一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法技术

本发明专利技术公开了一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，其采集变电站n个时刻的无功需求量，并将n个时刻的无功需求量均作为样本，再对无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列，基于目标函数F(n,S)确认每段无功需求时间序列中样本，最后基于S段无功需求时间序列确定电容器组数以及每组电容器的容量；本发明专利技术通过上述方法精细考虑了负荷的动态变化特性，得到更加合理的电容器的容量，降低投入与切除电容器组的次数。

A method of unequal capacity grouping of shunt compensation capacitors in substations

The invention discloses a grouping method of unequal capacity of parallel compensation capacitor banks in substations, which collects the reactive demand of N times in substations, and takes the reactive demand of N times as samples, then divides n samples in the reactive demand time series curve to obtain the optimal S-section reactive demand time series, and confirms each section of reactive demand time series based on the objective function f (n, s) Finally, the number of capacitor banks and the capacity of each group of capacitors are determined based on the S-section reactive power demand time series; the method in the invention carefully considers the dynamic change characteristics of the load, obtains more reasonable capacity of the capacitor, and reduces the number of times of putting in and removing the capacitor banks.

【技术实现步骤摘要】
一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法
本专利技术属于变电站无功补偿
，具体涉及一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法。
技术介绍
变电站无功补偿的主要作用是补偿网络无功缺额和主变压器无功损耗，能够提高电能质量，减小网络损耗，使系统安全经济运行。目前有多种变电站无功补偿方式，如同步调相机、并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿装置等，其中并联电容器以运行维护简单、良好的经济性等优点被大量使用。然而由于电容器组的寿命、维护等方面的原因，其投切次数有严格的限制，因此电容器组的分组显得尤为重要。合理的电容器优化分组可以有效改善系统的电能质量，尤其是电压质量，还可以降低网络损耗，提高系统运行的经济性，通过降低电容器的投切次数可以延长设备的使用寿命。反之，可能会造成电容器组投入率低，影响无功补偿的效果。目前变电站电容器组容量分组方式主要有两种，一种是等容量分组，另一种是不等容量分组。等容量分组的特点是各组容量相同，不同电容器组之间能够相互替代，能最大程度保证各组运行时间相近，便于制定维修周期。但是运行不够灵活，能够组合的补偿容量方案较少。不等容量分组主要包括等差分组、等比分组两种形式，其特点是可以通过组合不同容量的电容器组实现多种补偿方案，适应多种负荷水平，但各电容器组运行时间差别较大，增加了运行和维护的成本，而且控制方案复杂。而电容器组容量不等容分组常用的是最优覆盖法，该方法基于无功需求的概率分布曲线，用电容器组的投入曲线拟合概率分布曲线，但是现有方法没有考虑无功需求的时序性变化，若实际的无功需求曲线波动性较大，则会造成频繁投入和切除电容器组，对设备造成不利影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，其考虑到无功需求量的时序性变化，基于变电站无功需求时序曲线并利用目标函数进行分组，使得各段序列中各自样本无功需求量的差异减小，进而得到更加合理的电容器的容量，降低投入与切除电容器组的次数。本专利技术提供的一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，包括如下步骤：S1：采集变电站n个时刻的无功需求量，并将n个时刻的无功需求量均作为样本，n为正整数；S2：对无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列，第i段无功需求时间序列中样本个数为Li，其中，基于目标函数F(n,S)确认每段无功需求时间序列中样本，目标函数F(n,S)如下：式中，Di表示第i段无功需求时间序列的样本差异特征值，所述样本差异特征值是基于无功需求时间序列中的样本计算的，并用于表示段内样本的差异程度；S3：基于步骤S2得到的S段无功需求时间序列确定电容器组数以及每组电容器的容量，电容器组数等于S；其中，计算S段无功需求时间序列中样本平均值并排序，再计算相邻两段之间样本平均值的差值，将最小的样本平均值作为一组电容器的容量，计算得到样本平均值的差值作为剩余其他组电容器的容量。进一步优选，步骤S2基于Fisher优化分割法以及递归方法对所述无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列；首先，对所述无功需求时序曲线中n个样本中前S个进行划分得到S段无功需求时间序列，初始的每段无功需求时间序列均包括一个样本；其次，基于Fisher优化分割法采用递归方法依次添加剩余样本得到n个样本对应的最优的S段无功需求时间序列，递归公式如下：其中，式中，F(S,S)分别表示S个样本对应的S段无功需求时间序列的目标函数，每次递归分段的S段结果均表示为Di，i＝1,2,...,S；Di表示第i段无功需求时间序列的样本差异特征值，Di+1,i+2表示由第i+1段和i+2段组成一个段的样本差异特征值，DS+1表示每次递归过程中将当前添加样本作为一段序列的样本差异特征值。由于将n个样本分成S段构建无功需求时间序列时，每段至少包含一个样本，则存在种不同的组合方法，若使用组合方法，计算量大；而本专利技术使用递归方法可以降低运算量。如图表1所示，若n较大时，本专利技术的递归又是更加明显。表1进一步优选，所述样本差异特征值为类直径，第i段无功需求时间序列中样本的类直径计算公式如下：其中，Di表示第i段无功需求时间序列中样本的类直径，xij表示归一化后的第i段无功需求时间序列中第j个样本，表示归一化后的第i段无功需求时间序列中样本平均值。进一步优选，采用min-max归一化方法对无功需求时间序列进行归一化处理，公式如下：式中，Xmax，Xmin分别为样本最大值和最小值，Xij为第i段无功需求时间序列中第j个样本。进一步优选，步骤S1中每个时刻的无功需求量由无功负荷与变压器的无功损耗构成，如下所示：Q＝QLoad+QT式中，Q为无功需求量，PLoad、QLoad分别为配电网的有功负荷、无功负荷，QT、XT、I0％、SN分别为变压器的无功损耗、短路电抗、空载电流、额定容量，VN为配电网的额定电压。有益效果本专利技术提供的一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法其一方面考虑到变电站无功需求动态变化特性，二方面设定了基于样本差异特征值的目标函数，使得不论针对波动性较大或较小的无功需求曲线进行分段时，得到的每段序列中样本无功需求的差异都减小，进而得到更加合理的电容器的容量，降低了投入与切除电容器组的次数，尤其是解决了波动性较大时频繁投入和切除电容器组的问题，本专利技术通过组合不同容量的电容器组实现多种补偿方案，能够适应多种负荷水平，对于改善系统的电能质量、降低网络损耗、提高系统运行的经济性有重要的意义。附图说明图1是本专利技术一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的递归计算的示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术针对变电站电容器组容量分组提供了一种考虑到无功需求的时序性变化的变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，本专利技术实施例所述方法的实现过程如下：1.确定变电站无功需求量。均匀采样一天中n个时刻的负荷有功功率、无功功率，计算n采样时刻变电站的无功需求量，其主要由无功负荷和变压器的无功损耗两部分组成，即：Q＝QLoad+QT(1)后者主要由变压器绕组损耗的无功分量和励磁绕组的无功分量组成，即：式(1)、(2)中，Q为变电站无功需求，PLoad、QLoad分别为配电网的有功负荷、无功负荷，QT、XT、I0％、SN分别为变压器的无功损耗、短路电抗、空载电流、额定容量，VN为配电网的额定电压。通过公式(1)、(2)得到变电站无功需求曲线有n个样本，本实施例基于该n个样本进行分段，其他可行的实施例中，若可以先获取到无功需求时序曲线，则可以在曲线中选取n个样本进行分段。2.对无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列。如下所示：X＝{X11,X12...X1L1；X21,X12...X2L2；...；Xi1,Xi2...XiLi；...；XS1,XS2...XSLS}式中，X表示S段无功需求时间序列构成的序列，Xij为第i段无功需求时间序列中第j个样本，Li为第i段无功需求时间序列中样本个数，且其中，本实施例中S值是预先设定的，其根据实际需求以及设定的最大日投切次数来设置的，本专利技术对此不进行具体的限定。从上述可知，S是已知量，故本实施例中上述步骤是为了得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：采集变电站n个时刻的无功需求量，并将n个时刻的无功需求量均作为样本，n为正整数；S2：对无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列，第i段无功需求时间序列中样本个数为Li，

【技术特征摘要】
1.一种变电站并联补偿电容器组不等容量分组方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：采集变电站n个时刻的无功需求量，并将n个时刻的无功需求量均作为样本，n为正整数；S2：对无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列，第i段无功需求时间序列中样本个数为Li，其中，基于目标函数F(n,S)确认每段无功需求时间序列中样本，目标函数F(n,S)如下：式中，Di表示第i段无功需求时间序列的样本差异特征值，所述样本差异特征值是基于无功需求时间序列中的样本计算的，并用于表示段内样本的差异程度；S3：基于步骤S2得到的S段无功需求时间序列确定电容器组数以及每组电容器的容量，电容器组数等于S；其中，计算S段无功需求时间序列中样本平均值并排序，再计算相邻两段之间样本平均值的差值，将最小的样本平均值设置为一组电容器的容量，计算得到样本平均值的差值设置为剩余其他组电容器的容量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2基于Fisher优化分割法以及递归方法对所述无功需求时序曲线中n个样本进行划分得到最优的S段无功需求时间序列；首先，对所述无功需求时序曲线中n个样本中前S个进行划分得到S段无功需求时间序列，初始的每段无功需求时间序列均包括一个样本；其次，基于Fisher优化分割法采用递归方法依次添加剩余样本得到n个样本对应的最优的S段无...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，宁志毫，邓威，葛强，
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