基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法。本发明专利技术基于实际电网运行方式数据，结合变电站模型参数，首先通过分析主变有功负载率、负荷功率因数对变电站无功平衡的影响；并计算出变电站相应的线充比率、极限线充比率和下级极限电缆长度，评估变电站感性无功充裕度；在此基础上，计算出变电站感性无功补偿需求容量，确定变电站感性无功配置方案。本发明专利技术的方法可用于变电站规划设计以及实际在运变电站低谷运行方式下感性无功充裕度分析，提供变电站感性无功配置方案，保障低谷方式下电网无功分层分区平衡和提升电网安全稳定水平。

Substation Inductive Reactive Power Adequacy Evaluation Method Based on Line Charge Ratio

The invention discloses an evaluation method of inductive reactive power adequacy of substation based on line charge ratio. Based on the actual operation mode data of power grid and combined with the parameters of substation model, the present invention first analyzes the influence of active load ratio and load power factor of main transformer on reactive power balance of substation, calculates the corresponding line charge ratio, limit line charge ratio and lower limit cable length of substation, evaluates the inductive reactive power adequacy of substation, and calculates the inductive reactive power adequacy of substation on this basis. Reactive power compensation demand capacity, determine the substation inductive reactive power allocation scheme. The method of the invention can be used for substation planning and design, as well as for the analysis of the inductive reactive power adequacy in the actual operation mode of the low valley of the substation, providing a scheme for the allocation of the inductive reactive power of the substation, ensuring the hierarchical and zonal balance of the reactive power of the power grid under the low valley mode, and improving the security and stability level of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法
本专利技术涉及电力系统无功分层分区平衡、电网安全稳定领域，具体地说是一种基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，特别适用于110千伏变电站规划设计及在运变电站低谷运行方式下的感性无功充裕度分析。
技术介绍
随着配电网“上改下”工程的积极推进，城市中心110千伏变电站进出线电缆的增多，其相对较大的电缆线路充电功率将引起电压升高、网损增加从而影响供电质量、用户用电安全和电网稳定运行。春节期间是电网高电压、高功率因数且无功倒送情况最严重的时段，负荷的下降将对区域电网及具体变电站的无功平衡造成影响从而产生变电站主变高压侧无功倒送的情况。根据浙江电网春节期间无功平衡情况反映，目前110千伏层面无功电压运行方面主要问题包括两个方面：1)春节低谷期间下电网局部区域或部分变电站因下级电力线路充电功率过剩而存在主变无功倒送问题和主变高压侧功率因数过高；2)春节低谷期间电网局部区域或部分变电站因负载率过低或负荷功率因数偏高而导致主变无功倒送和高压侧功率因数过高。当前110千伏变电站的设计规划未考虑感性无功补偿配置，无功补偿装置的最终目标是调节系统电压、降低网损，避免无功功率输送引起母线电压的大幅下降或上升，确保其在规程规定的合理范围内。《配电网规划设计技术导则》中规定如下了110千伏及以下电网应考虑网络结构、电缆所占比例、主变负载率以及负荷功率因数条件，对于电缆化率高的地区应考虑配置适当容量的感性无功补偿装置，确保在低谷负荷时不向系统倒送无功。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其以变电站典型设计模型为基础，结合电网实际运行状况中影响无功倒送的关键因素主变负载率与负荷功率因数，研究具体变电站在春节低谷期间的无功倒送情况，计算得到感性无功充裕度指标线充比率与下级电缆长度，评估变电站感性无功充裕度并探讨该变电站无功配置需求及方案。为此，本专利技术采用的技术方案如下：基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其步骤包括：第一步，确定目标变电站模型参数，选定网架结构、主变台数及容量、变电站供区内配变台数及容量、下辖下级电缆线路类型及长度；第二步，根据目标变电站低谷运行方式数据，构建计算模型，确定计算前提条件；若计算模型数据完整有效，则转至第三步，否则转至第一步；第三步，设定低谷运行方式下目标变电站主变高压侧功率因数上限值；第四步，考虑已配置感性无功补偿容量，分析主变无功倒送的关键因素主变有功负载率、负荷功率因数对主变无功下送容量的影响，计算变电站主变下送无功容量与感性无功充裕度评价指标，即线充比率、极限线充比率和下级极限电缆长度；第五步，开展感性无功充裕度分析，若变电站线充比率小于极限线充比率，则转至第七步，否则转至第六步；第六步，根据线充比率与极限线充比率，计算变电站的感性无功补偿需求容量，形成以主变负载率和负荷功率因素为关键因素的无功配置补偿方案，转至第四步；第七步，输出感性无功充裕度评估分析及相应的感性无功补偿方案。本专利技术的方法可用于变电站规划设计以及实际在运变电站低谷运行方式下感性无功充裕度分析，提供变电站感性无功配置方案，保障低谷方式下电网无功分层分区平衡和提升电网安全稳定水平。进一步地，第三步中，目标变电站主变高压侧功率因数上限值设为1时得到的感性无功充裕度评价指标极限线充比，其为主变高压侧恰好不发生无功倒送时的极限线充比。进一步地，第四步中，变电站线充比率定义为变电站片区内下级电缆线路产生的充电功率占主变容量的比率；极限线充比率定义为要求主变高压侧无功下送功率因数不大于上限值所对应的下级电缆线路最大充电比；极限电缆长度表示目标变电站在某一运行方式下主变高压侧功率因数恰为上限值时所应的下级电缆线路总长度。进一步地，第四步中，影响变电站感性无功充裕度的关键因素为负荷功率因数与主变有功负载率，高负荷功率因数及低主变有功负载率易导致变电站感性无功充裕度不足。进一步地，第六步中，由变电站的线充比率与极限线充比率之差即得变电站感性无功补偿需求容量。进一步地，第五步中，变电站线充比率小于极限线充比率或变电站下级电缆长度小于下级极限电缆长度时，变电站感性无功充裕；反之，变电站需要考虑进行感性无功补偿，存在无功缺额。进一步地，第五步中，针对规划设计待建变电站，极限电缆长度与规划设计下级电缆长度比较判断变电站低谷方式下主变高压侧功率因数是否满足要求；针对实际在运变电站，极限电缆长度与实际下级电缆长度比较判断主变无功发生倒送的具体原因。进一步地，第六步中，变电站配置感性无功补偿后，能有效增大感性无功充裕度评价指标极限线充比率和增加感性无功充裕度评价指标极限电缆长度。进一步地，第一步中，所述的网架结构包括变电站进出线回路数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1.流程简单、计算快速，提出的极限线充比率和极限电缆长度可用于评价变电站感性无功充裕度，有效应用于变电站规划设计感性无功配置需求计算和在运变电站感性无功充裕度分析，两项评价指标数值越大意味着该地区的感性无功更为充裕。2.针对规划设计中待建变电站，极限电缆长度与规划设计下级电缆长度比较可以判断变电站春节期间主变高压侧功率因数是否满足要求。通过评估待建变电站春节期间日低谷有功负载率，统计配变高压侧功率因数，继而得出待建变电站充裕度评价指标；通过规划下级电缆长度计算得出实际线充比率，两者比较判断在低谷负荷期间是否满足主变高压侧功率因数管理要求，若不满足功率因数要求，计算得到感性无功缺额，为感性无功配置方案提供参考。3.针对在运变电站，极限电缆长度与实际下级电缆长度比较可以判断主变无功倒送具体原因。通过在运变电站低谷运行方式下有功负载率数据，统计配变高压侧功率因数，得出在运变电站充裕度评价指标。若实际下级电缆长度大于计算得出的极限电缆长度，说明无功倒送主要是由于实际下级电缆长度过长而导致；若实际下级电缆长度小于计算得出的极限电缆长度，且主变高压侧发生无功倒送情况，说明无功倒送主要是由于负荷侧配变高压侧功率因数没有达到管理要求而导致。附图说明图1是本专利技术实施例的流程框图；图2是本专利技术实施例中10千伏变电站无功平衡基础模型图。具体实施方式随着配电网电缆线路的增多，其相对较大的电缆线路充电功率将引起电压升高、网损增加，从而影响供电质量、用户用电安全和电网稳定运行。低谷运行方式下特别是春节期间，是电网高电压高功率因数、无功倒送情况最严重的时段，负荷的下降将对区域电网及具体变电站的无功平衡造成影响，从而使变电站主变高压侧发生无功倒送的情况。基于上述原因，本专利技术提供一种基于线充比率的110千伏变电站感性无功充裕度计算方法，总体流程框图如图1所示。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。第一步：确定目标变电站模型参数，参考《国家电网公司输变电工程通用设计-110(66)kV智能变电站模块化建设》，具体确定主变容量及台数、主变短路电压百分比、主变空载电流百分比、变电站进出线回路数、变电站下级配变容量及台数、变电站下级电缆线路长度及型号、供区内已配置感性无功补偿装置容量。第二步：根据目标变电站或区域电网运行方式数据，即主变负荷、配变高压侧功率因数数据，构建计算模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其特征在于，包括步骤：第一步，确定目标变电站模型参数，选定网架结构、主变台数及容量、变电站供区内配变台数及容量、下辖下级电缆线路类型及长度；第二步，根据目标变电站低谷运行方式数据，构建计算模型，确定计算前提条件；若计算模型数据完整有效，则转至第三步，否则转至第一步；第三步，设定低谷运行方式下目标变电站主变高压侧功率因数上限值；第四步，考虑已配置感性无功补偿容量，分析主变无功倒送的关键因素主变有功负载率、负荷功率因数对主变无功下送容量的影响，计算变电站主变下送无功容量与感性无功充裕度评价指标，即线充比率、极限线充比率和下级极限电缆长度；第五步，开展感性无功充裕度分析，若变电站线充比率小于极限线充比率，则转至第七步，否则转至第六步；第六步，根据线充比率与极限线充比率，计算变电站的感性无功补偿需求容量，形成以主变负载率和负荷功率因素为关键因素的无功配置补偿方案，转至第四步；第七步，输出感性无功充裕度评估分析及相应的感性无功补偿方案。

【技术特征摘要】
1.基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其特征在于，包括步骤：第一步，确定目标变电站模型参数，选定网架结构、主变台数及容量、变电站供区内配变台数及容量、下辖下级电缆线路类型及长度；第二步，根据目标变电站低谷运行方式数据，构建计算模型，确定计算前提条件；若计算模型数据完整有效，则转至第三步，否则转至第一步；第三步，设定低谷运行方式下目标变电站主变高压侧功率因数上限值；第四步，考虑已配置感性无功补偿容量，分析主变无功倒送的关键因素主变有功负载率、负荷功率因数对主变无功下送容量的影响，计算变电站主变下送无功容量与感性无功充裕度评价指标，即线充比率、极限线充比率和下级极限电缆长度；第五步，开展感性无功充裕度分析，若变电站线充比率小于极限线充比率，则转至第七步，否则转至第六步；第六步，根据线充比率与极限线充比率，计算变电站的感性无功补偿需求容量，形成以主变负载率和负荷功率因素为关键因素的无功配置补偿方案，转至第四步；第七步，输出感性无功充裕度评估分析及相应的感性无功补偿方案。2.根据权利要求1所述的基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其特征在于，第三步中，目标变电站主变高压侧功率因数上限值设为1时得到的感性无功充裕度评价指标极限线充比，其为主变高压侧恰好不发生无功倒送时的极限线充比。3.根据权利要求1所述的基于线充比率的变电站感性无功充裕度评价方法，其特征在于，第四步中，变电站线充比率定义为变电站片区内下级电缆线路产生的充电功率占主变容量的比率；极限线充比率定义为要求主变高压侧无功下送功率因数不大于上限值所对应的下级电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博文，华文，楼伯良，周华，宣晓华，陆承宇，孙维真，王蕾，邓晖，赵一琰，王龙飞，陈峰，叶琳，石博隆，张思，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，国网浙江省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33