CN105140933B - 110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，包括：首先，选出影响配电网无功配置需求各因素的特征参数；其次，构建110kV片网计算模型，通过改变特征参数来计算110kV变电站在不同特征状态下的无功补偿优化配置率；然后，通过对各特征参数进行敏感性分析，计算无功补偿优化配置率对各特征参数的敏感度，对比后将特征参数划分主次，形成110kV变电站以特征参数为参考量进行无功补偿优化配置的方法。本发明针对不同特征状态的110kV变电站给出不同的无功补偿配置区间，改变了传统一刀切或单断面优化的无功配置方式，能具体有效地指导110kV变电站的无功补偿配置。
Description
技术领域
本发明涉及110kV配电网无功补偿容量配置技术领域，具体涉及110kV变电站无功补偿配置方法。
背景技术
由于经济快速发展带来配电网的迅速扩展，当前配电网已经出现了一些影响无功配置的变化，诸如电缆化、供电半径缩短、峰谷差较大、城乡负荷特性差别大、分布式电源接入的增加等等，按传统配置原则来配置无功补偿显得越来越不适应实际需求。
当前对于如何合理地进行110kV变电站无功规划，主要有两种途径：一是依靠规划设计人员根据行业的相关标准导则凭经验进行无功规划；二是利用传统的无功优化算法，对一定区域内的变电站进行某一典型断面下的无功规划。这两种途径都存在各自的问题。前者存在的问题是：一方面受限于规划设计人员的专业水平；另一方面现有导则的无功配置原则较为粗放，给定的配置区间较宽，对实际中变电站的无功规划缺乏具体的指导；后者存在的问题是：一方面对每一个要进行无功规划的区域配电网的每一次无功规划都要进行建模仿真，工作量大，难以推广应用；另一方面选取的是从区域整体角度选取典型断面，相应给出的无功规划方案是区域最优，但不是每座变电站的最优。因此按照传统的无功配置原则来进行的无功补偿规划越来越难以满足配电网的实际需要，表现为部分区域无功补偿的效果不佳，部分区域无功补偿不足而部分区域无功补偿过剩，没有实现资源的优化配置，难以使有限的资金发挥最大的效益。
目前，国内的相关导则对110kV变电站的无功补偿只是给出了“容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10％～30％配置”的原则。此原则一方面对容性无功补偿给出的是一个较宽的配置区间，对实际中的110kV变电站如何在这一区间中取值没有加以区分和具体说明；另一方面只是对容性无功补偿做出了相关规定，缺乏感性无功补偿的指导。实际上不同的变电站具有不同电气特性，因此对无功补偿的需求也不同。因此，需要结合110kV变电站的特征参数进一步细分容性无功补偿配置区间，并适当考虑电缆的影响以适应当前城市配电网电缆化的发展趋势，由此可依据特征参数值具体地指导110kV变电站的无功配置取值，解决目前110kV变电站无功补偿配置由于缺乏具体地指导而大多实行一刀切的问题，更好的实现资源的优化配置。
发明内容
本发明的目的在于提供110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，以110kV电网3种典型结构作为基准研究模型，根据电网无功需求的理论分析，抽取变压器负载率、负荷功率因数、导线类型和线路长度作为影响配电网无功配置需求的特征参数，对每种典型构建模型进行改变特征参数取值的无功优化计算，求解110kV变电站在不同特征参数下无功配置的优化补偿率，归纳出110kV变电站多维度变参数计算的无功补偿配置原则，指导110kV变电站进行最优无功补偿配置。本发明提出110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，不同特征参数的变电站给出了不同的无功补偿配置区间，区分了架空线路和电缆线路接入对无功补偿的需求差异，改变了传统的一刀切或单断面进行无功优化的配置方式，能具体的指导每座110kV变电站按最优方案进行无功补偿配置。
本发明提供的110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，包括如下步骤：
(1)选取网架结构、变压器负载率αT、负荷功率因数cosφ、导线类型和线路长度L作为影响配电网无功配置需求的特征参数；
(2)在由1座220kV变电站、6座110kV变电站及110kV输电线路组成的110kV片网计算模型中，进行多维度变参数无功优化计算，即：分别以架空网和电缆网按辐射型结构、链型结构、T型结构这3种典型结构构建110kV片网计算模型后，改变变压器负载率、负荷功率因数、线路长度取值，采用遗传算法计算求解每种典型结构计算模型中110kV变电站在不同特征参数多维度组合下的无功补偿优化配置率；
(3)根据多维度变参数无功优化计算所得的110kV变电站无功补偿优化配置率，通过对各特征参数进行敏感性分析，计算无功配置率对各特征参数的敏感度，对比后将特征参数划分为主要特征参数和次要特征参数，形成110kV变电站以特征参数为参考变量的无功补偿优化配置率选值方法；
(4)对要进行无功配置的变电站，首先获取步骤(1)所列出的几个特征参数的值，接着以步骤(3)划分出的主要特征参数的值为依据在步骤(3)所归纳出的110kV变电站的无功补偿优化配置率参考表中找到与参考变量最接近的无功补偿配置率参考区间，然后根据次要特征参数的值结合补充建议对由参考表取值的无功配置率进行修正，最后按此修正值对该变电站进行无功配置。
本发明中选取的影响无功配置需求的特征参数，包括：网络结构、变压器负载率αT、负荷功率因数导线类型和线路长度L。本发明中将改变特征参数进行无功优化仿真计算。
1)网络结构选取
选取110kV配电网中常用的辐射型结构、链型结构、T型结构这3种典型结构。
2)变压器负载率αT和平均负载率αTN
单台变压器“负载率”αT由式(1)计算得到：
式(1)中，P为变压器的有功负荷值P，ST为变压器的容量。
此式指标反映变压器在某一负荷水平下，变压器容量的利用率。
多台变压器“平均负载率”αTN由式(2)计算得到：
式(2)中，Pi为区域内第i台变压器的有功负荷值，STi为区域内第i台变压器的容量。
此式指标反映区域内多台变压器在总体某一负荷水平下，变压器总容量的平均利用率。
本发明方法是以一个110kV片网为研究单元，涉及多座变电站多台主变，仿真计算过程中的平均负载率即为这一指标。本发明中110kV片网中的所有110kV主变是按等负载率的方式设定负荷，即αT＝αTN。
本发明中变压器平均负载率αTN取值是:10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％。通过设定负载率来设定变压器负荷的有功值。
(3)负荷侧功率因数cosφ
本发明变压器负荷侧功率因数cosφ的取值是：0.9、0.925、0.95、0.975。通过由设定的负载率得出的有功值和设定的功率因数值得出变压器负荷的无功值。
(4)导线类型
本发明中对导线类型主要区分架空网和电缆网，分别选用架空导线LGJ-400和电缆线路XLPE-1*800作为输电线路构建典型结构的110kV片网计算模型。
(5)线路长度(供电半径)L
线路长度以供电半径L作为衡量指标。定义每一个110kV片网中，由220kV变电站每一个辐射方向的所连接的线路为一条供电支路，从220kV变电站至支路末端110kV主变的输电线路长度为该支路的供电半径。本发明中L的取值是：3km、5km、10km、15km、20km、25km、30km。
本发明进行的是多维度变参数的无功优化仿真计算:
基于上述对特征参数变量的设定值，在网架结构和导线类型的不同组合构建出的110kV片网计算模型中，对变压器负载率、负荷功率因数、线路长度做不同的组合变化，采用遗传算法求解计算模型中110kV变电站在不同特征参数多维度组合下的无功补偿优化配置率。
本发明中衡量变压器无功配置水平的指标无功补偿优化配置率(简称“无功配置率”)包括无功配置率βC和平均无功配置率βCN。
1)无功配置率βC
单台变压器“无功配置率”βC由式(3)计算得到：
式(3)中，QC为变压器通过无功优化计算后变低侧所需配置的无功补偿容量，ST为变压器的容量。
单台变压器“无功配置率”βC由式(3)计算得到：
式(3)中，QC为变压器通过无功优化计算后变低侧所需配置的无功补偿容量，ST为变压器的容量。
此项指标反映变压器根据无功优化计算得到的所需配置的无功补偿总量与其容量的关系，用于指导不同负载水平变压器的无功补偿配置量的选择。无功优化
2)平均无功配置率βCN
多台变压器“平均无功配置率”βCN由式(4)计算得到：
式(4)中,QCi为第i台变压器通过无功优化计算后变低侧所需配置的无功补偿容量,STi第i台变压器的容量。此项指标反映区域内所有变压器无功补偿总体的配置水平，同时也可看作区域内各台变压器无功补偿的平均配置水平。
本发明对特征参数的敏感性分析，是分析其对无功配置率的影响程度，即特征参数单位变化时影响无功配置率的变化量，衡量指标为敏感度λ，包括：λα、λφ、λL。
(1)负载率敏感度λα
无功配置率对负载率的敏感度，即负载率单位变化(变化1％)时影响无功配置率的变化量；
(2)负荷侧功率因数敏感度λφ
无功配置率对负荷侧功率因数的敏感度，即负荷侧功率因数单位变化(变化0.01)时影响无功配置率的变化量；
(3)线路长度敏感度λL
无功配置率对110kV线路长度的敏感度，即线路长度单位变化(变化1km)时影响无功配置率的变化量；
其中，λ若为正，则表示该特征参数对无功配置率的影响为正相关；反之，λ若为负时，表示特征参数对无功配置率的影响为负相关。
至于网架结构对无功配置率的影响，在无功优化配置计算过程中已经证明可以忽略。
本发明中无功配置率各特征参数的敏感度具体值如下：
1)架空网：λα＝+0.3％～+0.4％，λL＝+0.03％～+0.08％；
2)电缆网：λα＝+0.3％～+0.4％，λL＝－0.7％～－0.8％。
本发明对各特征参数的主次划分如下：
1)主要特征参数：变压器负载率、负荷侧功率因数。
2)次要特征参数：网架结构、导线类型、线路长度。
本发明形成110kV变电站以特征参数为参考变量的无功补偿优化配置率选值方法，是包含以主要影响参数为参考变量的无功配置率参考表和以次要影响参数为参考变量的相关补充建议。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明通过改变影响无功补偿配置需求的特征参数研究变电站无功配置需求的变化，针对不同特征参数的110kV变电站给出了比现有的无功配置原则、标准更为详细、具体的配置原则，除了从无功负荷水平的差别进一步细分无功补偿的配置区间之外，还对110kV变电站是架空线还是电缆接入配电网以及电缆长度的多少进行了区分。
(2)本发明从研究110kV典型结构网络模型出发，研究成果具有通用性、可推广性；
(3)多维度变参数无功优化计算的无功配置方案涵盖了多种运行状态，可指导每座变电站按最优方案进行无功配置，优于传统的单断面计算无功优化配置方案。
(4)本发明对110kV变电站是架空线接入电网还是电缆进行区分，并提出了不同的无功配置率。
(5)本发明更好的实现资源的优化配置，有利于提高无功设备利用率。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为110kV配电网典型网架结构图。
图3电缆网110kV主变平均负载率敏感性分析图。
图4电缆网110kV主变负荷侧功率因数敏感性分析图。
图5电缆网供电半径(线路长度)敏感性分析图。
具体实施方式
以下结合实例和附图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。
以下以电缆网的110kV片网为实例。
110kV片网典型结构的设定以220kV N站为辐射中心，下辖6座110kV变电站(A1～A3站、B1～B3站)。220kV变电站主变构成为2×240MVA，总容量为480MVA；每座110kV变电站主变构成为2×50MVA，110kV主变总容量为600MVA。
辐射型结构片网的基态模型如图2(a)所示。A1～A3站以5km的供电半径接入中心站N站；B1～B3站以10km的供电半径接入中心站N站。
链型结构片网的基态模型如图2(b)所示。A1～A3站以5km的供电半径接入中心站N站；B1～B3站各自以5km的线路长度分别接入A1～A3站，相对于中心站N站的供电半径为10km。
T型结构片网的基态模型如图2(c)所示。B1～B3站以10km的供电半径接入中心站N站；A1～A3站分别从中心站N站至B1～B3站的线路上T型接入电网，相对于中心站N站的供电半径为5km。
结合图1配置流程，110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法包括以下步骤：
(1)以电缆线路XLPE-1*800为110kV输电线路按辐射型结构、链型结构、T型结构3种典型结构构建110kV片网基态模型；
(2)对电缆网的每种典型结构110kV片网基态模型，改变变压器负载率、负荷侧功率因数、线路长度这3个特征参数，采用遗传算法进行无功优化计算。计算过程中，容性无功补偿用正值表示，感性无功补偿用负值表示。
首先，在保持基态模型5km、10km供电半径长度设定不变的情况下，改变110kV主变平均负载率(变化范围为10％-70％)和10kV负荷侧功率因数(变化范围为0.90-0.975)，基于此条件对三种典型结构模型进行无功优化计算。通过计算发现，在基态模型供电半径长度的设定下，110kV变电站几乎不需要感性无功补偿，总体表现为容性无功补偿的需求。电缆网三种典型结构容性无功优化计算结果见表1。
表1 电缆网不同结构110kV变电站在不同平均负载率、功率因数下的平均无功配置率
单位：％
表中的结果显示，电缆网中，在平均负载率和负荷侧功率因数相同的情况下，三种典型结构110kV变电站平均无功配置率相差不大，表明网架结构的不同对110kV变电站的无功配置率的影响基本可以忽略。
由此可将此时三种典型结构110kV变电站平均无功配置率的平均值作为电缆网110kV变电站在相同参数条件下的无功配置率参考值，结果见表2。
表2 电缆网110kV变电站在不同平均负载率、功率因数下的平均无功配置率参考值
单位：％
增加将线路长度作为变化的特征参数进行无功优化计算。参数设定为：负荷侧功率因数初始设为0.95，改变110kV主变平均负载率(变化范围为10％-70％)、供电半径(变化范围为3km-30km)，其它参数不变。鉴于网架结构对无功配置的影响可忽略，此处以各供电支路供电半径均相等的辐射型结构110kV片网(一条供电支路对应一台主变)来进行相关计算，结果见表3和图5。
表3 110kV主变在不同平均负载率、供电半径下的平均无功配置率(功率因数0.95)
单位：％
注：表中正值表示容性无功补偿，负值表示感性无功补偿。
如表3所示，若按单台110kV主变容量50MVA、单组无功补偿装置容量为3Mvar计算，无功配置率小于等于-6％时(表3中的灰底数据)才需要配置1组或以上的感性无功装置。在轻载(负载率<30％)情况下，当接入的电缆线路长度小于10km时，110kV主变不需要配置感性无功装置；当电缆线路长度在10km-20km时，110kV主变需要考虑配置1-2组感性无功装置；当电缆线路长度在20km-30km时，110kV主变需考虑配置2-3组感性无功装置。
其它3个负荷侧功率因数取值(0.90、0.925、0.975)下，110kV主变关于平均负载率和供电半径的无功配置率表可参照执行同样的计算求得，具体过程在此省略。
按照本方法，对110kV架空网作与上述电缆网同样的无功优化计算，能得到110kV架空网中110kV变电站无功补偿优化配置方案，具体过程亦在此省略。
(3)通过对各特征参数进行敏感性分析，计算无功配置率对各特征参数的敏感度，对比后将特征参数划分为主要特征参数和次要特征参数，形成110kV变电站以特征参数为参考变量的无功补偿优化配置率选值方法。本方法将特征参数的单位变化(负载率变化1％、负荷侧功率因数变化0.01、供电半径变化1km)造成的无功补偿配置率变化量定义为敏感度λ，包括：λα、λφ、λL。
根据电缆网以110kV主变平均负载率、负荷侧功率因数为二维参考变量的110kV变电站无功配置率参考值表(表2)，做平均负载率、负荷侧功率因数对无功补偿配置率的敏感性分析。110kV主变平均负载率对无功补偿配置率的敏感性分析见图3和表4，负荷侧功率因数对无功补偿配置率的敏感性分析见图4和表5。
表4 电缆网110kV主变平均负载率与平均无功补偿配置率的线性方程
| 功率因数 | 线性方程 |
| 0.90 | β<sub>CN</sub>≈-0.22％+0.44×(α<sub>TN</sub>－10％) |
| 0.925 | β<sub>CN</sub>≈-0.5％+0.41×(α<sub>TN</sub>－10％) |
| 0.95 | β<sub>CN</sub>≈-1.08％+0.33×(α<sub>TN</sub>－10％) |
| 0.975 | β<sub>CN</sub>≈-1.69％+0.26×(α<sub>TN</sub>－10％) |
通过敏感性分析，电缆网中110kV变电站平均无功配置率βCN与110kV主变平均负载率αTN基本呈线性递增关系。110kV主变平均负载率提高1％时将影响无功配置率增加约0.3％-0.4％，即平均无功配置率对110kV主变平均负载率的敏感度λα≈+0.3％-+0.4％，功率因数越高，敏感度越低。
利用负载率的敏感度，可估算主变在其它负载率下的无功配置率。
表5 电缆网110kV主变负荷侧功率因数与平均无功补偿配置率的线性方程
| 平均负载率(％) | 线性方程 |
| 10 | β<sub>CN</sub>＝0 |
| 20 | β<sub>CN</sub>≈4.12％－52％×(cosφ－0.90) |
| 30 | β<sub>CN</sub>≈8.47％－78％×(cosφ－0.90) |
| 40 | β<sub>CN</sub>≈14.12％－115.33％×(cosφ－0.90) |
| 50 | β<sub>CN</sub>≈18.48％－127.33％×(cosφ－0.90) |
| 60 | β<sub>CN</sub>≈22.47％－141.33％×(cosφ－0.90) |
| 70 | β<sub>CN</sub>≈26.75％－160％×(cosφ－0.90) |
通过敏感性分析，电缆网中110kV变电站平均无功配置率βON与负荷侧功率因数cosφ两者基本呈线性递减关系。负荷侧功率因数提高0.01时将影响平均无功配置率减小约0％-1.6％，即平均无功配置率对负荷侧功率因数的敏感度λφ≈0％--1.6％。，负载率越高，敏感度越高。
利用负荷侧功率因数敏感度，可估算其它功率因数下的无功配置率。
电缆网中，线路长度对平均无功补偿配置率的敏感性分析见图5和表6
表6 供电半径与无功配置率的线性方程(功率因数0.95)
| 平均负载率(％) | 线性方程 |
| 10 | β<sub>CN</sub>≈0.58-0.77％×(L－3) |
| 20 | β<sub>CN</sub>≈4.41％－0.83％×(L－3) |
| 30 | β<sub>CN</sub>≈7.89％－0.80％×(L－3) |
| 40 | β<sub>CN</sub>≈11.60％－0.81％×(L－3) |
| 50 | β<sub>CN</sub>≈15.71％－0.80％×(L－3) |
| 60 | β<sub>CN</sub>≈19.58％－0.75％×(L－3) |
| 70 | β<sub>CN</sub>≈22.38％－0.68％×(L－3) |
通过敏感性分析，电缆网中，功率因数0.95时，110kV主变平均无功配置率βCN与供电半径(即电缆线路长度)L两者基本呈线性递减关系；当电缆线路长度增加1km时将影响无功配置率减小约0.7％-0.8％，据此可认为无功配置率对电缆线路长度的敏感度λL≈-0.7％--0.8％。其它功率因数下，供电半径变化对平均无功配置率的影响大致与此值相当。
利用电缆线路长度敏感度，可估算其它电缆线路长度下的无功配置率。
架空网和电缆网特征参数敏感度如表7所示。
表7 架空网和电缆网特征参数敏感度
| 导线类型 | λ<sub>α</sub> | λ<sub>φ</sub> | λ<sub>L</sub> |
| 架空网 | +0.3％-+0.4％ | －0.6％-－1.2％ | +0.03％-+0.08％ |
| 电缆网 | +0.3％-+0.4％ | 0％-－1.6％ | －0.7％-－0.8％ |
在架空网和电缆网的110kV片网计算模型的无功优化计算结果都显示网架结构的不同对110kV变电站的无功配置率的影响基本可以忽略，而线路长度的影响在架空网中极小也可以近似忽略，因此本发明对各特征参数的主次划分如下：
主要特征参数：变压器负载率、负荷侧功率因数。
次要特征参数：网架结构(可剔除)、导线类型、线路长度。
将架空网和电缆网基于基态模型设定的供电半径(5km、10km)求得的以负载率、负荷侧功率因数为二维参考变量的110kV变电站无功配置率参考值进行对比分析，结果如下表8(表中数据做了取整处理)。
表8 架空网和电缆网典型结构平均无功配置率参考值对比
由上表可以看出，在同样的特征参数下，架空网的无功配置率比电缆网的无功配置率大，两者之间的差值如下表9。
由表可知，架空网和电缆网无功配置率差值范围为2％-6％，按单台110kV主变容量50MVA、单组无功补偿装置容量3Mvar来说，6％的无功配置率对应1组无功装置。架空网和电缆网的无功需求差额主要是由两者的充电功率差额较大造成。因此，有110kV电缆线路的110kV变电站，可适当的减少容性无功装置的配置量。
表9 架空网和电缆网典型结构平均无功配置率差值表
单位：％
根据架空网、电缆网典型结构110kV片网求得的平均无功配置率参考值，并结合特征参数的敏感度，将其推广应用到110kV变电站单台主变的无功配置率的选值。由于涉及多个特征参数，选值方法是基于架空网的以平均负载率、负荷侧功率因数这两个主要特征参数作为二维参考变量的无功配置率参考表作为110kV变电站无功补偿配置率参考表，然后再将导线类型和线路长度作为次要特征参数提出相关的补充建议。110kV变电站无功配置率参考表如下表所示。
表10 110kV变电站无功配置率参考表
单位：％
表10相关说明如下：
1)本表无功配置率参考值基于架空网中的110kV变电站提出，电缆网中的110kV变电站无功配置参考值需结合本表和下面的补充建议选取。
2)本表无功配置率为正值，代表是容性无功补偿，若通过补充建议修正后变为负值，代表需配置感性无功补偿。
2)根据此表规划变电站的容性无功配置方案时，参考的负荷区间应基于变电站未来3～5年预计达到的最大负荷水平，非当前水平。
表10的取值补充建议如下：
1)同一负载率区间内，主变预测负载率接近高值的，其无功配置率也往高值取。
2)导线类型和线路长度对参考表取值的调整建议：
a)纯架空线路，长度较大的(如15km及以上)，根据本参考表选取无功配置率后可再适当增加1～2个百分点。
b)平均至110kV变电站单台主变所接入的110kV线路所含电缆长度为0-10km(0为纯架空线路)时，其无功补偿配置可按本表的配置率取值。
c)平均至110kV变电站单台主变所接入的110kV线路所含电缆长度大于10km时，每超过1km则其无功补偿配置按本参考表的配置率减小0.5％取值。
d)平均至110kV变电站单台主变所接入的110kV线路所含电缆长度达到20km且较长时间轻载(负载率<30％)时才需要考虑配置1-2组的电抗器(按3Mvar/组)。而110kV变电站所接110kV电缆长度达到20km的情况并不多见，一般建议在220kV变电站集中配置感性无功装置。
(4)根据110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置得出的以特征参数为参考变量的无功配置率选值方法(含参考表及其补充建议)，任意选取1座110kV变电站对其进行无功补偿配置规划，如有某新建变电站，主变构成为2×50MVA，以长度为13km的电缆双回接入某座220kV变电站，预测其负载率5年后可达45％，根据当地已有站的实际功率因数水平预计其负荷侧功率因数为0.97。
考虑无功规划按适度超前，该变电站的初始无功补偿配置率可根据表10选定对应负载率50％、负荷侧功率因数0.975时的无功补偿配置率，即有β(1) O＝13％。
由于变电站是以长度为13km的电缆双回接入电网，结合补充建议“平均至110kV变电站单台主变所接入的110kV线路所含电缆长度大于10km时，每超过1km则其无功补偿配置按本参考表的配置率减小0.5％取值”，进一步修正无功补偿配置率：
β(2) O＝13％+(13－10)×(－0.5％)＝11.5％
最后确定每台主变优化配置的低压无功补偿总量：
∑QC＝11.5％*50＝5.75≈6(Mvar)
由此可按每台主变安装2组3Mvar的容性无功补偿装置对该变电站进行无功补偿配置规划。
可见，采用本发明所提出110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法得出的110kV变电站的无功配置率参考表(表10)及其补充建议，改变了传统的一刀切或单断面无功优化的配置方式，能直观方便地确定110kV主变低压侧的无功补偿优化配置容量，避免了实际建模仿真工作量大的问题。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)选取网架结构、主变压器负载率αT/αTN、负荷侧功率因数cosφ、导线类型和线路长度L作为影响配电网无功配置需求的特征参数；所述的主变压器负载率包括负载率αT和平均负载率αTN，
单台变压器负载率αT由式(1)计算得到：
式(1)中，P为变压器的有功负荷值P，ST为变压器的容量；
多台变压器的平均负载率αTN由式(2)计算得到：
式(2)中，Pi为区域内第i台变压器的有功负荷值，STi为区域内第i台变压器的容量；
110kV片网计算模型中的所有110kV主变是按等负载率的方式设定负荷，即αT＝αTN；
(2)在由1座220kV变电站及其110kV供电网络组成的110kV片网计算模型中，按特征步骤(1)的所述特征参数，进行多维度变参数无功优化计算，即：在多个特征参数组合改变取值的情况下，采用遗传算法求解110kV变电站的无功补偿优化配置率；所述的多维度变参数，是指多个特征参数进行改变，具体是：网络结构的改变是选取110kV配电网中常用的辐射型结构、链型结构、T型结构这3种典型结构分别构建110kV片网计算模型；主变压器负载率取值的改变是按10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％这7个大小取值，在运行中主变压器负载率超过70％则为重载；负荷侧功率因数的改变是按0.9、0.925、0.95、0.975这4个大小取值；导线类型的改变是区分架空网和电缆网，架空网导线选型LGJ-400，电缆网导线选型XLPE-1*800；线路长度的改变则是按3km、5km、10km、15km、20km、25km、30km这7个长度取值；所述的无功补偿优化配置率即无功配置率包括无功配置率βC和平均无功配置率βCN，
单台变压器的无功配置率βC由式(3)计算得到：
式(3)中，QC为变压器通过无功优化计算后变低侧所需配置的无功补偿容量，ST为变压器的容量；
多台变压器的平均无功配置率βCN由式(4)计算得到：
式(4)中,QCi为第i台变压器通过无功优化计算后变低侧所需配置的无功补偿容量,STi第i台变压器的容量；
(3)根据多维度变参数无功优化计算所得的110kV变电站无功补偿优化配置率，通过对各特征参数进行敏感性分析，计算无功补偿优化配置率对各特征参数的敏感度，对比后将特征参数划分为主要特征参数和次要特征参数，形成110kV变电站以特征参数为参考变量的无功补偿优化配置率选值方法；
(4)对要进行无功补偿配置的变电站，首先获取步骤(1)所列出的几个特征参数的值，接着以步骤(3)区分出的主要特征参数的值为依据在步骤(3)所得出的110kV变电站的无功补偿优化配置率参考表中找到与参考变量最接近的无功配置率参考区间，然后根据次要特征参数的值结合补充建议对由参考表取值的无功配置率进行修正，最后按此修正值乘以主变压器容量得出该变电站无功补偿的配置容量。
2.根据权利要求1所述的110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，其特征在于步骤(2)所述的多维度变参数无功优化计算，是分架空网、电缆网分别构建3种典型结构110kV片网计算模型后，再将主变压器负载率、负荷侧功率因数、线路长度进行组合并改变参数值，采用遗传算法计算不同特征参数组合下110kV变电站的无功补偿优化配置率。
3.根据权利要求1所述的110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，其特征在于步骤(3)所述的计算无功配置率对特征参数的敏感度，具体取值为：架空网中，负载率敏感度λα、负荷侧功率因数敏感度λφ、线路长度敏感度λL的取值分别为：λα＝+0.3％～+0.4％，λL＝+0.03％～+0.08％；电缆网中，负载率敏感度λα、负荷侧功率因数敏感度λφ、线路长度敏感度λL的取值分别为：λα＝+0.3％～+0.4％，λL＝－0.7％～－0.8％。
4.根据权利要求1所述的110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，其特征在于步骤(3)所述的对比后将特征参数划分为主要特征参数和次要特征参数，具体是指：主要特征参数包括主变压器负载率、负荷侧功率因数；次要特征参数包括网架结构、导线类型、线路长度。
5.根据权利要求1所述的110kV变电站多维度变参数计算无功补偿配置方法，其特征在于步骤(3)所述的以特征参数为参考变量的110kV变电站无功补偿优化配置率选值方法，是包含以主要特征参数为参考变量的无功补偿配置率参考表和以次要特征参数为参考变量的相关补充建议。
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