一种分布式低压精细补偿系统及其补偿方法与流程

本发明属于无功功率补偿，具体涉及一种分布式低压精细补偿系统及其补偿方法。

背景技术：

1、无功功率补偿是一种电力供电系统中的技术，旨在提高电网的功率因数，改善电压质量，通过设置无功补偿设备对电网进行补偿，一是可以改善电压质量，有助于稳定电网电压，确保设备正常运行，二是降低电网的功率损耗，提高设备供电能力。现有技术中一般有集中式补偿方式和分布式补偿方式，其中分布式补偿方式是在用户处就近配置相应容量的无功补偿装置，如中国专利申请“cn112909963b”公开了一种配电网和物联网分布式无功补偿系统，该系统通过在靠近功率因数小于功率因数阈值的用电端设置无功补偿装置，实现多布点的方式就近补偿，还通过物联网控制模块来读取无功补偿装置设置在低压配电线路上的运行参数，并将运行参数实时上传到云监控平台供配电运维人员分析参考，能够让配电运维人员无需到达无功补偿装置的现场，配电运维人员也可通过云监控平台对无功补偿装置的运行参数进行设置；又例如中国专利申请“cn104578110b”公开了一种分布式无功补偿系统的无功补偿控制方法，该方法包括若干个基于总线连接的补偿模块，利用分布式无功补偿系统中补偿模块的通信时延确定主模块和从模块，并构建无功补偿网络；由主模块控制的无功补偿网络对电网进行无功补偿，且在补偿过程中若主模块发生故障，则根据通信时延重新从补偿模块中确定主模块和从模块，并重新构建无功补偿网络，如此大大提高了系统的可靠性。

2、然而，上述技术中的补偿方式多为恒功率因数补偿，即设置目标功率因数，之后通过选择对应的补偿电容将系统补偿至目标功率因数，但是，在目标功率因数通常为相关人员手动设置，若设置不合理就会出现过大的欠补偿，因此在实际操作中，还需要相关人员根据补偿后的功率因数反向推测最佳目标功率因数。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种分布式低压精细补偿系统及其补偿方法，以实现根据补偿电容的数量自动确定最佳的目标功率因数。

2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种分布式低压精细补偿方法，包括：

3、步骤s1：在监控模块内设置功率因数调整范围，在所述功率因数调整范围内选择初始功率因数，并将其设置为目标功率因数，设置在各个低压节点的补偿模块获取自身管理的补偿设备及对应的补偿功率；

4、步骤s2：所述补偿模块每间隔固定时间将所述低压节点的实际功率因数发送至所述监控模块，所述监控模块计算各个所述目标功率因数与所述实际功率因数的第一差值，基于所述第一差值计算理想补偿值；

5、步骤s3：所述监控模块确定小于等于所述理想补偿值的所述补偿设备的补偿组合，生成无功补偿指令并发送至所述补偿模块，若无法确定到所述补偿组合，所述监控模块在所述功率因数调整范围内降低所述目标功率因数，基于降低后的所述目标功率因数重新计算并确定所述补偿组合，若最终仍未确定到所述补偿组合，则生成提醒信息；

6、步骤s4：所述补偿模块基于所述补偿组合包括的所述补偿设备对所述低压节点进行无功补偿，补偿完成后，将所述目标功率因数还原为所述初始功率因数，在进行预设次数的补偿后，调节模块基于补偿记录对所述初始功率因数进行调整。

7、进一步的，步骤s3中，所述监控模块确定所述补偿组合包括以下步骤：

8、所述监控模块生成多个第一队列，相同所述补偿功率的所述补偿设备位于同一所述第一队列内，当需要抽取所述补偿设备时，从各个所述第一队列的头部抽取所述补偿设备以生成所述补偿组合，所述补偿设备被抽取且使用完毕后，将其移动至所述第一队列的尾部；

9、在所述第一队列中定义第二队列和第三队列，所述第二队列和所述第三队列包括的所述补偿设备分别定义为第一设备和第二设备，所述第一设备和所述第二设备的所述补偿功率具有相同的公倍数，计算所述第二队列和所述第三队列的累计抽取次数的第二差值，设定限制差值，在需要从所述第二队列或所述第三队列抽取所述补偿设备时，若所述第二差值大于所述限制差值，则从抽取次数较小的队列中抽取所述补偿设备。

10、进一步的，在步骤s4后，还包括以下步骤：

11、定义所述监控模块计算出的所述理想补偿值为所述理想补偿值的计算值，所述监控模块用于确定所述补偿组合的所述理想补偿值为所述理想补偿值的输出值，在进行第n次补偿时，获得第n次所述理想补偿值的所述计算值，n≥3，若第n次至第n-m次之间所有所述理想补偿值的所述计算值均相同，n＞m≥1，则基于第一公式更新第n次所述理想补偿值的所述计算值，将更新后的计算值作为输出值输出，所述第一公式为：其中，comn，2为更新后所述理想补偿值的计算值，comn-1，1为第n-1次所述理想补偿值的输出值，diff为所述理想补偿值第n次计算值与第n-m-1次输出值的差值，g为预先设置为基础数值；

12、若第n+1次生成所述理想补偿值的计算值仍与第n次的计算值相同，则基于所述第一公式继续更新第n+1次所述理想补偿值的计算值，直至新生成的计算值与第n-1次生成的计算值不同，或者更新次数达到预设的阈值。

13、进一步的，在对所述理想补偿值的计算值更新后，获取第n-1次抽取的所述补偿组合，获取所述补偿组合中包括的各个所述补偿设备，若所述补偿设备数量大于等于2，则更换其中一个所述补偿设备，以生成新的所述补偿组合进行补偿，若补偿后，所述监控模块在n+1次的所述理想补偿值的计算值发生变化，则将被更换的所述补偿设备从所述第一队列中移入至第二队列。

14、进一步的，步骤s4中，所述监控模块基于以下步骤对所述初始功率因数进行调整：

15、获取所述预设次数中每次补偿记录，所述补偿记录包括所述目标功率因数、所述理想补偿值的输出值、所述补偿组合和所述补偿组合的补偿总值，将相同所述目标功率因数的所述补偿记录划分至同一个分组内，以所述补偿次数为x轴，功率数值为y轴建立坐标系，将所述补偿组内所述理想补偿值的输出值随所述补偿记录变化的第一曲线、补偿总值随所述补偿记录变化的第二曲线绘制于所述坐标系内，计算同一所述分组对应所述第一曲线和所述第二曲线之间的补偿面积；

16、基于第二公式计算第n个所述目标功率因数的评价值αn，所述第二公式为：其中，sn、pfn、分别为第n个所述目标功率因数的具体数值、所述补偿面积和所述补偿组合内所述补偿设备数量累加后求取的平均值，ω1、ω2、ω3分别为预设的第一权重、第二权重和第三权重，将所述评价值最大的所述目标功率因数设置为所述初始功率因数。

17、本发明还提供了一种分布式低压精细补偿系统，该系统用于实现上述所述的一种分布式低压精细补偿方法，该系统包括：

18、补偿模块，所述的补偿模块获取自身管理的补偿设备及对应的补偿功率，每间隔固定时间将所述低压节点的实际功率因数发送至所述监控模块，所述补偿模块还基于所述补偿组合包括的所述补偿设备对所述低压节点进行无功补偿；

19、监控模块，所述监控模块内设置功率因数调整范围，在所述功率因数调整范围内选择初始功率因数，并将其设置为目标功率因数，所述监控模块计算各个所述目标功率因数与所述实际功率因数的第一差值，基于所述第一差值计算理想补偿值，所述监控模块确定小于等于所述理想补偿值的所述补偿设备的补偿组合，生成无功补偿指令并发送至所述补偿模块，若无法确定到所述补偿组合，所述监控模块在所述功率因数调整范围内降低所述目标功率因数，基于降低后的所述目标功率因数重新计算并确定所述补偿组合，且补偿完成后，将所述目标功率因数还原为所述初始功率因数，若最终仍未确定到所述补偿组合，则生成提醒信息；

20、调节模块，在进行预设次数的补偿后，所述调节模块基于补偿记录对所述初始功率因数进行调整。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

22、本发明首先通过设置功率因数调整范围对初始功率因数进行限制，避免初始功率因数设置的过大或过小；之后在功率因数调整范围内中选取初始功率因数作为目标功率因数，并基于低压节点收集的实际功率因数计算需要抽取哪些补偿设备进行无功补偿，若无法确定到合适的补偿设备，则在功率因数调整范围对目标功率因数进行调整；因此通过该过程可以自动调节功率因数，相关人员通过查看调节后的目标功率因数，可以快速了解本次设置的原始目标功率因数是否合适。另外，在每次补偿完成后，下次的目标补偿因数仍还原为初始功率因数，以避免电压偶然波动致使补偿功率变化情况的发生。

23、本发明在多次进行补偿后，还对初始功率因数进行调整，相关人员在查看初始功率因数时，若发现小于原始设置的功率因数，就可以得知，若想达到原始功率因数，还需增加补偿电容设置，如此可以帮助相关人员进行补偿设备的后续采购与布置。