一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法和装置与流程

1.本技术涉及电力系统领域，具体涉及一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法、装置。


背景技术：

2.对于城市电网来说，110kv及以下配电系统大量采用电缆供电，充电功率大，而配电系统为满足用户电压水平或安装空间条件限制常常不配或少配感性无功补偿，年峰谷差及日峰谷差均较大，轻负荷时段特别是法定长假日感性无功平衡困难，故配电网向220kv电网倒送无功较为常见，电压普遍偏高，为抑制高电压问题目前不得不拉停500kv线路。


技术实现要素：

3.本技术提供一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法，包括：
4.根据城市电网运行数据进行建模，获取导致所述城市电网无功倒送及高电压的原因；
5.取消城市电网在小负荷运行方式下，用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案；
6.若城市电网电压不满足运行要求，则继续对高压地区主变分接头进行调节，对比城市电网调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
7.优选的，根据城市电网运行数据进行建模，包括：
8.采用电力系统仿真软件，针对城市电网系统进行数据建模，其建模结构包括完备的三序网络参数。
9.优选的，获取导致所述城市电网无功倒送及高电压的原因，包括：
10.分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因包括用户无功补偿的投退、35kv电缆充电功率、110kv站内无功补偿的投退和110kv主变分接头位置。
11.优选的，取消城市电网在小负荷运行方式下，用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退，用于在负荷高峰时段，提高功率因数的考核值，保证无功就地平衡；在低谷负荷时段，放开功率因数考核值，让用户投退电容器，缓解无功倒送情况发生。
12.本技术同时提供一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的装置，包括：
13.原因获取单元，用于根据城市电网运行数据进行建模，获取导致所述城市电网无功倒送及高电压的原因；
14.第一解决方案确定单元，用于取消城市电网在小负荷运行方式下，用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案；
15.第二解决方案确定单元，用于若城市电网电压不满足运行要求，则继续对高压地
区主变分接头进行调节，对比城市电网调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
16.优选的，原因获取单元，包括：
17.建模子单元，用于采用电力系统仿真软件，针对城市电网系统进行数据建模，其建模结构包括完备的三序网络参数。
18.优选的，原因获取单元，包括：
19.分析子单元，用于分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因包括用户无功补偿的投退、35kv电缆充电功率、110kv站内无功补偿的投退和110kv主变分接头位置。
附图说明
20.图1是本技术实施例提供的一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法的流程示意图；
21.图2是本技术实施例涉及的一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法的实施步骤流程图；
22.图3是本技术实施例涉及的110kv变电站站内无功潮流分布图；
23.图4是本技术实施例涉及的上海电网某水平年结构示意图；
24.图5是本技术实施例涉及的上海黄渡地区，春节小负荷方式下潮流图；
25.图6是本技术实施例涉及的上海黄渡地区，春节小负荷方式下，用户侧退出电容器后潮流图；
26.图7是本技术实施例涉及的上海黄渡地区，春节小负荷方式下，用户侧退出电容器，主变调节分接头后潮流图；
27.图8是本技术实施例提供的一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的装置示意图。
具体实施方式
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
29.本技术提供一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法如图1所示，下面结合图1对本技术实施例提供的方法进行详细说明。
30.步骤s101，根据城市电网运行数据进行建模，获取导致所述城市电网无功倒送及高电压的原因。
31.采用电力系统仿真软件，针对城市电网系统进行数据建模，其建模结构包括完备的三序网络参数。分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因包括用户无功补偿的投退、35kv电缆充电功率、110kv站内无功补偿的投退和110kv主变分接头位置。具体内容包括：
32.110kv变电站无功平衡关系如下式所示，其中，无功潮流流向以注入变电站的方向
为正：
[0033][0034]
q
35kv_i
＝(q
load_in
+q
line_loss
)
i
ꢀꢀ
(2)
[0035]
q
load_in
＝q
load_c
‑
q
load
ꢀꢀ
(3)
[0036]
式中，各变量含义如下：
[0037]
q
110kv
：110kv线路注入变电站的无功。
[0038]
q
tran_loss
：110kv变电站主变无功损耗。
[0039]
q
35kv_i
：第i回35kv线路注入变电站的无功。
[0040]
q
c
：110kv变电站内无功补偿。
[0041]
q
load_in
：负荷注入35kv线路的无功。
[0042]
q
line_loss
：35kv线路的无功损耗。
[0043]
q
load_c
：用户负荷的无功补偿。
[0044]
q
load
：用户的无功负荷。
[0045]
110kv变电站无功潮流分布如图3所示，公式(1)～(3)中的各相关变量在图中标出。
[0046]
由公式(1)～(3)可知，110kv/35kv供电分区无功电压特性的影响因素应包括以下四个方面：
[0047]
(1)用户无功补偿的投退，为保证功率因数达标，用户无功补偿一般按照其最大负荷配置，轻载时不能及时退出，将引发无功倒灌35kv线路。
[0048]
(2)35kv电缆充电功率，同等型号的电缆，其充电功率主要跟长度有关，长度越长充电功率越大，注入110kv变电站无功越多。
[0049]
(3)110kv站内无功补偿的投退，低谷负荷方式下站内无功补偿若不及时退出，将引发倒灌110kv电网的无功增多。
[0050]
(4)110kv主变分接头位置，主变分接头位置影响110kv、35kv之间无功潮流的分布，在一侧无功充裕时，可通过调整主变分接头位置，优化两层无功潮流分布。
[0051]
步骤s102，取消城市电网在小负荷运行方式下，用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
[0052]
取消用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退。目前我国主要根据均权平均功率因数对无功进行考核，即电力公司规定一个功率因数考核值,如果用户功率因数高于该规定值则减免一定比例电费,相反如果低于该规定值则多缴纳一定比例的电费。此方法存在一定的问题，电网对用户侧所考核的功率因数一般为每月的平均功率因数，并不能动态地反映用户使用无功的情况。城市电网加强实施对用户侧功率因数分时段考核办法，在负荷高峰时段，提高功率因数的考核值，基本保证无功就地平衡。在低谷负荷时段，放开功率因数考核值，让用户积极投退电容器，缓解无功倒送情况发生。；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
[0053]
步骤s103，若城市电网电压不满足运行要求，则继续对高压地区主变分接头进行调节，对比城市电网调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，若城市电网电压满足
运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
[0054]
典型的城市电网，电缆化率较高，充电功率大，年峰谷差及日峰谷差均较大，轻负荷时段特别是法定长假日感性无功平衡困难，电压普遍偏高，为抑制高电压问题目前不得不拉停500kv线路。如若小负荷方式下，允许无功倒送，与此同时对高电压附近地区主变分接头进行调节，从而达到电压可控制的状态，避免拉停500kv线路；对比电容器投退前后，地区主变分接头调整前后，高电压地区无功倒送情况与电压情况是否有所缓解，确认是否满足运行要求；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
[0055]
本技术提供的一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法，具体步骤流程如图2所示：
[0056]
(1)针对具体城市进行数据建模；
[0057]
(2)分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因；
[0058]
(3)小负荷运行方式下，取消用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；
[0059]
(4)对高电压附近地区主变分接头进行调节；
[0060]
(5)对比调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，确认是否满足运行要求；
[0061]
(6)确定最终解决方案。
[0062]
优选地，所述步骤(1)中：采用电力系统仿真软件，针对城市电网系统进行数据建模，包括完备的三序网络参数；
[0063]
优选地，所述步骤(2)中：分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因。
[0064]
110kv变电站无功平衡关系如下式所示，其中，无功潮流流向以注入变电站的方向为正：
[0065][0066]
q
35kv_i
＝(q
load_in
+q
line_loss
)
i
ꢀꢀ
(2)
[0067]
q
load_in
＝q
load_c
‑
q
load
ꢀꢀ
(3)
[0068]
式中，各变量含义如下：
[0069]
q
110kv
：110kv线路注入变电站的无功。
[0070]
q
tran_loss
：110kv变电站主变无功损耗。
[0071]
q
35kv_i
：第i回35kv线路注入变电站的无功。
[0072]
q
c
：110kv变电站内无功补偿。
[0073]
q
load_in
：负荷注入35kv线路的无功。
[0074]
q
line_loss
：35kv线路的无功损耗。
[0075]
q
load_c
：用户负荷的无功补偿。
[0076]
q
load
：用户的无功负荷。
[0077]
110kv变电站无功潮流分布如图3所示，公式(1)～(3)中的各相关变量在图中标出。
[0078]
由公式(1)～(3)可知，110kv/35kv供电分区无功电压特性的影响因素应包括以下四个方面：
[0079]
(1)用户无功补偿的投退，为保证功率因数达标，用户无功补偿一般按照其最大负荷配置，轻载时不能及时退出，将引发无功倒灌35kv线路。
[0080]
(2)35kv电缆充电功率，同等型号的电缆，其充电功率主要跟长度有关，长度越长充电功率越大，注入110kv变电站无功越多。
[0081]
(3)110kv站内无功补偿的投退，低谷负荷方式下站内无功补偿若不及时退出，将引发倒灌110kv电网的无功增多。
[0082]
(4)110kv主变分接头位置，主变分接头位置影响110kv、35kv之间无功潮流的分布，在一侧无功充裕时，可通过调整主变分接头位置，优化两层无功潮流分布；
[0083]
优选地，所述步骤(3)中，取消用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退。目前我国主要根据均权平均功率因数对无功进行考核，即电力公司规定一个功率因数考核值,如果用户功率因数高于该规定值则减免一定比例电费,相反如果低于该规定值则多缴纳一定比例的电费。此方法存在一定的问题，电网对用户侧所考核的功率因数一般为每月的平均功率因数，并不能动态地反映用户使用无功的情况。城市电网加强实施对用户侧功率因数分时段考核办法，在负荷高峰时段，提高功率因数的考核值，基本保证无功就地平衡。在低谷负荷时段，放开功率因数考核值，让用户积极投退电容器，缓解无功倒送情况发生；
[0084]
优选地，所述步骤(4)中，典型的城市电网，电缆化率较高，充电功率大，年峰谷差及日峰谷差均较大，轻负荷时段特别是法定长假日感性无功平衡困难，电压普遍偏高，为抑制高电压问题目前不得不拉停500kv线路。如若小负荷方式下，允许无功倒送，与此同时对高电压附近地区主变分接头进行调节，从而达到电压可控制的状态，避免拉停500kv线路；
[0085]
优选地，所述步骤(5)中，对比电容器投退前后，地区主变分接头调整前后，高电压地区无功倒送情况与电压情况是否有所缓解，确认是否满足运行要求；
[0086]
优选地，所述步骤(6)中，确定最终解决方案，并总结。
[0087]
具体应用实施例如下：
[0088]
(1)搭建上海地区电网的数据模型；
[0089]
在psd
‑
bpa程序中，建立含上海电网网架数据，包括潮流数据和稳定数据，系统基准容量取100mva，设备参数均取以系统基准容量为参考的标幺值。具体电网结构如附图4所示。
[0090]
(2)分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因；
[0091]
上海地区春节期间小负荷方式、黄渡站为例。小负荷方式下，500kv黄渡站地区潮流图5所示。根据110kv变电站典型设计导则，单台110kv主变配置2组3mvar电容器，伊宁35kv负荷节点配置4
×
2mvar电容器、黄庆35kv负荷节点配置3
×
2mvar电容器、慈竹35kv负荷节点配置3
×
2mvar电容器。低谷负荷方式下由式(1)可知，若用户侧电容器若不及时退出，将增大向110kv线路的无功倒灌，进一步加剧无功潮流分布的不平衡，从而导致地区电压过高情况的发生。
[0092]
(3)小负荷运行方式下，取消用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；
[0093]
从图4可以看出，伊宁35kv站、黄庆35kv站、慈竹35kv站分别向110kv侧伊宁a站、黄庆a站、慈竹a站倒送无功4.4mvar、1.8mvar、4.4mvar。其主变无功下注情况、电压分布情况如表1，表2所示：
[0094]
表1变压器下注功率
[0095][0096][0097]
表2黄渡站地区部分电压情况
[0098]
名称基准电压(kv)实际电压(kv)沪黄渡525524.3沪双丁2230240沪伊宁a115129.5沪慈竹a115129.5沪黄庆a115129.5
[0099]
分别退出伊宁35kv站、黄庆35kv站、慈竹35kv站共22mvar的电容器，此时500kv黄渡站地区潮流图6所示。从图6可以看出，伊宁35kv站、黄庆35kv站、慈竹35kv站分别向110kv侧伊宁a站、黄庆a站、慈竹a站提供感性无功支撑6mvar、6mvar、6mvar。其主变无功下注情况、电压分布情况如表3，表4所示：
[0100]
表3用户侧退出电容器后，变压器下注功率
[0101][0102]
表4用户侧电容器退出后，黄渡站地区部分电压情况
[0103][0104][0105]
(4)对高电压附近地区主变分接头进行调节；
[0106]
在用户侧退出电容器的基础上，分别对黄渡站500kv变压器中压侧、双丁站220kv变压器中压侧，伊宁、黄庆、慈竹110kv变压器低压侧分接头分别做un
‑2×
1.25％的两档调节，调节后黄渡站地区潮流图7所示。调节后，其主变无功下注情况、电压分布情况如表5，表6所示：
[0107]
表5用户侧退出电容器，并对主变分接头进行了调整后，变压器下注功率
[0108]
[0109]
表6用户侧电容器退出，并对主变分接头进行了调整后，黄渡站地区部分电压情况
[0110]
名称基准电压(kv)实际电压(kv)沪黄渡525522.9沪双丁2230232沪伊宁a115119.3沪慈竹a115119.3沪黄庆a115119.3
[0111]
(5)对比调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，确认是否满足运行要求；
[0112]
用户侧电容器投退前后、变压器分接头调整前后，黄渡地区变压器无功下注情况以及电压分布情况对比如表7、表8所示。
[0113]
表7调整分接头、电容器前后，黄渡、双丁站变压器下注功率对比
[0114][0115][0116]
表8调整分接头、电容器前后，黄渡站地区部分电压情况对比
[0117][0118]
由表7、表8可知，在春节小负荷方式下，对用户侧退出电容器，并调节变压器分接头，可以有效的缓解无功倒送以及电压问题。双丁站主变110kv侧由调整前无功倒送50.3mvar变为调整后的13.5mvar，减少无功倒送36.79mvar。伊宁用户侧由调整前11.6mvar的无功倒送变为调整后的0.59mvar的感性的无功支撑，无功该变量为12.2mvar。电压方面，各个电压等级的电压均有所降低，最大达到10.2kv，缓解了春节期间小方式下电压过高的问题。
[0119]
(6)确定最终解决方案。
[0120]
针对城市电网所存在的无功倒送所导致的电网电压升高的问题。在允许无功倒的
前提下，建议做好节假日低负荷时段变压器分接头调整。与此同时也可以调整电网营销策略方案，增加分时段考核的改进方法，允许小负荷情况下用户侧的电容器的退出，可以有效的避免峰谷不同时段无功的相互弥补，使得考核指标更加公正，缓解低谷时段无功倒送问题，从而达到降低电压的目的。
[0121]
基于同一发明构思，本技术同时提供一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的装置800，如图8所示，包括：
[0122]
原因获取单元810，用于根据城市电网运行数据进行建模，获取导致所述城市电网无功倒送及高电压的原因；
[0123]
第一解决方案确定单元820，用于取消城市电网在小负荷运行方式下，用户侧功率因数的考核，允许用户侧电容器的投退；若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案；
[0124]
第二解决方案确定单元830，用于若城市电网电压不满足运行要求，则继续对高压地区主变分接头进行调节，对比城市电网调整前后高电压地区无功倒送情况与电压情况，若城市电网电压满足运行要求，则将当前调整方案确定为解决城市电网无功倒送及高压问题的方案。
[0125]
优选的，原因获取单元，包括：
[0126]
建模子单元，用于采用电力系统仿真软件，针对城市电网系统进行数据建模，其建模结构包括完备的三序网络参数。
[0127]
优选的，原因获取单元，包括：
[0128]
分析子单元，用于分析110kv及用户侧无功补偿情况，得出导致无功倒送及高电压的原因包括用户无功补偿的投退、35kv电缆充电功率、110kv站内无功补偿的投退和110kv主变分接头位置。
[0129]
通过本技术提供的一种用于解决城市电网无功倒送及高压问题的方法和装置，可以解决城市电网小负荷方式下无功倒送及高电压的问题，使得城市电网的电压在小负荷方式下达到可控状态，避免拉停500kv线路。为城市电网提供技术指导和支撑。
[0130]
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。