专利名称：适用于不等容电容器组自动控制的无功需量二阶预测算法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，涉及一种适用于不等容电容器组自动控制的无功需量 二阶预测算法及其实现方法。背景技术：
电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证电压稳定是电力系统运行的基本任务 之一。电压偏移过大既影响用户工作，又增大网损，甚至危及系统运行的稳定性。长期的研 究结果表明，造成电压质量下降的主要原因是系统无功功率不足或无功功率分布不合理， 所以电压调整问题主要是无功功率的补偿与分布问题。作为变电站调压的主要手段采用有载调压和电容器组无功补偿。有载调压变压 器可以在带负荷条件下切换分接头，从而改变变压器的变比，可起到调整电压、降低损耗的 作用。而合理地配置无功补偿容量，可改变网络中的无功潮流分布，改善功率因数，减少网 损，从而改善用户的电压质量。以上两种措施都有调整电压的作用，但其原理、作用和效果是不同的。在利用分接 头调压时，调压措施本身不产生无功功率，因此在整个系统无功不足的情况下不可能用这 种方法来提高全系统的电压水平；而利用补偿电容器进行调压，由于补偿装置本身可产生 无功功率。因此这种方式既能弥补系统无功的不足，又可改变网络中的无功分布。然而， 在系统无功充足但由于无功分布不合理而造成电压质量下降时，这种方式却又是无能为力 的。因此只有将两者有机地结合起来，才能达到良好的控制效果。在传统的控制方式下，这 两种控制方式是运行人员根据系统调度部门下达的电压无功控制计划，根据运行情况进行 调整的。这不仅增加了值班人员的劳动强度，而且对双参数调整难以达到最优的控制效果。随着无人值班变电站的建立和计算机技术在变电站控制系统中的广泛应用，这种 传统的调节方式显然难以适应。为了提高电压合格率和降低能耗，目前各种电压等级的变 电站中普遍采用了电压无功综合控制器，就是在变电站中利用有载调压变压器和并联电容 器组，根据运行情况进行本站的电压和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定范围 之内，进线功率因数尽可能高的一种装置。这种电压无功综合控制器一般均以微机为核心， 具有体积小、功能强、灵活可靠等一系列优点，同时又具有通信、打印等功能，便于实现全局 (网)的无功优化，因此受到了普遍欢迎。目前，在多数变电站中采用的电容器组为等容量电容器组。这种配置方式控制简 单可靠，但是无功功率补偿的精度不够高。以某变电站一段IOkV母线为例，对比两种电容 器配置方案方案一采用3 台电容器组(Cl = C2 = C3 = 2400kVar)方案二 采用3台三分组不等容电容器(Cl = 1200kVar, C2 = 2400kVar, C3 = 3600kVar)两种配置方案对无功功率的补偿情况如表一所示
权利要求
1.一种适用于不等容电容器组自动控制的无功需量二阶预测算法及其实现方法，其特 征在于该方法包括以下步骤(1)、采集安装于变电站进线上的电压互感器、电流互感器信号。每周波采集N点，采集 2个周波数据电压信号序列为Ui(i = 0，1，2，…，2N) 电流信号序列为Ii(i = 0，1，2，…，2N)0)、根据采集信号进行变电站有功功率和无功功率计算，注意要区分各台主变功率和 全站总功率有功功率 P=E Ui*Ii Q=E Ui*Ii+N/4(3)、计算各台主变的功率因数和全站功率因数；COS Φ = sqrt [P2/ (P2+Q2)]G)、无功功率需量预测方法系统实际无功功率需量为Qttal Qdem = Q+ Σ Qcj (j = 1 η 且 Onj = 1)其中Q为实测无功功率。Σ Qcj (j = 1 η且Onj = 1)为所有已投入的电容器总容量。 Onj = 1表示j号电容器为投入状态。(5)、无功功率需量二阶预测及电容器组的优化投切由于进行无功功率投切控制需要一定的时间，当系统无功功率总需量为Qdail时，投入的 电容器Ci应该满足以下条件1)Qci < Qdem-QL- Σ Qcj (j = 1 η 且 Onj = 1)2)Qci 彡 Qcj (j = 1 η 且 Onj = 0)3)Lci = 0其中 为无功功率下限额定值。Σ Qcj (j = 1 η且Onj = 1)为所有满足投入条件的电容器总容量。 Qcj (j = 1 η且Onj = 0)为所有不满足投入条件的电容器容量。 Lci = 0表示该电容器没有闭锁。 无功功率需量二阶预测算法，其方法如下Qdem ⑵=Qdem+Δ Qdem X TOP其中无功需量的变化率Δ ^jdem = Qdem(本次)_Qdem(上次) Top为一次投切电容器时间值 用Qdemte)取代上述Aem重新计算投切的电容器组。
2.如权利要求1所述的小接地电流电网单相接地故障选线方法，其特征在于该方法 还包括以下设计原则(6)“无功值按需投切”原则本原则要求电容器组的投切按照无功功率实际需量的大小进行投切。(7)“组从大”原则当存在满足组有多方案的情况，按满足组从大原则处理。例如表一中，当无功功率需量 为3600kVar时，应当投入3600kVar的电容器组，而不能投入1200kVar+2400kVar两组电容 器。或IOkV两段母线并列运行时，当无功功率需量为MOOkVar时，应当投入MOOkVar的 电容器组，而不能投入1200kVar+1200kVar两组电容器。(8)“循环投切”原则同等条件下实现电容器组循环投切。(9)“投切顺序”原则当无功太大需投入电容器组时按“先投后切”原则，当无功太小需切除电容组时按“先 切后投”原则。(10)“电压变化量合并”原则因为一个策略可能需两步投切操作来完成，两步操作之间的间隔时间应小于30s，投切 电容器组引起的电压变化量Δυ按两步操作合并后考虑。
3.如权利要求1所述的基于无功功率需量二阶预测算法的适用于不等容电容器组自 动控制的控制策略，其特征在于上述的中，利用当前实际无功功率和已投入的电容器 组进行无功功率需量的二阶预测。上述的(5)中投切电容器的控制策略满足权利要求2所 述的原则。
4.一种实现如权利要求1所述的适用于不等容电容器组自动控制的无功需量二阶预 测算法的实现方法，包括微处理器、A/D转换装置、外部接口、安装于各条线路上的电压传 感器、电流传感器、人机界面装置、电源，所述的电压传感器、电流传感器与外部接口通讯连 接，外部接口通过A/D转换装置连接微处理器，微处理器连接人机界面装置，其特征在于所述的微处理器包括一交流信号采集单元，用于采集所述的电压互感器、电流互感器上的电压、电流信号， 并计算有功功率、无功功率和功率因数；一无功功率需量计算单元，用于利用当前实际无功功率和已投入的电容器组进行无功 功率需量的预测系统实际无功功率需量为Qttal Qdem = Q+ Σ Qcj (j = 1 η 且 Onj = 1) 其中Q为实测无功功率。Σ Qcj (j = 1 η且Onj = 1)为所有已投入的电容器总容量。 Onj = 1表示j号电容器为投入状态。一无功功率需量二阶预测计算单元，用于利用当前实际无功功率和已投入的电容器组 进行无功功率需量的二阶预测 其方法如下Aem ⑵=Qdem+Δ Qdem X TOP其中无功需量的变化率Δ ^jdem = Qdem(本次)_Qdem(上次) Top为一次投切电容器时间值一优化电容器的投切单元，用于根据当前无功功率需量和上述权利要求2中所述的投 切原则进行电容器组的优化投切。
全文摘要
一种适用于不等容电容器组自动控制的无功需量二阶预测算法，包括以下步骤(1)采集安装于变电站进线上的电压互感器、电流互感器信号；根据采集信号进行变电站有功功率和无功功率计算；计算各台主变的功率因数和全站功率因数；进行无功功率需量二阶预测；优化电容器的投切。(2)该发明还包括以下设计原则“无功值按需投切”原则；“组从大”原则；“循环投切”原则；“投切顺序”原则；“电压变化量合并”原则。
文档编号H02J3/18GK102055199SQ20101061672
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者钱晟 申请人:杭州佳和电气有限公司