110kV变电站无功补偿分类配置方法
【专利摘要】本发明提供110kV变电站无功补偿分类配置方法，首先设定以1座220kV变电站的供电区域为研究单元，根据各供电区域的无功电压特性将110kV配电网进行分类，所划分的每一种类型分别选取若干个典型片区构建仿真模型，分别计算各典型片区在大方式、小方式下的优化补偿率，归纳出110kV变电站分类无功补偿配置原则，指导110kV变电站进行最优无功补偿配置。本发明提出110kV变电站分类无功补偿配置方法，针对不同类型的变电站给出了不同的无功补偿配置区间，对于含分布式电源的变电站还提出了容性/感性搭配配置的补偿方式，改变了传统的一刀切配置方式，能直观有效地指导同类110kV变电站的无功补偿配置。
【专利说明】110kV变电站无功补偿分类配置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及IlOkV配电网无功补偿容量配置规划技术，具体涉及IlOkV变电站无功补偿分类配置方法。
【背景技术】
[0002]近些年来，在发达国家中发生了多起由于系统内无功功率不足，当系统遭到扰动后使电压低于临界电压，产生电压崩溃，从而导致系统因失去同步而瓦解的灾难性事故，造成了巨大的损失；另外，由于电网的不断完善，城市电缆化率提高，负荷峰谷差扩大，使得小运行方式下无功过剩，电压偏高的情况日益突出。这两种极端的无功电压不平衡情况的出现，进一步引起了世界各国对无功优化问题的广泛关注。
[0003]在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。无功补偿设备是直接调整功率因数的一个有效手段，无功补偿配置的合理性是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。
[0004]目前，国内关于IlOkV配电网的无功补偿配置制定的规程标准较为粗放，对配置对象的实际情况缺乏具体指导。相关原则、规范中，对于IIOkV变电站的无功补偿一般只做出了如下规定:容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%?30%配置。按此原则进行无功补偿配置，没有进行优化分析，影响了无功配置的合理性与经济性。一方面给定范围偏大，在变电站的规划、设计阶段，基本取决于规划、设计人员的经验值，带有一定的主观性；另一方面，没有对配置对象的特性进行区别，由于电网在电源分布、负荷水平等方面存在差异，无功电压特性不同，对无功补偿的需求也不同
[0005]因此，迫切需要对现有的IlOkV配电网无功配置原则进行分类细化，细化的原则只需利用有限的数据资料对IlOkV变电站进行分类，即可对其无功补偿容量做出更具体也更适合的配置方案，从而提高电网稳定性，保证电压质量和降低网损，解决目前IlOkV配网无功补偿配置实行一刀切的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供IlOkV变电站无功补偿分类配置方法，以I座220kv变电站的供电区域为研究单元，根据各供电区域的无功电压特性将IlOkV配电网划分为4类，对每种类型分别选取若干典型片区构建模型进行仿真分析，进而计算出各片区不同运行方式下的优化补偿率，归纳出IlOkV变电站分类的无功补偿配置原则，指导IlOkV配电网进行最优无功补偿配置。本发明提出IlOkV变电站无功补偿分类配置方法，不同类型的变电站给出了不同的无功补偿配置区间，对于有分布式电源接入的变电站还提出了容性/感性搭配配置的补偿方式，改变了传统的一刀切配置方式，能直观有效地指导同类相似IlOkV变电站的无功补偿配置，具体技术方案如下。
[0007]IlOkV变电站无功补偿分类配置方法，其包括以下步骤:[0008](I)以片区为分类单元对IlOkV配电网的无功补偿进行分类配置，一个片区包括I座220kV变电站供电区域内的IlOkV网络；
[0009](2)根据片区的不同无功电压特性，将IlOkV配电网分为4类:负载较重的纯受端片区(饱和负载率>50%)、负载较轻的纯受端片区(饱和负载率〈50%)、含水电的片区、含风电的片区；
[0010](3)对每类片区均选取若干个典型片区，选取方法按特征步骤(2)的分类说明，对所选取的每个典型片区分别进行仿真，通过无功优化算法求解IlOkV变电站在不同运行方式下无功配置的优化补偿率；
[0011](4)根据优化计算所得的各类片区中IlOkV变电站的优化补偿率，得出不同片区类型的IlOkV变电站的无功补偿配置区间；
[0012](5)把要进行无功配置的片区按照步骤(2)来进行归类，并根据归类结果对应的无功补偿配置区间对该片区进行无功配置。
[0013]进一步地，步骤(I)所述的以片区为研究单元，即以I座220kV变电站供电区域内的IlOkV网络为研究单元，无功优化过程既满足就地平衡的需要，又兼顾区域性优化补偿的需求。
[0014]进一步地，步骤(2)所述的片区的不同无功电压特性包括:电源接入情况，总体负荷水平高低。负荷较重的纯受端片区特点为:片区内无电源接入，负荷较重；负荷较轻的纯受端片区:片区内无电源接入，负荷较轻；含水电片区:片区有小水电接入；含风电片区:片区有风电接入。
[0015]上述方法中，步骤(4)除了提出不同类型片区的变电站有不同的无功补偿配置区间之外，还提出了有分布式电源接入的变电站要实行容性和感性分别配置。
[0016]本发明中无功补偿分类配置过程:
[0017]一般情况下，IlOkV配电网无功电压特性存在差异，无功补偿的需求相应也有所差异；而对于特征接近的同类型片区，其无功优化补偿量则大致接近。通过将不同特性的IlOkV配电网进行分类，并分别选取若干个片区进行不同运行方式下的无功优化计算，总结同类片区无功配置的相同点和不同类片区的异同点，从而归纳出各类IIOkV变电站无功配置原则，此过程称为IIOkV变电站无功补偿分类配置。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0019](I)本发明将配置对象IlOkV变电站划分4类，对不同无功电压特性的变电站提出了不同的无功配置原则；
[0020](2)本发明针对划分的不同类型的IlOkV变电站的无功补偿配置，给出了比现存的原则、规范条款中更为细化的配置原则；
[0021](3)本发明提出了容性/感性搭配配置的补偿方式。
[0022](4)本发明在部分地区可以实现减少投资，避免浪费；并且增强部分变电站的调控能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的方法流程图。
[0024]图2为计算实例网架结构图。[0025]图3为夏丰大方式无功优化前后母线电压对比。
[0026]图4为冬枯小方式无功优化前后母线电压对比。
[0027]图5为夏枯大方式无功优化前后母线电压对比。
[0028]图6为夏丰小方式无功优化前后母线电压对比。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和实例，对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
[0030]以某片区为实例。该片区高压配网以I座220kV变电站为辐射中心，下接有12座IlOkV变电站和4座IlOkV上网水电厂。220kV变电站有主变2台，总变电容量为360MVA ；IlOkV变电站共有主变22台，总变电容量为860.5MVA。2011年度该片区最大负荷为291丽，IlOkV容载比约为2.96，总体负荷水平较低。片区内电源装机约549.4MW，包括4座IlOkV上网水电厂和通过IOkV上网的小水电。该片区主要特点是富含水电，向上层主网倒送有功功率，电压普遍偏高。
[0031]片区的网架结构如图2所示。
[0032]结合图1规划流程，IlOkV变电站无功补偿分类配置方法包括以下步骤:
[0033](1)根据片区特点将其归类为含水电片区；
[0034](2)建立片区网架模型，对于含水电片区选取四种典型运行方式(夏丰大、冬枯小、夏枯大、夏丰小)进行仿真分析，各种运行方式下的潮流结果分别如表1~表4所示，夏丰大方式下的优化前后电压对比分表如图3所示，冬枯小方式下如图4所示，夏枯大方式下如图5所示，夏丰大方式下如图6所示，片区在不同运行方式下的容性、感性优化补偿率分别如表5~表6所不。
[0035]表1片区夏丰大方式的无功优化前后潮流结果对比
[0036]
【权利要求】
1.1lOkV变电站无功补偿分类配置方法，其特征在于包括以下步骤: (1)以片区为分类单元对IlOkv配电网的无功补偿进行分类配置，一个片区包括I座220kV变电站供电区域内的IlOkV网络； (2)根据片区的不同无功电压特性，将IlOkV配电网分为4类:负载较重的纯受端片区、负载较轻的纯受端片区、含水电的片区、含风电的片区； (3)对每类片区均选取若干个典型片区，选取方法按特征步骤(2)的分类说明，对所选取的每个典型片区分别进行仿真，通过无功优化算法求解IlOkV变电站在不同运行方式下无功配置的优化补偿率； (4)根据优化计算所得的各类片区中IlOkV变电站的优化补偿率，得出不同片区类型的IlOkV变电站的无功补偿配置区间； (5)把要进行无功配置的片区按照步骤(2)来进行归类，并根据归类结果对应的无功补偿配置区间对该片区进行无功配置。
2.根据权利要求1所述的IlOkV变电站无功补偿分类配置方法，其特征在于步骤(I)所述的以片区为研究单元，即以I座220kV变电站供电区域内的IlOkV网络为研究单元。
3.根据权利要求1所述的IlOkV变电站无功补偿分类配置方法，其特征在于步骤(2)所述的片区的不同无功电压特性包括:电源接入情况，总体负荷水平高低；负荷较重的纯受端片区特点为:片区内无电源接入，负荷较重；负荷较轻的纯受端片区:片区内无电源接入，负荷较轻；含水电片区:片区有小水电接入；含风电片区:片区有风电接入。
【文档编号】H02J3/18GK103915849SQ201410086711
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】张勇军, 黄向敏, 陈艳 申请人:华南理工大学