一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法及相关装置与流程

1.本技术涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法及相关装置。


背景技术：

2.随着电网互联规模扩大、电网结构日趋复杂以及新能源快速发展，电网运行方式变得更加复杂多样，电网形态对多形态电源运行方式的影响逐渐增加，电力系统运行场景呈现多元化、运行方式复杂化、运行状态随机化；同时，也导致运行场景潮流计算不收敛的情况大幅增加。相比于有功潮流不平衡，无功潮流不平衡导致的潮流不收敛对于工作人员而言更为棘手。无功不平衡导致的收敛性差或无潮流解的潮流方式，主要是通过找到初始潮流方式的近似潮流方式，从而对系统薄弱点进行补强。
3.现有方法通过近似潮流与初始潮流之间的偏差辅助工作人员改善潮流，但是，潮流调整原则上对原始潮流方式的改动要尽量小，若改动过多，既增加了工作人员的负担，也无法有效帮助工作人员找到系统的薄弱点。所以，这个方法不能同时满足电网实际需求和近似潮流偏差范围调整需求，导致实际的潮流调整效果较差。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法及相关装置，用于解决现有技术无法同时满足电网实际需求和当前技术需求，导致实际的潮流调整效果较差的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法，包括：
6.基于电力系统中待调整节点构建待调整节点集；
7.计算所述待调整节点集的无功待调整总量和无功补偿设备的总无功补偿能力；
8.基于所述无功待调整总量和所述总无功补偿能力调整所述待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集；
9.以所述更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列；
10.根据节点的无功补偿设备容量和所述节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作。
11.优选地，所述基于所述无功待调整总量和所述总无功补偿能力调整所述待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集，包括：
12.判断所述无功待调整总量是否大于所述总无功补偿能力，若是，则将所述待调整节点集中节点连接的外部相邻节点扩充至节点集中，生成更新调整节点集，若否，则将所述待调整节点集作为所述更新调整节点集。
13.优选地，所述以所述更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根
据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列，包括：
14.以所述更新调整节点集中无功调整需求量最大的节点为中心节点，计算所述更新调整节点集中其他节点与所述中心节点之间的电气距离；
15.根据所述电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列。
16.优选地，所述根据节点的无功补偿设备容量和所述节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作，包括：
17.按照所述节点序列的顺序获取预置数量的当前节点，并计算所述当前节点的当前无功补偿能力；
18.若所述当前无功补偿能力大于所述无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将所述无功待调整总量分配至所述当前节点中；
19.若所述当前无功补偿能力小于所述无功待调整总量，则增加所述当前节点的节点数量，并返回所述计算所述当前节点的当前无功补偿能力的步骤。
20.优选地，所述若所述当前无功补偿能力大于所述无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将所述无功待调整总量分配至所述当前节点中，之后还包括：
21.根据节点的无功补偿设备组对最后一个所述当前节点的无功调整量进行取整修正。
22.本技术第二方面提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配装置，包括：
23.节点准备单元，用于基于电力系统中待调整节点构建待调整节点集；
24.容量计算单元，用于计算所述待调整节点集的无功待调整总量和无功补偿设备的总无功补偿能力；
25.节点更新单元，用于基于所述无功待调整总量和所述总无功补偿能力调整所述待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集；
26.节点排序单元，用于以所述更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列；
27.容量分配单元，用于根据节点的无功补偿设备容量和所述节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作。
28.优选地，所述节点更新单元，具体用于：
29.判断所述无功待调整总量是否大于所述总无功补偿能力，若是，则将所述待调整节点集中节点连接的外部相邻节点扩充至节点集中，生成更新调整节点集，若否，则将所述待调整节点集作为所述更新调整节点集。
30.优选地，所述节点排序单元，具体用于：
31.以所述更新调整节点集中无功调整需求量最大的节点为中心节点，计算所述更新调整节点集中其他节点与所述中心节点之间的电气距离；
32.根据所述电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列。
33.优选地，所述容量分配单元，具体用于：
34.按照所述节点序列的顺序获取预置数量的当前节点，并计算所述当前节点的当前无功补偿能力；
35.若所述当前无功补偿能力大于所述无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将所述无功待调整总量分配至所述当前节点中；
36.若所述当前无功补偿能力小于所述无功待调整总量，则增加所述当前节点的节点数量，并返回所述计算所述当前节点的当前无功补偿能力的步骤。
37.本技术第三方面提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配设备，所述设备包括处理器以及存储器；
38.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
39.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的用于潮流调整的无功功率补偿分配方法。
40.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
41.本技术中，提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法，包括：基于电力系统中待调整节点构建待调整节点集；计算待调整节点集的无功待调整总量和无功补偿设备的总无功补偿能力；基于无功待调整总量和总无功补偿能力调整待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集；以更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列；根据节点的无功补偿设备容量和节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作。
42.本技术提供的用于潮流调整的无功功率补偿分配方法，对节点集群的补偿能力进行评估，然后基于此调整当前可用节点的规模，从而确保节点集群可以满足无功调整需求；而且基于电气距离依次进行容量就地分配，不仅考了节点的补偿能力，同时还考虑到了就地补偿等实际工程应用需求，也不需要依靠人力判断修改。因此，本技术能够解决现有技术无法同时满足电网实际需求和当前技术需求，导致实际的潮流调整效果较差的技术问题。
附图说明
43.图1为本技术实施例提供的一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法的流程示意图；
44.图2为本技术实施例提供的一种用于潮流调整的无功功率补偿分配装置的结构示意图。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
46.为了便于理解，请参阅图1，本技术提供的一种用于潮流调整的无功功率补偿分配方法的实施例，包括：
47.步骤101、基于电力系统中待调整节点构建待调整节点集。
48.在完成潮流收敛性调整辅助计算之间，可以将计算得到的关键信息作为本实施例的分析基础信息，包括节点待调整无功量、各个节点无功补偿设备容量和网络拓扑结构等。
49.将电力系统中的待调整节点按照网络拓扑结构连接关系进行整理，可以得到待调整节点集，记作ts；若待调整节点周边没有另一个直接相连的待调整节点，则待调整节点集ts中的节点数量则为1。
50.步骤102、计算待调整节点集的无功待调整总量和无功补偿设备的总无功补偿能力。
51.无功待调整总量即为功率调节总需求量，是所有待调整节点需要调整量之和；而无功补偿能力则是所有节点的可以提供的无功补偿容量之和。将无功待调整总量记作q
shunt
(ts)，将无功补偿能力记作q
equip
(ts)。
52.步骤103、基于无功待调整总量和总无功补偿能力调整待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集。
53.进一步地，步骤103，包括：
54.判断无功待调整总量是否大于总无功补偿能力，若是，则将待调整节点集中节点连接的外部相邻节点扩充至节点集中，生成更新调整节点集，若否，则将待调整节点集作为更新调整节点集。
55.将无功待调整总量和总无功补偿能力进行大小对比实质就是将节点的调整需求和节点的调整能力进行对比，若是现有的待调整节点集可以满足调整需求，即无功待调整总量是否不大于总无功补偿能力，则不需要扩充节点规模，若是现有的待调整节点集无法满足调整需求，则需要扩充节点规模，将现有节点集中每个节点直接连接的外部相邻节点扩充进来，形成更新调整节点集。
56.可以理解的是，更新调整节点集同样可以计算出对应的无功待调整总量和总无功补偿能力，同样需要判断是否满足调整需求，直至满足需求即可停止节点扩充，确定最终的更新调整节点集。
57.步骤104、以更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列。
58.进一步地，步骤104，包括：
59.以更新调整节点集中无功调整需求量最大的节点为中心节点，计算更新调整节点集中其他节点与中心节点之间的电气距离；
60.根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列。
61.其他节点是指更新调整节点集中除了中心节点以外的所有节点。电气距离是指一个节点的电压幅值变化对另一个节点注入无功功率变化的灵敏度，无功功率变化与节点电压幅值变化的关系表达为：
[0062][0063]
其中，q为无功功率，分别表示节点i和节点j的电压幅值，为节点i和节点j之间的等值阻抗，可以看作是两个节点之间的电气距离，考虑到高压输电网中的电阻远小于电抗，两个节点之间的电气距离可以简化两节点之间的电抗x
ij
。
[0064]
中心节点节点序列中排在第一个，第二个则是与中心节点的电气距离最小的节点，以此类推，可以完成节点的排序，得到节点序列。
[0065]
步骤105、根据节点的无功补偿设备容量和节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作。
[0066]
进一步地，步骤105，包括：
[0067]
按照节点序列的顺序获取预置数量的当前节点，并计算当前节点的当前无功补偿能力；
[0068]
若当前无功补偿能力大于无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将无功待调整总量分配至当前节点中；
[0069]
若当前无功补偿能力小于无功待调整总量，则增加当前节点的节点数量，并返回计算当前节点的当前无功补偿能力的步骤。
[0070]
本实施例中，将预置数量记作m，即按照节点序列的顺序获取m个当前节点，并计算当前节点的当前无功补偿能力，而且本实施例中要求每个节点以其最大的无功补偿容量参与计算，所以当前无功补偿能力可以表达为：
[0071][0072]
其中，q
equip-i
为第i个节点的最大无功补偿容量。
[0073]
比较当前无功补偿能力q
equip
(ts,m)和无功待调整总量q
shunt
(ts)的大小，若前者小，则说明选取的m个当前节点还不能满足无功调整需求，需要追加节点量，具体方式则是按照节点序列的顺序取第m+1个节点，形成新的当前节点，再用上述同样的方法计算当前无功补偿能力，并进行判断；直至可以满足无功调整需求为止，即可得到满足需求的当前节点。
[0074]
根据节点的最大无功补偿设备容量将无功待调整总量分配至当前节点中的意思是，假设当前节点数量为m个，那么可以给前面1至m-1个节点按照每个节点的最大无功补偿设备容量进行容量分配，即前面m-1个节点的无功调整量就是其最大的无功补偿设备容量。而最后一个节点，即第m个节点可能的无功调整量可能是其对应的最大的无功补偿设备容量，但是也很有可能小于其最大无功补偿设备容量，是根据前面m-1个节点分配完成后的剩余容量分配，可以表达为：
[0075][0076]
不论最后一个节点的无功调整量分配多少，可以确定的是，最终可以完成分配需求的目标量，且满足实际工程中的就地补偿需求。
[0077]
进一步地，若当前无功补偿能力大于无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将无功待调整总量分配至当前节点中，之后还包括：
[0078]
根据节点的无功补偿设备组对最后一个当前节点的无功调整量进行取整修正。
[0079]
由于最后一个节点极有可能分配不足其最大无功补偿设备容量，而且实际电网中每组电容器和电抗器的容量均为离散变量，因此可以对最后一个节点的无功调整量进行修正，即第m个节点。
[0080]
设第m个节点的无功补偿设备组的容量为假设第m个节点的的无功调整量分配的是qm，那么，第m个节点的的无功调整量则应修正为集合中与qm最接近的值，若集合中均为整数，则可以理解为取与qm最接近的整数值，向上取整或者向下取整均可，具体根据实际工程需求操作，在此不作限定。本实施例根据节点具备的无功补偿设备组合对无功功率调整量进行了规整修正，确保调整量最接近真实值的容量，符合电网
实际工程应用的需求。
[0081]
本技术实施例提供的用于潮流调整的无功功率补偿分配方法，对节点集群的补偿能力进行评估，然后基于此调整当前可用节点的规模，从而确保节点集群可以满足无功调整需求；而且基于电气距离依次进行容量就地分配，不仅考了节点的补偿能力，同时还考虑到了就地补偿等实际工程应用需求，也不需要依靠人力判断修改。因此，本技术实施例能够解决现有技术无法同时满足电网实际需求和当前技术需求，导致实际的潮流调整效果较差的技术问题。
[0082]
为了便于理解，请参阅图2，本技术提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配装置的实施例，包括：
[0083]
节点准备单元201，用于基于电力系统中待调整节点构建待调整节点集；
[0084]
容量计算单元202，用于计算待调整节点集的无功待调整总量和无功补偿设备的总无功补偿能力；
[0085]
节点更新单元203，用于基于无功待调整总量和总无功补偿能力调整待调整节点集的节点规模，得到更新调整节点集；
[0086]
节点排序单元204，用于以更新调整节点集中无功待调整量最大的节点为中心节点，根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列；
[0087]
容量分配单元205，用于根据节点的无功补偿设备容量和节点序列依次进行无功补偿容量就地分配操作。
[0088]
进一步地，节点更新单元203，具体用于：
[0089]
判断无功待调整总量是否大于总无功补偿能力，若是，则将待调整节点集中节点连接的外部相邻节点扩充至节点集中，生成更新调整节点集，若否，则将待调整节点集作为更新调整节点集。
[0090]
进一步地，节点排序单元204，具体用于：
[0091]
以更新调整节点集中无功调整需求量最大的节点为中心节点，计算更新调整节点集中其他节点与中心节点之间的电气距离；
[0092]
根据电气距离将所有节点进行由近及远的排序，得到节点序列。
[0093]
进一步地，容量分配单元205，具体用于：
[0094]
按照节点序列的顺序获取预置数量的当前节点，并计算当前节点的当前无功补偿能力；
[0095]
若当前无功补偿能力大于无功待调整总量，则根据节点的最大无功补偿设备容量将无功待调整总量分配至当前节点中；
[0096]
若当前无功补偿能力小于无功待调整总量，则增加当前节点的节点数量，并返回计算当前节点的当前无功补偿能力的步骤。
[0097]
本技术还提供了一种用于潮流调整的无功功率补偿分配设备，设备包括处理器以及存储器；
[0098]
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
[0099]
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的用于潮流调整的无功功率补偿分配方法。
[0100]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其
它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0101]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0102]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0103]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0104]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。