一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法技術

本發明專利技術提供一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，以解決當前電網自動電壓控制中因關口無功的控制范圍固定而無法適應電網運行特性動態變化的問題。其具體步驟為：首先，采集地區電網線路和主變壓器參數、送電端電壓數據；其次，計算主變壓器不同負載率時系統有功損耗的最小值、關口無功的優化區間以及相對應的關口功率因數變化范圍；最后，考慮變壓器輕、重載時的關口功率因數約束，分別得出不同工況下關口無功的控制范圍。本發明專利技術提出了單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，能使關口無功的優化控制范圍動態適應電網負荷水平的變化，促進系統的無功平衡和節能降耗。

【技術實現步驟摘要】
一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法
本專利技術涉及電力系統關口無功控制方法，特別涉及一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法。
技術介紹
隨著電網規模的不斷擴大，電網運行的安全性、可靠性和經濟性問題已變得越發突出，而傳統對整個復雜大電網建模后進行集中優化的方法不僅可行性低而且控制效果也較差。相比較而言，基于變電站本地電氣信息、追求無功就地平衡的VQC控制策略，由于建模要求不高、信息交互量少、控制算法簡單，目前在AVC變電站側的無功電壓控制中得到了廣泛的應用。然而，該方法存在一個明顯的問題：對于關口無功功率區間的設定常常是根據以往的運行經驗而缺少理論依據的指導，也沒有考慮電網元件參數不同及運行特性變化對無功控制需求的差異性，這會導致系統運行的安全性(涉及到動態無功儲備的充裕性、電壓幅值的合格率等)、可靠性(避免設備的頻繁調節)和經濟性(降低運行功率損耗)往往不能得到協調優化。本專利技術提出了一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，針對該系統不同的運行工況給出相適應的關口無功控制范圍，從而避免了因電網負荷水平變化而引起的關口無功上下限值設定不合理的問題。同時該整定方法不僅適用于單線單變也可推廣到其他更加復雜的接線方式如：單線雙變、雙線三變以及鏈型接線和T型接線等等，具有較強的工程應用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決因電網負荷水平的變化而導致的關口無功控制范圍不合理的問題，提出一種單相電變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，具體技術方案如下。一種單相電變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，包括以下步驟：(1)采集線路的電阻r、電抗x、節點電納B、變壓器的容量SN、空載損耗P0、負載損耗Pk、短路電壓百分值Uk％、空載電流百分值I0％及其送電端電壓Ua；(2)選擇變壓器負載率β＝10％、40％和70％三種水平代表負荷較輕狀態1、負荷中等狀態2和負荷較重狀態3，采用作圖法分別求取三種負荷狀態下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；計算最優網損偏移量ΔPL；(3)分別計算三種負荷狀態下關口無功QH的優化區間以及相應的關口功率因數變化范圍(4)判斷是否滯后，若滿足，則β<40％時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則β<40％時關口無功的控制范圍為：(5)判斷是否不小于0.95，若滿足，則β≥40％時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則β≥40％時的關口無功的控制范圍為：所述的為時的關口無功功率。進一步地，所述的步驟(2)中不同負載率下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin以及最優網損偏移量ΔPL根據以下方法獲得:當送電端電壓Ua已知時，線路和變壓器的有功損耗之和PL可表示為：PL=△PT+△Pl(1)，式(1)至(8)包含變量：變壓器有功損耗ΔPT；線路有功損耗ΔPl；受電端電壓Ub；變壓器無功損耗ΔQT；負荷視在功率SD；負荷有功功率PD；負荷無功功率QD；負荷功率因數根據式(1)至(4)可知當系統中網絡元件參數和有功負荷給定時，可以通過改變關口無功QH的量求得PL隨關口無功QH變化而變化的U型曲線，該曲線的最低點便為PL的最小值PLmin，此確定PLmin的方法即為作圖法，所述的最優網損偏移量ΔPL為不同負載率下關口無功優化區間內各點所對應的有功損耗PL相對于最小值PLmin的最大增量，可由式(9)獲得：ΔPL＝α％PLmin3·····(9)，式(9)包含變量：變壓器負載率β＝70％時線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin3；根據系統重載運行時的節能要求人工設定的常數α％。進一步地，所述步驟(3)中不同負載率下關口無功QH的優化區間可以通過以下方法獲得：當系統中網絡元件參數和有功負荷給定時，線路和變壓器的有功損耗之和PL可看做關口無功QH的一元函數，且通過改變關口無功QH的量可求得PL隨關口無功QH變化而變化的U型曲線，從該曲線中可以確定PL的最小值PLmin，根據給定的最優網損偏移量ΔPL，劃出PLmin與ΔPL之和的等值線與U型曲線相交于兩點，兩交點的橫坐標中較大和較小者分別對應關口無功優化區間的上、下限值。進一步地，所述的步驟(4)、(5)的實施過程是：(1)判斷是否滯后：若滿足，則變電站輕載時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則變電站輕載時關口無功的控制范圍為：(2)判斷是否不小于0.95：若滿足，則變電站非輕載時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則變電站非輕載時關口無功的控制范圍為：所述的為時的關口無功功率；其中，以變壓器負載率β＝40％作為變電站輕載與非輕載的分界點。與現有技術相比，本專利技術有以下優點：(1)考慮了電網運行特性變化對關口無功控制的影響，能夠針對不同的運行工況制定出相適應的關口無功控制范圍。(2)所提出關口無功控制范圍動態整定方法，不僅考慮了變壓器輕、重載時關口功率因數的控制要求，也能夠在滿足系統運行經濟性的同時避免低壓側無功補償裝置的頻繁動作。附圖說明圖1是單線單變接線方式中關口無功控制范圍動態整定方法流程圖。圖2是某負載率下關口無功優化區間示意圖。圖3是某110kV電網單線單變接線方式示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實例對本專利技術的具體實施作進一步說明，但本專利技術的實施和保護不限于此。如圖1，一種單線單變接線方式中關口無功控制范圍動態整定方法，包括以下步驟：(1)采集線路的電阻r、電抗x、節點電納B、變壓器的容量SN、空載損耗P0、負載損耗Pk、短路電壓百分值Uk％、空載電流百分值I0％及其送電端電壓Ua；(2)選擇變壓器負載率β＝10％、40％和70％三種水平代表負荷較輕狀態1、負荷中等狀態2和負荷較重狀態3，采用作圖法分別求取三種負荷狀態下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；計算最優網損偏移量ΔPL；如圖2所示，圖中虛線和點劃線分別表示變壓器損耗和線路損耗、實線代表總損耗(變壓器與線路損耗之和)，由于兩組數值差別較大，為了表示方便采用主副縱坐標軸表示。由圖可知，當系統各參數給定時，線路和變壓器的有功損耗之和PL可看做關口無功QH的一元函數，且通過改變關口無功QH的量可求得總損耗PL隨關口無功QH變化而變化的U型曲線，其中PLmin即為該曲線最低點所對應的總損耗值，最優網損偏移量ΔPL可由下式獲得：ΔPL＝α％PLmin3式中，PLmin3為變壓器負載率β＝70％時線路和變壓器有功損耗之和的最小值；α％為根據系統重載運行時的節能要求人工設定的常數；(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，其特征在于包括以下步驟：(1)采集線路的電阻r、電抗x、節點電納B、變壓器的容量SN、空載損耗P0、負載損耗Pk、短路電壓百分值Uk％、空載電流百分值I0％及其送電端電壓Ua；(2)選擇變壓器負載率β＝10％、40％和70％三種水平代表負荷較輕狀態1、負荷中等狀態2和負荷較重狀態3，采用作圖法分別求取三種負荷狀態下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；計算最優網損偏移量ΔPL；(3)分別計算所述三種負荷狀態下關口無功QH的優化區間以及相應的關口功率因數變化范圍(4)判斷是否滯后，若滿足，則β<40％時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則β<40％時關口無功的控制范圍為：(5)判斷是否不小于0.95，若滿足，則β≥40％時關口無功的控制范圍為：若不滿足，則β≥40％時的關口無功的控制范圍為：所述的為時的關口無功功率。

【技術特征摘要】
1.一種單線單變接線方式下關口無功控制范圍動態整定方法，其特征在于包括以下步驟：(1)采集線路的電阻r、電抗x、節點電納B、變壓器的容量SN、空載損耗P0、負載損耗Pk、短路電壓百分值Uk％、空載電流百分值I0％及其送電端電壓Ua；(2)選擇變壓器負載率β＝10％、40％和70％三種水平代表負荷較輕狀態1、負荷中等狀態2和負荷較重狀態3，采用作圖法分別求取三種負荷狀態下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin1、PLmin2、PLmin3；計算最優網損偏移量ΔPL；不同負載率下線路和變壓器有功損耗之和的最小值PLmin以及最優網損偏移量ΔPL，根據以下方法獲得：當送電端電壓Ua已知時，線路和變壓器的有功損耗之和PL可表示為：PL＝ΔPT+ΔPl…………………………………………(1)，式(1)至(8)包含變量：變壓器有功損耗ΔPT；線路有功損耗ΔPl；受電端電壓Ub；變壓器無功損耗ΔQT；負荷視在功率SD；負荷有功功率PD；負荷無功功率QD；負荷功率因數根據式(1)至(4)可知當系統中網絡元件參數和有功負荷給定時，可以通過改變關口無功QH的量求得PL隨關口無功QH變化而變化的U型曲線，該曲線的最低點便為PL的最小值PLmin，此確定PLmin的方法即為作圖法；所述的最優網損偏移量ΔPL為不同負載率下關口無功優化區間內各點所對應的有功損耗PL相對于最小值P...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張勇軍，羿應棋，李欽豪，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44