一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法技术

本发明专利技术公开了一种电压‑无功关联变化的无功补偿需求获取方法，包括：步骤1：基于系统网络结构中节点的电气参数关系获取发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系，再依据所述关系获取节点处的无功补偿需求规律；步骤2：获取待分析时刻下待分析节点的负荷节点电压变化比率、负荷消耗的无功功率变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率，再基于步骤1无补偿需求规则确定待分析时刻下待分析节点的无功需求。本发明专利技术通过所述方法可以快速、准确地获取到各个节点的无功需求。

A Method to Obtain the Demand of Reactive Power Compensation with Variable Voltage-Reactive Power Relation

The invention discloses a method for acquiring reactive power compensation demand with correlative variation of voltage and reactive power, which includes: step 1: acquiring node voltage change ratio at load side, reactive power consumed at load side and its change ratio at load side when disturbance occurs based on electrical parameter relationship of nodes in system network structure, and transmitting system side to load side. The relationship between the reactive power change ratio and the demand law of reactive power compensation at the nodes are obtained according to the relationship. Step 2: Obtain the load node voltage change ratio, the reactive power change ratio of load consumption, the reactive power change ratio transmitted from the system side to the load side at the time to be analyzed, and then get the reactive power change ratio from the system side to the load side. The reactive power requirement of the node to be analyzed at the time to be analyzed is determined based on step 1 uncompensated demand rule. The reactive power requirement of each node can be quickly and accurately obtained by the method.

【技术实现步骤摘要】
一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法
本专利技术属于无功补偿
，具体涉及一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法。
技术介绍
电压稳定问题最早由前苏联Malkovich教授提出，并提出了电压失稳的临界条件。但限于当时的电网规模较小、负荷成分简单、系统元件很少且缺少新型能源成分和远距离功率流动，使得当时的电压稳定问题并不是非常明显，专家学者没有关注到电压稳定问题的重要性。受全球能源流动需求的影响，大型电网陆续产生了一些以电压失稳为主体的停电事故，研究人员才开始逐渐关注到该研究领域。现在的电压质量已经是电能质量的重要指标之一，而且电力系统中的无功补偿与无功平衡不仅仅是保证电网系统中电压质量的基本条件，也能降低电网损耗，向用户提供电压质量合格的电能，同时也对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要作用。Venikov教授在该领域首先发现了系统鞍结分叉点与潮流Jacobi矩阵的关系，认识到电压失稳的本质是由于系统运行于临界状态。著名学者Tamura和Iwamoto在此基础上发现随着电网运行状态逐渐接近临界状态，会成对减少潮流方程解，最后会到鞍结分叉点处合二为一。因此，以潮流方程解的存在为前提求取电压稳定临界，并分析无功补偿对当前运行状态接近电压稳定临界所起到的作用，可以进一步分析各区域的无功补偿需求。在现有利用无功补偿解决电压稳定问题的技术手段中，通常是增加无功补偿来提升电压，但是提升后的电压并不一定电压稳定性更好，以并联电容器投退为例，实际电网运行中，调度人员一般认为并联电容器的投入会增加本地无功支撑，进而提高节点电压，而这有利于电压稳定水平的提高，但无功补偿对稳定特性的影响不仅仅需要考虑局部因素，还需要考虑到对全局稳定特性的影响，因此该现有方法并不能有效地保证电压稳定。此外，其他现有的无功补偿方案是以分区分层平衡或网损最小原则为约束，这也是属于局部考虑的范畴，而没有考虑到对整个系统全局稳定水平的影响，综上所述，现有技术考虑无功补偿时，从就地平衡或者网损最小的角度考虑，没有考虑到全网对该节点的输入无功的影响，即整个系统内部的相互影响关系，因此，确定的无功补偿需求并不够准确，无法有效地保证电压稳定。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在无功补偿需求确定结果不够准确而导致无法有效保证电压稳定性的问题，提供的电压-无功关联变化的无功补偿需求确定方法，其根据电气参数关系推得负荷侧消耗无功功率、系统传输无功功率和稳定水平之间的关系，即研究本地无功补偿和系统输入无功补偿之间的关系，从而得到该区域对于无功的需求情况，不仅结合了本地无功补偿的情况，还进一步考虑了系统侧输入无功功率的情况，更加全面，符合电力系统实际。同时还可以快速分析各个区域对于无功补偿的需求，并据此提升电网的稳定水平。本专利技术提供一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法，包括如下步骤：步骤1：基于系统网络结构中节点的电气参数关系获取发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系，再依据所述关系获取节点处的无功补偿需求规律；其中，所述无功补偿需求规律如下所示：a：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C等于负荷侧的节点电压变化比率A的平方，所述无功补偿需求依据当前时刻的系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C与负荷侧消耗的无功功率变化比率B差值的绝对值确定，所述差值的绝对值越大系统越稳定；b：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C大于负荷侧的节点电压变化比率A的平方，所述无功补偿需求为负荷侧增加无功功率补偿；c：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C小于负荷侧的节点电压变化比率A的平方，所述无功补偿需求为负荷侧减少无功功率；步骤2：获取待分析时刻下待分析节点的负荷节点电压变化比率A、负荷消耗的无功功率变化比率B、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C，再基于步骤1的所述无补偿需求规则确定待分析时刻下待分析节点的无功需求。其中，步骤1中发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系式如下所示：(C-A2)(K1+K2)Vj2+(B-C)QD≥0其中，式中，A为负荷侧的节点电压变化比率，B为负荷侧消耗的无功功率变化比率，QD是扰动前负荷侧消耗的无功功率，C为扰动前系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率，Vj是扰动前负荷侧的节点电压，Bc是线路充电电容，Bij是线路电纳，Bcc是负荷侧的并联电容。本专利技术通过研究与推导得到步骤1中系统网络结构中节点发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系式，由于步骤1中的关系式取等式时为稳定状态临界状态，若现状态离稳定状态临界状态越远，则表示越利于稳定；基于该规律以及存在着(K1+K2)Vj2>0可以得到步骤1中的无功补偿需求规律，进而在实际应用中可以快速确定各个时刻各个节点对无功功率的需求，即只需要分析各个时刻负荷侧的节点电压变化比率A，负荷侧消耗的无功功率QD及其变化比率B和系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C之间的极性关系即可判断无功功率注入与稳定极限之间的相互关系。综上所述，本专利技术通过理论分析推导得到步骤1中所述的关系式，再基于步骤1中的所述的关系式得到节点处的无功补偿需求规律，最后在实际应用过程中，只需获取节点在当前时刻负荷侧的节点电压变化比率A，负荷侧消耗的无功功率变化比率B和系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C即可获知当前时刻各个节点的无功功率需求，进而指导实际电力系统运行中的无功设备投切。此外，本专利技术步骤1提供的关系式综合考虑到了系统侧输入无功功率的情况以及负荷侧的无功功率情况，更加全面地考虑到节点当前的无功情况，更符合电力系统实际，进而得到更加准确地无功需求结果。应当理解，每个节点在任意时刻都对应一组负荷侧的节点电压变化比率A，负荷侧消耗的无功功率变化比率B和系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率C，且该组值为已知量针对a类情况(C＝A2时)，负荷消耗的无功功率QD不会等于0，所以此时B-C的绝对值越大时现状态离临界稳定状态越远，将越有利于稳定。即负荷侧消耗的无功功率QD大于0时，B-C是个正数，则B-C越大越有利于稳定；负荷侧消耗的无功功率QD小于0时，B-C是个负数，负的越多越有利于稳定。无功补偿实际上影响了负荷消耗的无功功率变化率B，那么是需要提供无功补偿还是减少无功补偿，取决于B与C的相对大小，因为B-C的绝对值越大越好，越有利于稳定。针对b类情况(C>A2)，负荷侧提供的无功功率越多，越有利于系统稳定。在实际应用中只要节点出现C>A2，那么该节点就是需求增加无功功率的。针对c类情况(C<A2)，其恰好与b类情况相反，在实际应用中只要节点出现C<A2，那么该节点就是需求减少无功功率的，即本地所提供的无功功率越少，则稳定性越好。进一步优选，步骤1中发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压‑无功关联变化的无功补偿需求获取方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：基于系统网络结构中节点的电气参数关系获取发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系，再依据所述关系获取节点处的无功补偿需求规律；其中，所述无功补偿需求规律如下所示：a：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率等于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求依据当前时刻的系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率与负荷侧消耗的无功功率变化比率差值的绝对值确定，所述差值的绝对值越大系统越稳定；b：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率大于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求为负荷侧增加无功功率补偿；c：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率小于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求为负荷侧减少无功功率；步骤2：获取待分析时刻下待分析节点的负荷节点电压变化比率、负荷消耗的无功功率变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率，再基于步骤1的所述无补偿需求规则确定待分析时刻下待分析节点的无功需求。...

【技术特征摘要】
1.一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：基于系统网络结构中节点的电气参数关系获取发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系，再依据所述关系获取节点处的无功补偿需求规律；其中，所述无功补偿需求规律如下所示：a：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率等于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求依据当前时刻的系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率与负荷侧消耗的无功功率变化比率差值的绝对值确定，所述差值的绝对值越大系统越稳定；b：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率大于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求为负荷侧增加无功功率补偿；c：若当前时刻节点处系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率小于负荷侧的节点电压变化比率的平方，所述无功补偿需求为负荷侧减少无功功率；步骤2：获取待分析时刻下待分析节点的负荷节点电压变化比率、负荷消耗的无功功率变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率，再基于步骤1的所述无补偿需求规则确定待分析时刻下待分析节点的无功需求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系式如下所示：(C-A2)(K1+K2)Vj2+(B-C)QD≥0其中，式中，A为负荷侧的节点电压变化比率，B为负荷侧消耗的无功功率变化比率，QD是扰动前负荷侧消耗的无功功率，C为扰动前系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率，Vj是扰动前负荷侧的节点电压，Bc是线路充电电容，Bij是线路电纳，Bcc是负荷侧的并联电容。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1中发生扰动时负荷侧的节点电压变化比率、负荷侧消耗的无功功率及其变化比率、系统侧传输到负荷侧的无功功率变化比率之间的关系式的获取过程如下：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡臻，向萌，李晨坤，左剑，崔挺，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43