多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法及系统与流程

1.本公开属于配电网技术领域，具体涉及一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.无功功率是储能元件(电容、电感)进行电场能与磁场能周期性转换的功率。当系统出现无功功率缺额时，会造成系统电压偏低，降低发供电设备效率，增加电网损耗，严重时甚至可能导致系统电压的崩溃；当系统出现无功功率过补偿时，会造成系统电压升高，负荷低谷时可能会引起无功倒送，同样会增加电网损耗，这就要求在电网规划和运行中，必须重视无功平衡优化及枢纽节点的电压支撑。
4.电网中的电力负荷大部分属于感性负荷，此类负荷在运行过程中需要消耗大量无功功率，若本地没有足够的可供投入的无功补偿设备，或存在无功过补偿现象，无法实现无功就地平衡，则无功功率会在各级输变电设备间流动，产生有功损耗。因此，无功平衡优化对降低电网损耗具有重要意义。
5.无功平衡优化降损是指通过合理规划电网变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层各级无功补偿点位置、优化补偿容量、提升现有无功补偿装置利用效率等无功平衡优化手段，使传输线上流动的无功功率减少，是实现电网降损的重要途径。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本公开提出了一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法及系统，采用自下而上、分层分区、就地平衡的原则，各级无功补偿优先考虑本层级的无功就地平衡。根据功率由电网向用户的传输方向，配电网补偿层级可分为变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层。变电站层包括主变压器、电抗器及电容器等无功补偿设备；配电线路层包括配电线路、线路补偿电容器、线路调压器等设备；配电台区层配电变压器、电容器等设备；用户补偿层包括用户用电负荷及随机补偿电容器。多层级协同补偿兼顾变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层四个配电网层级之间的协同配合，在配电网各电压等级间形成四级联动，最大程度实现无功就地平衡优化，减少配电线路上无功功率的流动，有效实现配电网降损。
7.根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法，采用如下技术方案：
8.一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法，包括以下步骤：
9.获取用户补偿层的总无功缺额和配电台区层的配变侧总无功缺额；
10.根据用户补偿层、配电台区层的协同补偿配置情况以及配电线路的运行数据，计算配电线路层的总无功需求；
11.根据用户补偿层、配电台区层、配电线路层的协同补偿配置情况以及变电站的运行数据，确定变电站层的最大无功缺额，补偿配电网的无功损耗。
12.作为进一步的技术限定，在获取用户补偿层的总无功缺额的过程中，通过用户电表所计量的数据得到用户生产时段负荷平均有功功率，得到补偿前平均功率因数，设定优化后预期达到的功率因数，计算得到用户补偿层的总无功缺额。
13.进一步的，通过用户电表所计量的数据得到用户补偿前平均功率因数，根据电网公司对用户的功率因数考核要求，针对不同用户容量，设定优化后预期达到的功率因数。
14.作为进一步的技术限定，在获取配电台区层的配变侧总无功缺额的过程中，按照配变实际设备参数及运行参数，包括配变空载电流百分比、短路电压百分比、负载率、额定容量、功率因数等，结合入户线路及用户负荷的无功缺额，计算确定配变最大无功缺额。
15.进一步的，考虑用户补偿层已配置的装在用电设备侧随机补偿电容器的无功容量，计算确定配电台区层需要配置的无功补偿容量。
16.作为进一步的技术限定，依据导线电感、导线长度、运行电流数据，计算配电线路层的总无功需求。
17.作为进一步的技术限定，以最大限度的实现无功就地补偿为原则，根据负荷分布情况，在适当位置配置无功补偿装置，减少线路无功电流长距离传输造成的损耗；
18.具体判断标准为：线路电容可选择1-3点安装方式：当线路中有较大的集中负荷时(一般占到总负荷的30％～40％以上)，宜选用1点安装方式；当线路较长、无功补偿容量较大时，宜选用2-3点安装方式。
19.作为进一步的技术限定，在配电线路层，考虑因配变不具备有载调压功能，以及部分专变用户未实现就地补偿的无功缺额，设定配变侧补偿裕度(一般按照专家经验选取1.05)，确定配电线路的需要配置的无功容量。
20.作为进一步的技术限定，根据主变容量以及电压、电流等运行数据，结合配电线路层、配电台区层、用户补偿层的无功缺额，确定变电站层的最大无功缺额，补偿配电网的无功损耗。
21.根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损系统，采用如下技术方案：
22.一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损系统，包括：
23.获取模块，被配置为获取用户补偿层的总无功缺额和配电台区层的配变侧总无功缺额；
24.计算模块，被配置为根据用户补偿层、配电台区层的协同补偿配置情况以及配电线路的运行数据，计算配电线路层的总无功需求；
25.补偿模块，被配置为根据用户补偿层、配电台区层、配电线路层的协同补偿配置情况以及变电站的运行数据，确定变电站层的最大无功缺额，补偿配电网的无功损耗。
26.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
27.本公开基于配电网无功平衡优化降损原理，明确了变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层四个配电网层级的协同补偿配合机制，总结出就地平衡、四级联动、区域优化的无功补偿配置原则；明确了变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层四个配电网层级的无功补偿对象，提出了补偿容量及无功补偿装置改造精细化分组容量计算方
法；将电网无功治理分为四个层级，即用户补偿层、配电台区层、配电线路层、变电站层，自下而上分级补偿，有效实现自下而上所有电压等级的无功就地平衡，达到显著的降损效果。
附图说明
28.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
29.图1是本公开实施例一中的多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法的流程图；
30.图2是本公开实施例一中的多层级协同补偿对象的示意图；
31.图3是本公开实施例二中的多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损系统的结构框图。
具体实施方式
32.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.实施例
37.本公开实施例介绍了一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法。
38.如图1所示的一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法，包括以下步骤：
39.获取用户补偿层的总无功缺额和配电台区层的配变侧总无功缺额；
40.根据用户补偿层、配电台区层的协同补偿配置情况以及配电线路的运行数据，计算配电线路层的总无功需求；
41.根据用户补偿层、配电台区层、配电线路层的协同补偿配置情况以及变电站的运行数据，确定变电站层的最大无功缺额，补偿配电网的无功损耗。
42.以某区域电网为例，如图1和图2所示，对多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法的流程图的详细优化过程进行介绍。
43.在用户补偿层，电网无功需求主要来自用户侧感性动力负荷，通过表计数据计算出用户生产时段负荷平均有功功率p，统计得出补偿前平均功率因数预期功率因数(对于额定负荷不小于100kva的电力用户，在高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95；其他电力用户，在负荷高峰时功率因数不宜低于0.9)。计算得出用户总无功缺额：
[0044][0045]
参考理论计算值进行复核，以电动机为例，一般宜取电动机容量的30％-40％作为补偿容量，指导用户安装相应容量的随机补偿电容器。
[0046]
在配电台区层。深化“智能融合终端+无功补偿”应用，通过数据分析及现场排查两个维度，精准定位功率因数低、无功缺额大的台区，需要确保配变高压侧功率因数达到0.95以上。依据配变参数和运行数据，结合线路及负荷侧无功需求预测综合考虑，确定配变最大无功需求：
[0047][0048]
考虑用户补偿层已安装的随机补偿电容器容量，计算确定配电台区层需要安装的无功补偿容量为：
[0049]qt
＝q
tmax-qd[0050]
在配电线路层，最大限度减少无功流动，做到无功负荷就地消纳，通过理论计算得出10千伏线路无功功率缺额，通过仿真分析，在适当位置安装无功补偿装置，减少线路无功电流长距离传输造成的损耗。10千伏架空线路本体为感性负荷，电缆线路为容性负荷，依据导线电感x0、导线长度l、运行电流数据i，计算出10千伏线路的最小无功功率缺额q
lmin
和平均无功功率缺额q
avg
；：
[0051]qlmin
＝3i
min2
(x0l)
[0052]qavg
＝3i
avg2
(x0l)
[0053]
在配电线路层，考虑配电线路对配电台区层的补偿裕度。考虑因配变不具备有载调压功能，以及部分专变用户未实现就地补偿的无功缺额，设定配变侧补偿裕度η
t
，10千伏线路补偿容量按略大于线路平均无功功率缺额q
avg
选取，确定10千伏线路就地无功补偿容量q
l
,其形式为:
[0054]ql
＝η
t
·qavg
[0055]
其中，分组容量按满足线路最小无功功率缺额q
lmin
选取。
[0056]
在变电站层，依据主变参数和运行数据，结合线路及负荷侧无功缺额预测综合考虑，确定主变最大无功缺额q
sum
，即变电站层需要配置的无功补偿容量:
[0057][0058]
本实施例基于配电网无功平衡优化降损原理，明确了变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层四个配电网层级的协同补偿配合机制，总结出就地平衡、四级联动、区域优化的无功补偿配置原则；明确了变电站层、配电线路层、配电台区层、用户补偿层四个配电网层级的无功补偿对象，提出了补偿容量及无功补偿装置改造精细化分组容量计算方法；将电网无功治理分为四个层级，即用户补偿层、配电台区层、配电线路层、变电站层，自下而上分级补偿，有效实现自下而上所有电压等级的无功就地平衡，达到显著的降损效果。
[0059]
实施例二
[0060]
本公开实施例二介绍了一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损系统。
[0061]
如图3所示的一种多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损系统，包括：
[0062]
获取模块，被配置为获取用户补偿层的总无功缺额和配电台区层的配变侧总无功缺额；
[0063]
计算模块，被配置为根据用户补偿层、配电台区层的协同补偿配置情况以及配电线路的运行数据，计算配电线路层的总无功需求；
[0064]
补偿模块，被配置为根据用户补偿层、配电台区层、配电线路层的协同补偿配置情况以及变电站的运行数据，确定变电站层的最大无功缺额，补偿配电网的无功损耗。
[0065]
详细步骤与实施例一提供的多层级协同补偿的配电网无功平衡优化降损方法相同，在此不再赘述。
[0066]
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。