一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法，首先根据设备厂商或者现场测试得到的数据，获得10kV母线侧的电压、有功功率和无功功率数据；按照季度选取母线电压、有功功率和无功功率的典型数据；以剩余无功电量最小为目标函数，以无功不倒送、无功补偿器投切次数和投切间隔作为约束条件，采用改进的粒子群算法进行优化求解，确定无功补偿装置分组和容量的最佳方案，建立综合损耗、投资、位置三因素的加权综合评估系数，比较各个优化方案下的综合优化评估系数，选取综合优化评估系数最小的方案作为最佳方案，实现无功补偿优化。上述方法能够提高功率因数与电压水平，在保证供用电设备安全稳定运行的同时，提高电网运行经济性和可靠性。经济性和可靠性。经济性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统电能质量治理
，尤其涉及一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法。

技术介绍

[0002]电力系统无功不足会使系统功率因数下降，进而增加供电线路的损耗，降低发、供电设备的利用率，当功率因数低于国标时，电力公司会对其进行罚款甚至停电，目前采用配备无功补偿装置的手段达到提高功率因数的目的。当前电力网络通常选用变电站集中补偿的方法，在10kV母线侧进行无功补偿，补偿设备有静止无功补偿器(SVC)、并联电容器、同步调相机以及静止同步补偿器(STATCOM)等。变电站无功补偿的优化涉及多方面，包括无功补偿装置类型、无功补偿容量、安装地点、分组，以期补偿过后母线电压升高，功率因数增大，使电能质量相关指标得到了有效改善，确保系统的安全运行。
[0003]而现有技术在变电站无功补偿方案制定过程中会遇到各种问题，首先是历史数据的选取，考虑电力用户一般具有季节性，不同季节电力用户的负荷性质以及用电量一般均有所不同，所以严格条件下需以整年的无功运行历史数据作为无功优化数据基础，但庞大的历史数据无疑增大无功补偿优化难度，使无功补偿方案制定复杂化；其次是无功补偿容量和分组的选取，无功补偿容量越大，投资越大；分组越多，投切开关多，降低无功补偿方案的经济性和安全可靠性；再次要保证无功功率不倒送，无功补偿量大于无功需求时，多余的无功会倒送电网，但在计算功率因数时却是“倒送正记”，会使功率因数下降进而带来一系列的危害；另外还需要考虑无功补偿器日投切次数限制，投切过程中产生的过电压和冲击电流等一方面威胁电网的安全稳定运行，一方面加速电容器的绝缘老化、容量衰减，缩短电容器的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法，该方法能够提高功率因数与电压水平，在保证供用电设备安全稳定运行的同时，提高电网运行经济性和可靠性。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法，所述方法包括：
[0007]步骤1、根据设备厂商或者现场测试得到的数据，获得10kV母线侧的电压、有功功率和无功功率数据；
[0008]步骤2、选取一年中母线电压、有功功率和无功功率的典型数据，数据选取按照每个季度最少选择一周时间长度的数据序列；
[0009]步骤3、以剩余无功电量最小为目标函数，以无功不倒送、无功补偿装置投切次数和投切时间间隔作为约束条件，采用改进的粒子群算法进行优化求解，获得无功补偿装置分组和容量的优化方案；
[0010]步骤4、建立综合损耗、投资、位置三因素的加权综合评估系数，比较各个优化方案下的综合优化评估系数，选取系数最小的方案作为最佳方案，实现无功补偿优化。
[0011]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法能够提高功率因数与电压水平，在保证供用电设备安全稳定运行的同时，提高电网运行经济性和可靠性。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0013]图1为本专利技术实施例提供的基于变电站运行数据的无功补偿优化方法流程示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例中电压、有功功率和无功功率典型数据运行曲线；
[0015]图3为本专利技术所举实例中改进粒子群算法迭代过程示意图；
[0016]图4为本专利技术所举实例中无功补偿效果展示图；
[0017]图5为本专利技术所举实例中无功补偿装置控制策略效果展示图。
具体实施方式
[0018]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0019]如图1所示为本专利技术实施例提供的基于变电站运行数据的无功补偿优化方法流程示意图，所述方法包括：
[0020]步骤1、根据设备厂商或者现场测试得到的数据，获得10kV母线侧的电压、有功功率和无功功率数据；
[0021]步骤2、选取一年中母线电压、有功功率和无功功率的典型数据，数据选取按照每个季度最少选择一周时间长度的数据序列；
[0022]步骤3、以剩余无功电量最小为目标函数，以无功不倒送、无功补偿装置投切次数和投切时间间隔作为约束条件，采用改进的粒子群算法进行优化求解，获得无功补偿装置分组和容量的优化方案；
[0023]在该步骤中，剩余无功电量的计算公式为：
[0024][0025]式中，kvarh1为补偿后剩余的无功电量；N为采样点数；Q1为补偿后的无功功率；t
inter
为采样时间间隔。
[0026]具体实现中，无功补偿装置的无功补偿投切按照如下原则进行：
[0027](1)无功不倒送
[0028]无功不倒送要求无功补偿装置补偿的无功功率不超过变电站原始的无功功率数
据，且变电站无功功率为负时不补偿，所以若变电站原始的无功功率数据大于等于无功补偿装置补偿的最大容量，则对这些数据采取最大容量进行补偿；筛选之后，若变电站原始的无功功率数据大于等于无功补偿装置补偿的次大容量，则对这些数据采取次大容量进行补偿；依次筛选
……
；最后，若变电站无功功率为负时，则无功补偿装置进行补偿；
[0029](2)投切时间间隔至少30min
[0030]因为切除的无功补偿装置要在30min之后才能完成充放电的过程，才不会对下一次投入产生影响；所以要求每组无功补偿装置在30min之内不能连续投切，30min内，若无功补偿装置在第一数据采样点处于投入状态、在下一数据采样点处于切除状态且在此后的剩余时间内有处于投入的状态，则在此后的剩余时间内使无功补偿装置均处于切除状态，故投切时间间隔应满足如下条件：
[0031]T
interval
≥30min
[0032]式中，T
interval
为无功补偿器投切时间间隔；
[0033](3)无功补偿装置投切次数小于上限原则
[0034]无功补偿装置频繁投切会损坏投切开关，降低电容器使用寿命，因此需要对每组无功补偿装置每天的最大投切次数进行约束，假设次数为b，投入和切除均为无功补偿装置的投切动作，首先找到无功补偿装置每天投入的次数，若该次数小于等于b/2
‑
1，则保持原有投切策略，否则找到无功补偿装置每天状态变化点的下标；再基于此找到无功补偿装置每天的工作区间，对这些工作区间的长度进行排序；最后因为有的工作区间可能会贯穿两天，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变电站运行数据的无功补偿优化方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据设备厂商或者现场测试得到的数据，获得10kV母线侧的电压、有功功率和无功功率数据；步骤2、选取一年中母线电压、有功功率和无功功率的典型数据，数据选取按照每个季度最少选择一周时间长度的数据序列；步骤3、以剩余无功电量最小为目标函数，以无功不倒送、无功补偿装置投切次数和投切时间间隔作为约束条件，采用改进的粒子群算法进行优化求解，获得无功补偿装置分组和容量的优化方案；步骤4、建立综合损耗、投资、位置三因素的加权综合评估系数，比较各个优化方案下的综合优化评估系数，选取系数最小的方案作为最佳方案，实现无功补偿优化。2.根据权利要求1所述基于变电站运行数据的无功补偿优化方法，其特征在于，在步骤3中，剩余无功电量的计算公式为：式中，kvarh1为补偿后剩余的无功电量；N为采样点数；Q1为补偿后的无功功率；t
inter
为采样时间间隔；无功补偿装置的无功补偿投切按照如下原则进行：(1)无功不倒送无功不倒送要求无功补偿装置补偿的无功功率不超过变电站原始的无功功率数据，且变电站无功功率为负时不补偿，所以若变电站原始的无功功率数据大于等于无功补偿装置补偿的最大容量，则对这些数据采取最大容量进行补偿；筛选之后，若变电站原始的无功功率数据大于等于无功补偿装置补偿的次大容量，则对这些数据采取次大容量进行补偿；依次筛选
……
；最后，若变电站无功功率为负时，则无功补偿装置进行补偿；(2)投切时间间隔至少30min因为切除的无功补偿装置要在30min之后才能完成充放电的过程，才不会对下一次投入产生影响；所以要求每组无功补偿装置在30min之内不能连续投切，30min内，若无功补偿装置在第一数据采样点处于投入状态、在下一数据采样点处于切除状态且在此后的剩余时间内有处于投入的状态，则在此后的剩余时间内使无功补偿装置均处于切除状态，故投切时间间隔应满足如下条件：T
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明星，文一，潘丽珠，徐斌，程石，仇茹嘉，郑国强，赵瀚，葛江红，纪陈云，彭锦，曹薇薇，胡文超，刘锋，郑浩，张征凯，倪静怡，彭涛，高敏，倪正，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院安徽新力电业科技咨询有限责任公司安徽安大清能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：