能够提升低电压治理效果。应该理解的是，虽然图1至图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1至图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。在一个实施例中，如图5所示，提供了一种电容器投切控制装置，包括：投切控制模块510，用于结合电容器组总数量和已投入电容器组数量，基于第一比对结果、第二比对结果以及第三比对结果，对无功补偿点的各组电容器进行投切控制；第一比对结果为比对线电压与电压区间的上限得到；第二比对结果为比对线电压与电压区间的下限得到；第三比对结果为比对功率因数与功率因数限值得到；电压区间和功率因数限值均为根据无功补偿点的负载程度设置得到。在一个具体的示例中，投切控制模块510用于：在线电压小于电压区间的下限、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，投入第一组数的电容器，直至线电压大于或等于电压区间的下限；在线电压大于电压区间的上限、且已投入电容器组数量大于零时，退出第二组数的电容器，直至线电压小于或等于电压区间的上限；在线电压在电压区间的范围内、无功补偿点的功率因数小于功率因数限值、且已投入电容器组数量小于电容器组总数量时，重复执行以下步骤直至无功补偿点的功率因数大于或等于功率因数限值：投入第三组数的电容器；判断线电压是否小于或等于电压区间的上限；若否，退出第四组数的电容器并停止执行。在一个具体的示例中，第一组数、第二组数、第三组数和第四组数均为1。在一个具体的示例中，还包括：设置模块，用于根据负载程度设置电压区间和功率因数限值；负载程度为根据无功补偿点的负载水平确定。在一个具体的示例中，电容器组总数量为从无功补偿点采集得到的基础数据；线电压、功率因数和已投入电容器组数量为从无功补偿点采集得到的运行数据。在一个具体的示例中，运行数据还包括线电流；基础数据还包括配电变压器二次侧额定电流；还包括：负载水平模块，用于基于线电流和配电变压器二次侧额定电流的商，得到负载水平；负载程度模块，用于根据负载水平，确定负载程度。在一个具体的示例中，负载程度模块包括：负载水平判定区间模块，用于设置负载水平判定区间；负载程度确定模块，用于根据负载水平所处的负载水平判定区间，确定负载程度。在其中一个实施例中，负载水平判定区间包括：小于或等于20％，大于20％且小于等于80％，以及大于80％；负载程度确定模块用于：在负载水平小于或等于20％时，确定负载程度为轻载；在负载水平大于20％且小于等于80％时，确定负载程度为常载；在负载水平大于80％时，确定负载程度为重载。在其中一个实施例中，设置模块用于：在负载程度为轻载时，设置电压区间的下限为222v，上限为227v；设置功率因数限值为滞后0.97；在负载程度为常载时，设置电压区间的下限为227v，上限为230v；设置功率因数限值为超前0.97；在负载程度为重载时，设置电压区间的下限为230v，上限为232v；设置功率因数限值为超前0.93。关于电容器投切控制装置的具体限定可以参见上文中对于电容器投切控制方法的限定，在此不再赘述。上述电容器投切控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各实施例中电容器投切控制方法的步骤。在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例中电容器投切控制方法的步骤。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，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12