CN105024383B

CN105024383B - 无功补偿中的电容投切方法

Info

Publication number: CN105024383B
Application number: CN201410105923.3A
Authority: CN
Inventors: 张润森
Original assignee: Shenzhen Clou Drive Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Clou Drive Technology Co Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: CN105024383A

Abstract

本发明公开一种无功补偿中的电容投切方法，包括如下步骤：将用于无功补偿的电容划分为一个共补电容组和三个分补电容组，并将共补电容组和每个分补电容组中的电容分别按序排列；计算共补需求和分补需求；根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列，并将所述用于共补的电容投切序列中的电容用于三相交流电的无功功率补偿；根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列，并将所述用于分补的电容投切序列中的电容用于三相交流电对应相的无功功率补偿。上述方法不受电容数量和配置影响，存储空间需求低，查找速度快，并能得到电容最优组合。

Description

无功补偿中的电容投切方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种无功补偿中的电容投切方法。

背景技术

交流电在通过纯容性或者纯感性负载的时候并不做功，也就是说没有消耗电能，即无功功率。

无功功率补偿装置在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中不可或缺。无功功率补偿装置根据电网中无功功率的大小和性质来控制电容器投入和退出电网，使电网中的功率因数保持在设定值内。

目前，无功补偿装置的电容配置方案可以分为两类：

1.电容器容量为一定规律的配置方案，其中以电容容量全相等或容量成倍数关系这两种为主。此类配置方案一般可以用一次遍历，简单累加得出电容投切序列。

2.电容器容量无任何规律的配置方案。对于这种配置方案，传统的控制方法往往是以下三种：

①表格法。将电容队列中的各种投切组合和补偿容量组成一张表格，存储在固态存储器中，每次获得需补偿无功量后，与表格对比，找到最优的电容组合。此方法查找速度快，但随着电容数量增多，存储器空间需求呈指数关系上升。

②遍历法。此方法实时计算出电容队列中的所有电容投切序列和补偿容量，不生成表格，每次直接与无功需求对比，得到最优电容组合。此方法查找速度慢，并且不能得到电容组合的最优解，从而不能得到最大补偿量。

③贪婪算法。此方法是一种带有直觉倾向的算法，分步给出决策序列，一经决策不可撤回，立即执行。此方法虽然决策速度快，且不受电容数量的限制，但是若最优判断条件选择不当，容易造成算法不收敛且不能得到最优解。

可见，传统方法要么受电容数量和配置影响，需要较大的存储空间，要么查找速度慢，或者不能得到电容最优组合。

发明内容

基于此，有必要提供一种与电容数量及配置无关，且能够较快地得到电容组合的无功补偿中的电容投切方法。

一种无功补偿中的电容投切方法，包括如下步骤：

将用于无功补偿的电容划分为一个共补电容组和三个分补电容组，并将共补电容组和每个分补电容组中的电容分别按序排列；

计算共补需求和分补需求；

根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列，并将所述用于共补的电容投切序列中的电容用于三相交流电的无功功率补偿；

根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列，并将所述用于分补的电容投切序列中的电容用于三相交流电对应相的无功功率补偿。

在其中一个实施例中，所述计算共补需求和分补需求的步骤具体包括：

获取三相交流电中具有最小无功量的一相；

对所述最小无功量经滑动均值滤波得到共补需求；

根据所述共补需求通过动态规划算法获得实际共补量和用于共补的电容投切序列；

将三相交流电中的每一相的无功量减去所述实际共补量得到每一相的分补需求。

在其中一个实施例中，所述根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列、根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列的步骤中，采用如下公式得到电容投切序列：

其中f[i][j]为在具有i个电容时、无功补偿量为j时的电容投切序列；a[i]为共补电容组或分补电容组中第i个电容的补偿量，N为共补电容组或分补电容组中电容的数量，W为共补需求或分补需求，且i∈N，j∈W。

在其中一个实施例中，在无功补偿运行设定时间后，还进行电容均衡。

在其中一个实施例中，所述电容均衡的步骤包括：在原有电容排序的基础上，做逆序转存；若该逆序转存为升序排列，则优先投入相对较小的电容形成等补偿量的电容投切序列，若该逆序转存为降序排列，则优先投入相对较大的电容形成等补偿量的电容投切序列。

上述无功补偿中的电容投切方法，将电容划分为一个共补电容组和三个分补电容组，方便分别投切，同时将动态规划算法应用到电容投切序列的计算，基于最优原则对数组进行遍历，每次只决策一个电容是否投入，每次都基于上一次的决策结果进行当前最优决策。其不受电容数量和配置影响，存储空间需求低，查找速度快，并能得到电容最优组合。

附图说明

图1为一实施例的无功补偿中的电容投切方法流程图；

图2为三相交流电各相无功量及补偿方案示意图。

具体实施方式

如图1所示，为一实施例的无功补偿中的电容投切方法流程图。该方法包括如下步骤。

步骤S101：将用于无功补偿的电容划分为一个共补电容组和三个分补电容组，并将共补电容组和每个分补电容组中的电容分别按序排列。

用于无功补偿的电容一般包括多种容量的电容（各电容的容量之间可以不相同或不成倍数关系），以方便形成具备不同无功功率补偿量的电容投切序列。无功功率补偿一般由无功补偿装置通过控制连接在其上的电容投入或退出电网来实现。

将所有的电容进行分类得到一个共补电容组和三个分补电容组，其中，一个共补电容组内的电容专用于对交流电的三相进行无功补偿，也即共补，而三个分补电容组内的电容则专用于分别对交流电的一相进行无功补偿，也即分补。

共补电容组和分补电容组中的电容量按序排列可以是升序排序，也可以是降序排列。

步骤S102：计算共补需求和分补需求，通过电容投切算法得到投切电容序列和实际无功补偿量。共补需求是指三相共同的无功功率补偿量，分补需求则指每一相的无功功率补偿量。

计算共补需求和分补需求可以采用多种方式，本实施例中，所述计算共补需求和分补需求的步骤具体包括：

步骤S121：获取三相交流电中具有最小无功量的一相。参考图2，C相无功量最小，获取C相无功量。

步骤S122：对所述最小无功量经滑动均值滤波得到共补需求。基于投切电容的容值组合，共补需求可能比最小无功量（C相无功量）小，但是所有投切组合中最接近最小无功量的。

步骤S123：根据共补需求和投切算法计算得到电容投切序列和实际共补量。

步骤S124：将三相交流电中的每一相的无功量减去所述实际共补量得到每一相的分补需求。参考图2，B相的分补需求为B相的无功量减去步骤S123所计算得到的实际共补量。

步骤S125：每一相根据分补需求和投切算法计算得到该相的电容投切序列和实际分补量。

根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列和实际共补量，并将所述用于共补的电容投切序列中的电容用于三相交流电的无功功率补偿；

根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列和实际分补量，并将所述用于分补的电容投切序列中的电容用于三相交流电对应相的无功功率补偿。

也即共补需求的电容投切序列和各个分补需求的电容投切序列需要分别根据动态规划算法来计算得到。

本实施例中，根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列、根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列的步骤中，采用如下公式得到电容投切序列：

以电容器组{2，4，6}单位kvar，也即电容器组包括3个（N＝3）无功补偿量为2kvar、4kvar和6kvar的电容。参考下表，无功补偿需求为在10kvar（W＝10）为例，算法按如下方式进行：

表1对无功量的遍历结果

当i为1时，也即仅有一个电容可投入电网。可投入1个电容时，1号电容2kvar先试，其他不投，当j＝2的时候，1号电容刚好投入，之后都是投入1号电容为最佳方案。也即：

当j≥2时，f[1][j]总是为2。

当i为2时，也即有2个电容可投入电网。考虑2号电容4kvar是否投入，当W＜4时，2号电容都不能投进去，所以沿用i＝1时的方案；当j≥4时，可投入2号电容，当j＝5时，无功剩余量为5-4＝1，可以借鉴i＝1时j＝2的方案，不再投入电容，当j＝6时，投入2号电容后，无功剩余量为6-4＝2，可参考i＝1时j＝2的最佳方案投入1号电容，所以采用2+4的方案，之后同理，为最佳方案。

也即：

当j＜4时，f[1][j-4]+4不存在，所以f[2][j]为2。

当4≤j＜6时，f[2][j]为f[1][j]与f[1][j-4]+4中较大的那个，所以f[2][j]为4。

当j≥6时，f[2][j]为f[1][j]与f[1][j-4]+4中较大的那个，所以f[2][j]为2+4。

同理，当i为3时，也即有3个电容可投入电网。可分别得到在不同的无功量下，不同的电容投切序列。

可投入3个电容时，考虑3号电容6kvar是否投入，当j＜6时，3号电容都不能投进去，所以沿用i＝2时的方案；当j≥6时，可投入3号电容，当j＝7时，无功剩余量为7-6＝1，可以借鉴i＝2时j＝1的方案，不再投入电容，当j＝8时，投入3号电容后，无功剩余量为8-6＝2，可参考i＝2时j＝2的最佳方案，所以采用2+6的方案，当j＝10时，投入3号电容后，无功剩余量为10-6＝4，可参考i＝2时j＝4的最佳方案，所以采用4+6的方案。

在之前的基础上，

当6≤j＜8时，f[3][j]为f[2][j]与f[2][j-6]+6中较大的那个，此时，f[2][j]为2+4，而f[2][0]不存在（视为0），f[2][1]均为0，所以f[3][j]为6。

当8≤j＜9时，f[3][j]为2+6。

当j=10时，f[3][j]为4+6。

由此，每次计算电容投切序列都可以利用更小无功量的计算结果，可以大大提高计算速度，并且也不需要很大的存储容量。

进一步地，在无功补偿运行设定时间后，还包括步骤S103：进行电容均衡。

所述电容均衡的步骤包括：在原有电容排序的基础上，做逆序转存；若该逆序转存为升序排列，则优先投入相对较小的电容形成等补偿量的电容投切序列，若该逆序转存为降序排列，则优先投入相对较大的电容形成等补偿量的电容投切序列。在动态规划算法的基础上实现电容均衡，比记录每个电容投切次数，再找最少投切次数的电容优先投切这种传统方法，更容易实现。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种无功补偿中的电容投切方法，包括如下步骤：

计算共补需求和分补需求；

根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列，并将所述用于分补的电容投切序列中的电容用于三相交流电对应相的无功功率补偿；

所述根据动态规划算法和共补需求从共补电容组中形成用于共补的电容投切序列、根据动态规划算法和分补需求从分补电容组中形成用于分补的电容投切序列的步骤中，采用如下公式得到电容投切序列：

2.根据权利要求1所述的无功补偿中的电容投切方法，其特征在于，所述计算共补需求和分补需求的步骤具体包括：

获取三相交流电中具有最小无功量的一相；

对所述最小无功量经滑动均值滤波得到共补需求；

3.根据权利要求1所述的无功补偿中的电容投切方法，其特征在于，在无功补偿运行设定时间后，还进行电容均衡。

4.根据权利要求3所述的无功补偿中的电容投切方法，其特征在于，所述电容均衡的步骤包括：在原有电容排序的基础上，做逆序转存；若该逆序转存为升序排列，则优先投入相对较小的电容形成等补偿量的电容投切序列，若该逆序转存为降序排列，则优先投入相对较大的电容形成等补偿量的电容投切序列。