CN105914747B - 串联补偿装置的位置选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种串联补偿装置的位置选择方法，包括以下步骤：采集电网中的关键参数；根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。本发明不仅设计了串联补偿装置，并提出串联补偿装置的位置选择方法，确保串联补偿装置安装到电网后起到最佳的补偿效果，提高供电质量。
Description
技术领域
本发明涉及计算机控制技术领域，特别是一种用于电网的串联补偿装置的位置选择方法。
背景技术
电力网损耗是指电能从发电厂传输到客户的一系列过程中，在输电、变电、配电盒营销等各环节的电能损耗和损失。损率是综合反映电力网规划设计、生产的运行和经营管理水平的主要经济技术指标。电力网的线损电量主要包括可变损耗、固定损耗和管理损耗。可变损耗指的是消耗在电力线路和电力变压器电阻上的电量,该部分损耗与传输功率(或电流)的平方成正比。固定损耗指的是产生在电力线路和变压器的等值并联电导上的损耗,对配电网而言主要包括电力变压器的铁损,电力电缆和电容器的绝缘介质损耗,绝缘子的泄漏损耗等。固定损耗和可变损耗可以通过理论计算得出,故常将其称为理论线损。管理损耗指的是线损电量扣除理论线损后的部分。电网损耗每年浪费电能巨大，且影响了供电质量，导致用电器损坏。
目前现有技术中也提出了一些电网补偿方案，主要采用并联电容的方式进行补偿，其成本高，响应速度慢，且安装位置一般选择在源段，补偿效果差。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。
一种串联补偿装置的位置选择方法，所述串联补偿装置用于补偿电网的压降，包括以下步骤：
采集所述电网中的关键参数；
根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。
更进一步地，采集电网中的关键参数的具体步骤为：
获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_N将线塔从输电源点到目的地依次编号为1、2、……Tower_N；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的导线长度Li及电阻率ρi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的电容大小Ci和电感大小Hi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的功率Pj；
获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current；其中，i为自然数，且2≤i≤Tower_N，j为自然数，0≤j≤P_N,P_N≥0。
更进一步地，所述大功率用电器是指功率在20kw以上的用电器。
更进一步地，根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置的具体步骤为：
构建阻抗平衡函数Ri＝α*Li*ρi+β*Ci+γ*Hi，其中α、β、γ为对应的权值，i为自然数，且2≤i≤Tower_N；
根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线塔之间的阻抗最大值Rmax及对应的线塔编号N-1和N；并计算线塔T N-1相对于输电源点的距离其中，N为自然数，且2≤N≤Tower_N，k为自然数，且2≤k≤N-1；
根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率Pj，计算相邻两个线塔之间的大功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-1和M，并计算线塔T M-1相对于输电源点的距离其中，M为自然数，且2≤M≤Tower_N，g为自然数，且2≤g≤M-1；
计算d3＝(d1+d2)/2；
将串联补偿装置分别设置在d1、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地电压V1、V2和V3及对应的电流current1、current2和current3，分别计算V1、V2和V3与Vmin的差值diff_V1、diff_V2和diff_V3，及current1、current2和current3与current的差值diff_C1、diff_C2和diff_C3，令diff_V＝max(diff_V1、diff_V2、diff_V3)；
如果diff_C1、diff_C2和diff_C3均小于一阈值，将diff_V对应的位置确定为串联补偿装置的安装位置。
更进一步地，所述串联补偿装置，包括：第一开关、第二开关、补偿电容，补偿电容通过所述第一开关和第二开关串联在供电线路中；氧化锌组件，与所述补偿电容并联；放电限流电路和涡流快速开关，放电限流电路与涡流快速开关串联后与所述补偿电容并联；热备开关，与所述第一开关和第二开关并联；电流互感器，用于采集通过所述供电线路中的电流；处理器，接收电流互感器采集的电流数据，根据处理结果控制涡流快速开关闭合。
更进一步地，所述电流互感器为电子式电流互感器。
本发明的技术效果为：不仅设计了串联补偿装置，并提出串联补偿装置的位置选择方法，确保串联补偿装置安装到电网后起到最佳的补偿效果，提高供电质量。
附图说明
图1是本发明的串联补偿装置的原理结构图。
图2是本发明的一种串联补偿装置的位置选择方法。
具体实施方式
下面结合附图1-2进行具体说明。
图1示出了本发明的串联补偿装置。
本发明的所述串联补偿装置，包括：第一开关1、第二开关2、补偿电容3，补偿电容3通过所述第一开关1和第二开关2串联在供电线路中；氧化锌组件4，与所述补偿电容3并联；放电限流电路5和涡流快速开关6，放电限流电路5与涡流快速开关6串联后与所述补偿电容3并联；热备开关7，与所述第一开关1和第二开关2形成的串联电路并联；电流互感器8，用于采集通过所述供电线路中的电流；处理器9，接收电流互感器8采集的电流数据，根据处理结果控制涡流快速开关6闭合。
电流互感器8原理是依据电磁感应原理的。电流互感器8是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器8在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器8的工作状态接近短路。由于电磁式电流互感器存在的易饱和、非线性及频带窄等问题，电子式电流互感器8逐渐兴起。电子式电流互感器一般具有抗磁饱和、低功耗、宽频带等优点。属于数字式传感器，二次仪表不会引入误差，传感器误差就是系统误差。因此，所述电流互感器8优选为电子式电流互感器，可以简化电路设计，不用进行模数转换，降低误差。
本发明采用动态均能技术开发的氧化锌组件4用以有效限制补偿电容3两端的电压，对补偿电容3运行的安全性提供了保障；本发明采用处理器9快速确定串联补偿装置的安全状态和基于快速涡流驱动技术开发的涡流快速开关6，来控制补偿电容3的投退，以最大限度地缩短过电流的持续时间，大大减小了氧化锌组件4所需要的能容量。氧化锌组件4可以采用动态均能配片技术，由多路氧化锌阀片串并联组成，不仅大大降低了残压比(最高残压UC与1mA参考电压U1mA之比)，而且在相同能容量指标下体积明显缩小。放电限流电路采用电阻和电感构成，防止放电电流过大，损坏涡流快速开关6触点。涡流快速开关6的合闸时间可以做到10ms左右甚至更快。
图2示出了一种串联补偿装置的位置选择方法，包括以下步骤：
S1:采集电网中的关键参数；
S2:根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置。
采集电网中的关键参数的具体步骤为：
获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_N将线塔从输电源点到目的地依次编号为1、2、……Tower_N；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的导线长度Li及电阻率ρi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的电容大小Ci和电感大小Hi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的功率Pj；
获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current；
其中，i为自然数，且2≤i≤Tower_N，j为自然数，0≤j≤P_N,P_N≥0。
所述大功率用电器是指功率在20kw以上的用电器。大功率用电器比如是电动机、炼钢电炉等消耗大量电能的用电设备，在这些设备处将会有明显的电压降低。
根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置的具体步骤为：
构建阻抗平衡函数Ri＝α*Li*ρi+β*Ci+γ*Hi，其中α、β、γ为对应的权值，i为自然数，且2≤i≤Tower_N；根据不同的电网α、β、γ可以设置不同的值，如11kv电网，α＝1、β＝1、γ＝1；如35kv电网，α＝1.5、β＝1.2、γ＝1；其具体值可根据电网运行历史数据仿真计算得出。
根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线塔之间的阻抗最大值Rmax及对应的线塔编号N-1和N；并计算线塔TN-1相对于输电源点的距离其中，N为自然数，且2≤N≤Tower_N，k为自然数，且2≤k≤N-1。
根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率Pj，计算相邻两个线塔之间的大功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-1和M，并计算线塔TM-1相对于输电源点的距离其中，M为自然数，且2≤M≤Tower_N，g为自然数，且2≤g≤M-1；
计算d3＝(d1+d2)/2。
将串联补偿装置分别设置在d1、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地电压V1、V2和V3及对应的电流current1、current2和current3，分别计算V1、V2和V3与Vmin的差值diff_V1、diff_V2和diff_V3，及current1、current2和current3与current的差值diff_C1、diff_C2和diff_C3，令diff_V＝max(diff_V1、diff_V2、diff_V3)；max()表示求最大值的函数，即diff_V为diff_V1、diff_V2和diff_V3的最大值。
如果diff_C1、diff_C2和diff_C3均小于一阈值，如该阈值为5-10A，优选为8A，将diff_V对应的位置确定为串联补偿装置的安装位置；如果diff_C1、diff_C2和diff_C3均不小于该阈值，将串联补偿装置安装在d1和d2二者中较大的位置处。这样才能起到更好的补偿效果。
本发明所述的方法已经在临汾电网节能改造中得到验证，起到了很好的节能效果，年节约电能约14万度。
本发明所述的方法，可以通过计算机程序实现，也可以将计算机程序存储在存储介质上，处理器从存储介质上读取计算机程序，并执行相应的方法，完成串联补偿装置的位置选择。
最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种串联补偿装置的位置选择方法，所述串联补偿装置用于补偿电网的压降，其特征在于，包括以下步骤：采集所述电网中的关键参数；根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置；
采集电网中的关键参数的具体步骤为：
获取线塔的数目Tower_N，并根据线塔的数目Tower_N将线塔从输电源点到目的地依次编号为1、2、……Tower_N；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的导线长度Li及电阻率ρi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的电容大小Ci和电感大小Hi；
获取线塔Ti与相邻线塔Ti-1之间的大功率用电器个数P_N，及每个大功率用电器的功率Pj；
获取电网正常运行时目的地的最低电压Vmin及对应的电流current；
其中，i为自然数，且2≤i≤Tower_N，j为自然数，0≤j≤P_N,P_N≥0；
所述大功率用电器是指功率在20kw以上的用电器；
根据所述关键参数确定串联补偿装置的安装位置的具体步骤为：
构建阻抗平衡函数Ri＝α*Li*ρi+β*Ci+γ*Hi，其中α、β、γ为对应的权值，i为自然数，且2≤i≤Tower_N；
根据所述阻抗平衡函数获得相邻两个线塔之间的阻抗最大值Rmax及对应的线塔编号N-1和N；并计算线塔TN-1相对于输电源点的距离其中，N为自然数，且2≤N≤Tower_N，k为自然数，且2≤k≤N-1；
根据大功率用电器个数P_N及每个大功率用电器的功率Pj，计算相邻两个线塔之间的大功率用电器的总功率最大值Pmax及对应的线塔编号M-1和M，并计算线塔TM-1相对于输电源点的距离其中，M为自然数，且2≤M≤Tower_N，g为自然数，且2≤g≤M-1；
计算d3＝(d1+d2)/2；
将串联补偿装置分别设置在d1、d2和d3位置处进行仿真计算，分别计算出目的地电压V1、V2和V3及对应的电流current1、current2和current3，分别计算V1、V2和V3与Vmin的差值diff_V1、diff_V2和diff_V3，及current1、current2和current3与current的差值diff_C1、diff_C2和diff_C3，令diff_V＝max(diff_V1、diff_V2、diff_V3)；
如果diff_C1、diff_C2和diff_C3均小于一阈值，将diff_V对应的位置确定为串联补偿装置的安装位置。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述串联补偿装置，包括：第一开关、第二开关、补偿电容，补偿电容通过所述第一开关和第二开关串联在供电线路中；氧化锌组件，与所述补偿电容并联；放电限流电路和涡流快速开关，放电限流电路与涡流快速开关串联后与所述补偿电容并联；热备开关，与所述第一开关和第二开关并联；电流互感器，用于采集通过所述供电线路中的电流；处理器，接收电流互感器采集的电流数据，根据处理结果控制涡流快速开关闭合。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述电流互感器为电子式电流互感器。
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