一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法技术

本发明专利技术提供一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，以解决当前电网自动电压控制中因关口无功的控制范围固定而无法适应电网运行特性动态变化的问题。其具体步骤为：首先，采集地区电网线路和主变压器参数、送电端电压数据；其次，计算主变压器不同负载率时系统有功损耗的最小值、关口无功的优化区间以及相对应的关口功率因数变化范围；最后，考虑变压器轻、重载时的关口功率因数约束，分别得出不同工况下关口无功的控制范围。本发明专利技术提出了单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，能使关口无功的优化控制范围动态适应电网负荷水平的变化，促进系统的无功平衡和节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法
本专利技术涉及电力系统关口无功控制方法，特别涉及一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大，电网运行的安全性、可靠性和经济性问题已变得越发突出，而传统对整个复杂大电网建模后进行集中优化的方法不仅可行性低而且控制效果也较差。相比较而言，基于变电站本地电气信息、追求无功就地平衡的VQC控制策略，由于建模要求不高、信息交互量少、控制算法简单，目前在AVC变电站侧的无功电压控制中得到了广泛的应用。然而，该方法存在一个明显的问题：对于关口无功功率区间的设定常常是根据以往的运行经验而缺少理论依据的指导，也没有考虑电网元件参数不同及运行特性变化对无功控制需求的差异性，这会导致系统运行的安全性(涉及到动态无功储备的充裕性、电压幅值的合格率等)、可靠性(避免设备的频繁调节)和经济性(降低运行功率损耗)往往不能得到协调优化。本专利技术提出了一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，针对该系统不同的运行工况给出相适应的关口无功控制范围，从而避免了因电网负荷水平变化而引起的关口无功上下限值设定不合理的问题。同时该整定方法不仅适用于单线单变也可推广到其他更加复杂的接线方式如：单线双变、双线三变以及链型接线和T型接线等等，具有较强的工程应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决因电网负荷水平的变化而导致的关口无功控制范围不合理的问题，提出一种单相电变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，具体技术方案如下。一种单相电变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，包括以下步骤：(1)采集线路的电阻r、电抗x、节点电纳B、变压器的容量SN、空载损耗P0、负载损耗Pk、短路电压百分值Uk％、空载电流百分值I0％及其送电端电压Ua；(2)选择变压器负载率β＝10％、40％和70％三种水平代表负荷较轻状态1、负荷中等状态2和负荷较重状态3，采用作图法分别求取三种负荷状态下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；计算最优网损偏移量ΔPL；(3)分别计算三种负荷状态下关口无功QH的优化区间以及相应的关口功率因数变化范围(4)判断是否滞后，若满足，则β<40％时关口无功的控制范围为：若不满足，则β<40％时关口无功的控制范围为：(5)判断是否不小于0.95，若满足，则β≥40％时关口无功的控制范围为：若不满足，则β≥40％时的关口无功的控制范围为：所述的为时的关口无功功率。进一步地，所述的步骤(2)中不同负载率下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin以及最优网损偏移量ΔPL根据以下方法获得:当送电端电压Ua已知时，线路和变压器的有功损耗之和PL可表示为：PL=△PT+△Pl(1)，式(1)至(8)包含变量：变压器有功损耗ΔPT；线路有功损耗ΔPl；受电端电压Ub；变压器无功损耗ΔQT；负荷视在功率SD；负荷有功功率PD；负荷无功功率QD；负荷功率因数根据式(1)至(4)可知当系统中网络元件参数和有功负荷给定时，可以通过改变关口无功QH的量求得PL随关口无功QH变化而变化的U型曲线，该曲线的最低点便为PL的最小值PLmin，此确定PLmin的方法即为作图法，所述的最优网损偏移量ΔPL为不同负载率下关口无功优化区间内各点所对应的有功损耗PL相对于最小值PLmin的最大增量，可由式(9)获得：ΔPL＝α％PLmin3·····(9)，式(9)包含变量：变压器负载率β＝70％时线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin3；根据系统重载运行时的节能要求人工设定的常数α％。进一步地，所述步骤(3)中不同负载率下关口无功QH的优化区间可以通过以下方法获得：当系统中网络元件参数和有功负荷给定时，线路和变压器的有功损耗之和PL可看做关口无功QH的一元函数，且通过改变关口无功QH的量可求得PL随关口无功QH变化而变化的U型曲线，从该曲线中可以确定PL的最小值PLmin，根据给定的最优网损偏移量ΔPL，划出PLmin与ΔPL之和的等值线与U型曲线相交于两点，两交点的横坐标中较大和较小者分别对应关口无功优化区间的上、下限值。进一步地，所述的步骤(4)、(5)的实施过程是：(1)判断是否滞后：若满足，则变电站轻载时关口无功的控制范围为：若不满足，则变电站轻载时关口无功的控制范围为：(2)判断是否不小于0.95：若满足，则变电站非轻载时关口无功的控制范围为：若不满足，则变电站非轻载时关口无功的控制范围为：所述的为时的关口无功功率；其中，以变压器负载率β＝40％作为变电站轻载与非轻载的分界点。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：(1)考虑了电网运行特性变化对关口无功控制的影响，能够针对不同的运行工况制定出相适应的关口无功控制范围。(2)所提出关口无功控制范围动态整定方法，不仅考虑了变压器轻、重载时关口功率因数的控制要求，也能够在满足系统运行经济性的同时避免低压侧无功补偿装置的频繁动作。附图说明图1是单线单变接线方式中关口无功控制范围动态整定方法流程图。图2是某负载率下关口无功优化区间示意图。图3是某110kV电网单线单变接线方式示意图。具体实施方式以下结合附图和实例对本专利技术的具体实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于此。如图1，一种单线单变接线方式中关口无功控制范围动态整定方法，包括以下步骤：(1)采集线路的电阻r、电抗x、节点电纳B、变压器的容量SN、空载损耗P0、负载损耗Pk、短路电压百分值Uk％、空载电流百分值I0％及其送电端电压Ua；(2)选择变压器负载率β＝10％、40％和70％三种水平代表负荷较轻状态1、负荷中等状态2和负荷较重状态3，采用作图法分别求取三种负荷状态下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；计算最优网损偏移量ΔPL；如图2所示，图中虚线和点划线分别表示变压器损耗和线路损耗、实线代表总损耗(变压器与线路损耗之和)，由于两组数值差别较大，为了表示方便采用主副纵坐标轴表示。由图可知，当系统各参数给定时，线路和变压器的有功损耗之和PL可看做关口无功QH的一元函数，且通过改变关口无功QH的量可求得总损耗PL随关口无功QH变化而变化的U型曲线，其中PLmin即为该曲线最低点所对应的总损耗值，最优网损偏移量ΔPL可由下式获得：ΔPL＝α％PLmin3式中，PLmin3为变压器负载率β＝70％时线路和变压器有功损耗之和的最小值；α％为根据系统重载运行时的节能要求人工设定的常数；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采集线路的电阻r、电抗x、节点电纳B、变压器的容量SN、空载损耗P0、负载损耗Pk、短路电压百分值Uk％、空载电流百分值I0％及其送电端电压Ua；(2)选择变压器负载率β＝10％、40％和70％三种水平代表负荷较轻状态1、负荷中等状态2和负荷较重状态3，采用作图法分别求取三种负荷状态下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；计算最优网损偏移量ΔPL；(3)分别计算所述三种负荷状态下关口无功QH的优化区间以及相应的关口功率因数变化范围(4)判断是否滞后，若满足，则β<40％时关口无功的控制范围为：若不满足，则β<40％时关口无功的控制范围为：(5)判断是否不小于0.95，若满足，则β≥40％时关口无功的控制范围为：若不满足，则β≥40％时的关口无功的控制范围为：所述的为时的关口无功功率。

【技术特征摘要】
1.一种单线单变接线方式下关口无功控制范围动态整定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采集线路的电阻r、电抗x、节点电纳B、变压器的容量SN、空载损耗P0、负载损耗Pk、短路电压百分值Uk％、空载电流百分值I0％及其送电端电压Ua；(2)选择变压器负载率β＝10％、40％和70％三种水平代表负荷较轻状态1、负荷中等状态2和负荷较重状态3，采用作图法分别求取三种负荷状态下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；计算最优网损偏移量ΔPL；不同负载率下线路和变压器有功损耗之和的最小值PLmin以及最优网损偏移量ΔPL，根据以下方法获得：当送电端电压Ua已知时，线路和变压器的有功损耗之和PL可表示为：PL＝ΔPT+ΔPl…………………………………………(1)，式(1)至(8)包含变量：变压器有功损耗ΔPT；线路有功损耗ΔPl；受电端电压Ub；变压器无功损耗ΔQT；负荷视在功率SD；负荷有功功率PD；负荷无功功率QD；负荷功率因数根据式(1)至(4)可知当系统中网络元件参数和有功负荷给定时，可以通过改变关口无功QH的量求得PL随关口无功QH变化而变化的U型曲线，该曲线的最低点便为PL的最小值PLmin，此确定PLmin的方法即为作图法；所述的最优网损偏移量ΔPL为不同负载率下关口无功优化区间内各点所对应的有功损耗PL相对于最小值P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇军，羿应棋，李钦豪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44