CN106602580B - 一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统，包括采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有运行参数以及与变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。本发明实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

Description

一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统

技术领域

本发明涉及配电网经济运行技术领域，特别是涉及一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统。

背景技术

电压质量不仅是衡量电力系统运行质量的重要指标之一，还是保证电器设备安全使用和产品质量的重要因素。电网中的无功功率又是影响电压质量的重要因素，无功功率的存在在一定程度上降低了电压质量。如何实现对电力系统进行实时有效的无功补偿成为电压安全、优质、经济运行的良好技术手段。

现有技术中，低压配电网中的输电线路上的无功补偿主要是通过工作人员定期控制输电线路各段线路的无功补偿装置来实现对各段线路的无功补偿，对各段线路的无功补偿调控是分立进行的，没有实现对各段线路的无功补偿的实时统一、同步控制，即当对输电线路中的某一段或者某几段线路进行无功补偿调节时，因没有对剩余的线路进行无功补偿使输电线路中存在无功功率，从而使得输电线路的损耗较大，电压质量较低，并且采用人工控制造成了人力资源的浪费，降低了工作效率。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的低压输电线路的无功补偿控制方法及系统成为本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统，在使用过程中实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低压输电线路的无功补偿控制方法，应用于低压输电线路的无功功率控制系统，该系统包括输电线路上的各个变压器以及与每个变压器一一对应的无功补偿装置，从所述低压输电线路末端起以变压器与负荷连接点为节点将所述低压输电线路分成多段，所述方法包括：

采集各段线路的运行参数，所述运行参数包括线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

当各个所述线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个所述控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便所述无功补偿装置依据对应的所述无功补偿量对所述低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

优选的，所述采集各段线路的运行参数的具体过程为：

间隔预设时间采集各段线路的运行参数。

优选的，所述变压器参数包括电抗X_T、容抗X_D、电阻R_T和额定电压U_N；

则相应的，所述依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量的过程具体为：

步骤S101：依据所述线路电压以及所述额定电压U_N确定优化目标函数，所述优化目标函数为并生成以所述低压输电线路的母线为第1节点，各个变压器与负荷连接点为第i节点的Y矩阵，节点数为n；其中，k为各个变压器的变比组成的向量组，y为各个无功补偿装置投入的电容器组数组成的向量组，U_i为第i个节点的线路电压的幅值，ΔU_imax＝U_imax-U_imin为节点i允许的最大电压偏差；U_iN为第i个节点处变压器额定电压的幅值；

步骤S102：设定控制变量变比初值k^(m＝0)，k^(m＝0)为迭代次数m＝0时从1节点到i节点各个变压器的变比组成的向量组；

步骤S103：确定迭代次数m，m的初始值为m＝0；

步骤S104：依据恒等式功率平衡关系式以及约束条件得出y^(m)，其中，y^(m)为第m次迭代各个无功补偿装置投入的电容组所组成的向量， 为第i^*个虚拟节点的注入功率，为第i^*个虚拟节点的有功功率，为第i^*个虚拟节点的无功功率，所述功率平衡关系式为和所述约束条件包括变压器分接头调节范围约束条件、节点无功补偿约束条件以及节点电压约束条件；所述所述节点无功补偿约束条件为X_C为单组电容器的容抗值；

其中，P_Gi和Q_Gi分别为第i个节点的发电机注入的有功功率和无功功率，和负荷的有功功率和无功功率，Q_Ci为第i个节点处的无功补偿装置的输出功率，G_ij和B_ij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，所述G_ij和B_ij均依据所述Y矩阵得出；

步骤S105：根据所述节点无功补偿约束条件确定约束函数h(k_i,y_i)，依据约束函数确定罚函数W(k^(m)，y^(m))，并依据所述y^(m)、所述k^(m)和第一计算关系式计算得出λ^(m)，其中，所述约束函数为h(k_i,y_i)＝y_iU_i/X_c，λ^(m)表示第m次迭代时的修正系数，所述g(k^(m),y^(m))依据所述功率平衡关系式得出；

步骤S106：结合所述y^(m)、所述k^(m)、所述λ^(m)以及第二计算关系式通过计算得出的计算结果；

步骤S107：判断所述的计算结果是否满足其中，ε＝0.00001，如果是，则输出计算结果，所述计算结果为y^(m)和k^(m)的向量组，依据所述y^(m)和所述k^(m)向量组得出第m次迭代时各个变压器的变比k_i与各个无功补偿装置投入的电容器组数y_i，并结合第三计算关系式计算得出各段线路的无功补偿装置对应的无功补偿量；否则，进入步骤S108；

步骤S108：确定步长因子C^(m)＝1.25％，并依据所述步长因子修正变压器的变比得到并依据所述变压器分接头调节范围约束条件进行越界变量设置，所述越界变量为其中，为第m+1次迭代时第i个节点处的变压器的变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比，k_imax为第i个节点处的变压器的最大变比，k_imin第i个节点处的变压器的最小变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比的增量；

步骤S109：更新迭代次数m＝m+1，并返回步骤S103。

优选的，所述运行参数还包括无功补偿装置的无功补偿容量，则所述方法还包括：

将所述无功补偿量与相应的无功补偿装置的无功补偿容量进行比较，当所述无功补偿量大于所述无功补偿容量时，发送相应的补偿控制指令至与该无功补偿装置相邻的无功补偿装置，以控制所述相邻的无功补偿装置对该段线路进行相应的无功补偿调节。

优选的，所述预设时间为5min。

优选的，当所述线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，则依据所述线路电压以及所述电压预设条件生成并发送电压调节指令，以使相应的变压器调节分接装置依据所述电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使所述线路电压满足所述电压预设条件。

优选的，如上述所述的低压输电线路的无功功率控制方法，所述无功补偿装置为电容补偿器与静止无功发生器并联后组成的无功补偿装置、电容补偿器或静止无功发生器中的一种无功补偿装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低压输电线路的无功功率控制系统，所述系统包括：

采集单元，用于采集各段线路的运行参数，所述运行参数包括线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

控制单元，用于当各个所述线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有所述线路电压、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的有功功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个所述控制指令发送出去；

发送单元，用于接收各个所述控制指令，并将各个所述控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便所述无功补偿装置依据对应的所述无功补偿量对所述低压输电线路进行相应的无功补偿调节；

所述采集各段线路的运行参数的具体过程为：

间隔预设时间采集各段线路的运行参数；

所述变压器参数包括电抗X_T、容抗X_D、电阻R_T和额定电压U_N；

则相应的，所述依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量的过程具体为：

步骤S101：依据所述线路电压以及所述额定电压U_N确定优化目标函数，所述优化目标函数为并生成以所述低压输电线路的母线为第1节点，各个变压器与负荷连接点为第i节点的Y矩阵，节点数为n；其中，k为各个变压器的变比组成的向量组，y为各个无功补偿装置投入的电容器组数组成的向量组，U_i为第i个节点的线路电压的幅值，ΔU_imax＝U_imax-U_imin为节点i允许的最大电压偏差；U_iN为第i个节点处变压器额定电压的幅值；

步骤S102：设定控制变量变比初值k^(m＝0)，k^(m＝0)为迭代次数m＝0时从1节点到i节点各个变压器的变比组成的向量组；

步骤S103：确定迭代次数m，m的初始值为m＝0；

步骤S104：依据恒等式功率平衡关系式以及约束条件得出y^(m)，其中，y^(m)为第m次迭代各个无功补偿装置投入的电容组所组成的向量， 为第i^*个虚拟节点的注入功率，为第i^*个虚拟节点的有功功率，为第i^*个虚拟节点的无功功率，所述功率平衡关系式为和所述约束条件包括变压器分接头调节范围约束条件、节点无功补偿约束条件以及节点电压约束条件；所述所述节点无功补偿约束条件为X_C为单组电容器的容抗值；

其中，P_Gi和Q_Gi分别为第i个节点的发电机注入的有功功率和无功功率，和负荷的有功功率和无功功率，Q_Ci为第i个节点处的无功补偿装置的输出功率，G_ij和B_ij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，所述G_ij和B_ij均依据所述Y矩阵得出；

步骤S105：根据所述节点无功补偿约束条件确定约束函数h(k_i,y_i)，依据约束函数确定罚函数W(k^(m)，y^(m))，并依据所述y^(m)、所述k^(m)和第一计算关系式计算得出λ^(m)，其中，所述约束函数为λ^(m)表示第m次迭代时的修正系数，所述g(k^(m),y^(m))依据所述功率平衡关系式得出；

步骤S106：结合所述y^(m)、所述k^(m)、所述λ^(m)以及第二计算关系式通过计算得出的计算结果；

步骤S107：判断所述的计算结果是否满足其中，ε＝0.00001，如果是，则输出计算结果，所述计算结果为y^(m)和k^(m)的向量组，依据所述y^(m)和所述k^(m)向量组得出第m次迭代时各个变压器的变比k_i与各个无功补偿装置投入的电容器组数y_i，并结合第三计算关系式计算得出各段线路的无功补偿装置对应的无功补偿量；否则，进入步骤S108；

步骤S108：确定步长因子C^(m)＝1.25％，并依据所述步长因子修正变压器的变比得到并依据所述变压器分接头调节范围约束条件进行越界变量设置，所述越界变量为其中，为第m+1次迭代时第i个节点处的变压器的变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比，k_imax为第i个节点处的变压器的最大变比，k_imin第i个节点处的变压器的最小变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比的增量；

步骤S109：更新迭代次数m＝m+1，并返回步骤S103。

优选的，所述控制单元，还用于当所述线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，依据所述线路电压以及所述电压预设条件生成并发送电压调节指令；

则所述发送单元，还用于接收所述电压调节指令，并将所述电压调节指令发送至相应的变压器调节分接装置，以使所述变压器调节分接装置依据所述电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使所述线路电压满足所述电压预设条件。

本发明提供了一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统，输电线路上的各个变压器以及与每个变压器一一对应的无功补偿装置，从低压输电线路末端起以变压器与负荷连接点为节点将低压输电线路分成多段，包括：采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率以及与各段线路中的变压器对应的变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

本发明通过采集各端线路的运行参数，并当采集的各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有的运行参数得出与各个无功补偿装置对应的无功补偿量，并依据各个无功补偿量生成与各个无线补偿装置对应的控制指令，以使各个无线补偿装置依据与其相应的无功补偿量对低压输电线路进行无功补偿的调节。本发明实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种低压输电线路的无功补偿控制方法的流程示意图；

图2为为本发明提供的一种低压输电线路的无功功率控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种低压输电线路的无功补偿控制方法及系统，在使用过程中实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种低压输电线路的无功补偿控制方法的流程示意图。

该方法应用于低压输电线路的无功功率控制系统，其中该系统包括输电线路上的各个变压器以及与每个变压器一一对应的无功补偿装置，从低压输电线路末端起以变压器与负荷连接点为节点将低压输电线路分成多段，该方法包括：

步骤S10：采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

步骤S20：当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率、负荷的无功功率以及与各段线路中的变压器对应的变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

需要说明的是，由于低压输电线路上的各个变压器中的无功功率不同，故根据低压输电线路上无功功率的分布状态可以将该低压输电线路分成多段，具体的分段方法是以变压器与负荷连接点作为节点将低压输电线分成多段，每一段设置有一个变压器。在对输电线路中的各个无功补偿装置进行控制的过程中，首先采集各段线路的运行参数，并实时判断所采集的各段线路的线路电压是否均满足相应线路的电压预设条件，当满足时，依据所采集所有的运行参数通过计算得到各个无功补偿装置的无功补偿量，各个无功补偿量满足使低压输电线路的损耗最低，生成并发送与各个无功补偿量对应的控制指令，各个无功补偿装置接收到相应的控制指令后依据其接收到的控制指令输出相应的无功补偿量，对各个无功补偿装置所在的各段线路同时进行无功补偿的调节。

具体的，所采集的运行参数包括此时的线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率，当然还可以对其他的运行参数进行采集，本发明在此不做特殊的限定能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，每段线路的电压预设条件依据各段线路中的变压器的额定电压而定。

作为优选的，采集各段线路的运行参数的具体过程为：

间隔预设时间采集各段线路的运行参数。

具体的，系统可以间隔预设时间采集一次各段线路的运行参数，其中预设时间的具体数值可以根据实际情况进行设定；当然，也可以实时采集各段线路的运行参数，本发明对此不作特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选的，变压器参数包括电抗X_T、容抗X_D、电阻R_T和额定电压U_N；

则相应的，依据所有线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率、负荷的无功功率以及与各段线路中的变压器对应的变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量的过程具体为：

步骤S101：依据线路电压以及额定电压U_N确定优化目标函数，优化目标函数为并生成以低压输电线路的母线为第1节点，各个变压器与负荷连接点为第i节点的Y矩阵，节点数为n；其中，k为各个变压器的变比组成的向量组，y为各个无功补偿装置投入的电容器组数组成的向量组，U_i为第i个节点的线路电压的幅值，ΔU_imax＝U_imax-U_imin为节点i允许的最大电压偏差；U_iN为第i个节点处变压器额定电压的幅值；

步骤S102：设定控制变量变比初值k^(m＝0)，k^(m＝0)为迭代次数m＝0时从1节点到i节点各个变压器的变比组成的向量组；

步骤S103：确定迭代次数m，m的初始值为m＝0；

步骤S104：依据恒等式功率平衡关系式以及约束条件得出y^(m)，其中，y^(m)为第m次迭代各个无功补偿装置投入的电容组所组成的向量， 为第i^*个虚拟节点的注入功率，为第i^*个虚拟节点的有功功率，为第i^*个虚拟节点的无功功率，功率平衡关系式为和约束条件包括变压器分接头调节范围约束条件、节点无功补偿约束条件以及节点电压约束条件；

其中，P_Gi和Q_Gi分别为第i个节点的发电机注入的有功功率和无功功率，和负荷的有功功率和无功功率，Q_Ci为第i个节点处的无功补偿装置的输出功率，G_ij和B_ij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，G_ij和B_ij均依据Y矩阵得出；

需要说明的是，引入g(k,y)＝0，则此时将含k，y，变量的i点、j点电压代入和内；除第1个节点外，第i个节点与第j个节点的互导纳为0。

另外，变压器分接头调节范围约束条件具体为节点无功补偿约束条件具体为其中y_i为连续变量，Q_Cmin为第i个节点处的无功补偿装置输出的最小功率，Q_Cmax为第i个节点处的无功补偿装置输出的最大功率；节点电压约束条件具体为U_imin≤U_i≤U_imax，以确定节点最大电压偏差。

步骤S105：依据不等式约束函数确定罚函数W(k^(m)，y^(m))，并依据y^(m)、k^(m)和第一计算关系式计算得出λ^(m)，其中，不等式约束函数为h(k_i,y_i)＝y_iU_i/X_c，λ^(m)表示第m次迭代时的修正系数，g(k^(m),y^(m))依据功率平衡关系式得出；

具体的，h(k_i,y_i)＝y_iU_i/X_c的惩罚项为即当h(k_i,y_i)∈[Q_Cimin,Q_Cimax]时，W_i＝0，当时，W_i＝γ_ih_i(k_i,y_i)²，其中γ_i为正常数罚因子，在迭代过程中变化；构造出的罚函数为F(k^(m)，y^(m))＝f(k^(m)，y^(m))+W(k^(m)，y^(m))，

构建函数L(k^(m),y^(m),λ^(m))＝f(k^(m),y^(m))+λ^(m)Tg(k^(m),y^(m))+W(k^(m),y^(m))，得出：

其中，由得出：

进一步算出λ^(m)；

步骤S106：结合y^(m)、k^(m)、λ^(m)以及第二计算关系式通过计算得出的计算结果；

步骤S107：判断的计算结果是否满足其中，ε＝0.00001，如果是，则输出计算结果，计算结果为y^(m)和k^(m)的向量组，依据y^(m)和k^(m)向量组得出第m次迭代时各个变压器的变比k_i与各个无功补偿装置投入的电容器组数y_i，并结合第三计算关系式计算得出各段线路的无功补偿装置对应的无功补偿量；否则，进入步骤S108；

步骤S108：确定步长因子C^(m)＝1.25％，并依据步长因子修正变压器的变比得到并依据变压器分接头调节范围约束条件进行越界变量设置，所述越界变量为其中，为第m+1次迭代时第i个节点处的变压器的变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比，k_imax为第i个节点处的变压器的最大变比，k_imin第i个节点处的变压器的最小变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比的增量；

步骤S109：更新迭代次数m＝m+1，并返回步骤S103。

具体的，更新迭代次数后在进行下一次计算，直到得出满足的y^(m)和k^(m)的向量组为止。

需要说明的是，运用上述计算方法计算得出的各个无功补偿装置的无功补偿量可以使低压输电线路的损耗最小，故上述方法是实现低压输电线路的损耗最小的优化方法。对于依据所有的运行参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量的具体计算方法还可以采用其他的方法进行计算，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，由于每一时刻各段线路的无功功率都可能发生变化，故还可以通过储存的历史数据对下一时间段的运行状态进行预测，依据预测出的运行状态对应的运行参数对该时刻所采集的运行参数进行修正，依据修正后的运行参数得出下一时间段各个无功补偿装置对应的各个无功补偿量，以进一步控制各个无功补偿装置对各段线路进行相应的无功补偿调节，使各时间段内各个无功补偿装置对低压输电线路的无功补偿调节更加准确，提高了调节的精确定。

作为优选的，运行参数还包括无功补偿装置的无功补偿容量，则方法还包括：

将无功补偿量与相应的无功补偿装置的无功补偿容量进行比较，当无功补偿量大于无功补偿容量时，发送相应的补偿控制指令至与该无功补偿装置相邻的无功补偿装置，以控制相邻的无功补偿装置对该段线路进行相应的无功补偿调节。

需要说明的是，系统依据采集的各段线路的运行参数得出各个无功补偿装置对应的无功补偿量后还将各个无功补偿量与对应的各个无功补偿装置的无功补偿容量进行比较，当某个无功补偿装置的无功补偿量大于其无功补偿容量时，则将控制与该无功补偿装置临近的无功补偿装置对该段线路的无功功率进行相应的无功补偿调节。

具体的，可以控制该临近的无功补偿装置对该段线路进行无功补偿调节，也可以控制该临近的无功补偿装置与该段线路中的无功补偿装置同时对该段线路进行无功补偿调节，即控制这些无功补偿装置对该段线路进行调节时各自所输出的无功补偿量之和等于计算得到的与该段线路中的无功补偿装置对应的无功补偿量即可。

作为优选的，预设时间为5min。

具体的，系统将每隔5min进行一个运行参数的采集，并实时依据所采集的运行参数生成各个控制指令，对相应的各个无功补偿装置进行实时控制。当然，本申请中的预设时间还可以为其他数值，其数值大小可以根据实际情况来定。

作为优选的，当线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，则依据线路电压以及电压预设条件生成并发送电压调节指令，以使相应的变压器调节分接装置依据电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使线路电压满足电压预设条件。

需要说明的是，每个变压器都对应一个变压器调节分接装置，当所采集的运行参数中的线路电压不满足其对应的线路的电压预设条件时，系统将依据该段线路的线路电压以及该段线路的电压预设条件生成电压调节指令，并将该电压调节指令发送至与该段线路中的变压器对应的变压器调节分接装置，该变压器调节分接装置依据该电压调节指令对变压器的分接头的位置进行调节，以使该段线路的线路电压满足该段线路的电压预设条件。由于变压器分接头调节后会造成该段线路中的运行参数的变化，故此时应重新依据该调节后的线路电压及各个运行参数得出各个无功补偿装置的无功补偿量，以使低压输电线路的网损最小。

还需要说明的是，每次对变压器的分接头进行调节后，还需要对调节后的线路电压进行校验，以确定调节后的线路电压满足该段线路的电压预设条件。

作为优选的，如上述的低压输电线路的无功功率控制方法，无功补偿装置为电容补偿器与静止无功发生器并联后组成的无功补偿装置、电容补偿器或静止无功发生器中的一种无功补偿装置。

需要说明的是，与各段线路中的变压器一一对应的各个无功补偿装置具体采用上述三种无功补偿装置中的哪一种无功补偿装置可以根据实际情况来定。本发明提供了一种低压输电线路的无功补偿控制方法，其中，输电线路上的各个变压器以及与每个变压器一一对应的无功补偿装置，从低压输电线路末端起以变压器与负荷连接点为节点将低压输电线路分成多段，该包括：采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、线路电流、线路电阻、变压器的额定电压以及变压器的短路损耗；当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有线路电压、线路电流、线路电阻、变压器的额定电压以及变压器的短路损耗得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

另外，需要说明的是，本发明中提到的低压输电线路可以为10kV低压输电线路，也可以为其他数值的低压输电线路，本发明在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

本发明提供了一种低压输电线路的无功补偿控制方法，包括：采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有线路电压、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率以及与各段线路中的变压器对应的变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

本发明通过采集各端线路的运行参数，并当采集的各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有的运行参数得出与各个无功补偿装置对应的无功补偿量，并依据各个无功补偿量生成与各个无线补偿装置对应的控制指令，以使各个无线补偿装置依据与其相应的无功补偿量对低压输电线路进行无功补偿的调节。本发明实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

请参照图2，图2为本发明提供的一种低压输电线路的无功功率控制系统的结构示意图，在上述实施例的基础上：

该系统包括：

采集单元1，用于采集各段线路的运行参数，运行参数包括线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

控制单元2，用于当各个线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率、负荷的无功功率以及与各段线路中的变压器对应的变压器参数得到各个无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个控制指令发送出去；发送单元3，用于接收各个控制指令，并将各个控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便无功补偿装置依据对应的无功补偿量对低压输电线路进行相应的无功补偿调节。

作为优选的，控制单元2，还用于当线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，依据线路电压以及电压预设条件生成并发送电压调节指令；

则发送单元3，还用于接收电压调节指令，并将电压调节指令发送至相应的变压器调节分接装置，以使变压器调节分接装置依据电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使线路电压满足电压预设条件。

本发明所提供的一种低压输电线路的无功功率控制系统，在使用的过程中实现了对各段线路无功补偿的实时统一、同步控制，降低了低压输电线路的损耗，提高了电压质量及工作效率，节约了人力资源。

需要说明的是，对于本发明提供的低压输电线路的无功功率控制系统的实现方法的具体介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种低压输电线路的无功补偿控制方法，应用于低压输电线路的无功功率控制系统，该系统包括输电线路上的各个变压器以及与每个变压器一一对应的无功补偿装置，从所述低压输电线路末端起以变压器与负荷连接点为节点将所述低压输电线路分成多段，其特征在于，所述方法包括：

采集各段线路的运行参数，所述运行参数包括线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

当各个所述线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，则依据所有所述线路电压、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的有功功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个所述控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便所述无功补偿装置依据对应的所述无功补偿量对所述低压输电线路进行相应的无功补偿调节；

所述采集各段线路的运行参数的具体过程为：

间隔预设时间采集各段线路的运行参数；

所述变压器参数包括电抗X_T、容抗X_D、电阻R_T和额定电压U_N；

则相应的，所述依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量的过程具体为：

步骤S101：依据所述线路电压以及所述额定电压U_N确定优化目标函数，所述优化目标函数为并生成以所述低压输电线路的母线为第1节点，各个变压器与负荷连接点为第i节点的Y矩阵，节点数为n；其中，k为各个变压器的变比组成的向量组，y为各个无功补偿装置投入的电容器组数组成的向量组，U_i为第i个节点的线路电压的幅值，ΔU_imax＝U_imax-U_imin为节点i允许的最大电压偏差；U_iN为第i个节点处变压器额定电压的幅值；

步骤S102：设定控制变量变比初值k^(m＝0)，k^(m＝0)为迭代次数m＝0时从1节点到i节点各个变压器的变比组成的向量组；

步骤S103：确定迭代次数m，m的初始值为m＝0；

步骤S104：依据恒等式功率平衡关系式以及约束条件得出y^(m)，其中，y^(m)为第m次迭代各个无功补偿装置投入的电容组所组成的向量， 为第i^*个虚拟节点的注入功率，为第i^*个虚拟节点的有功功率，为第i^*个虚拟节点的无功功率，所述功率平衡关系式为和所述约束条件包括变压器分接头调节范围约束条件、节点无功补偿约束条件以及节点电压约束条件；所述所述节点无功补偿约束条件为X_C为单组电容器的容抗值；

其中，P_Gi和Q_Gi分别为第i个节点的发电机注入的有功功率和无功功率，P_Li和负荷的有功功率和无功功率，Q_Ci为第i个节点处的无功补偿装置的输出功率，G_ij和B_ij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，所述G_ij和B_ij均依据所述Y矩阵得出；

步骤S105：根据所述节点无功补偿约束条件确定约束函数h(k_i,y_i)，依据约束函数确定罚函数W(k^(m)，y^(m))，并依据所述y^(m)、所述k^(m)和第一计算关系式计算得出λ^(m)，其中，所述约束函数为λ^(m)表示第m次迭代时的修正系数，所述g(k^(m),y^(m))依据所述功率平衡关系式得出；

步骤S106：结合所述y^(m)、所述k^(m)、所述λ^(m)以及第二计算关系式通过计算得出的计算结果；

步骤S107：判断所述的计算结果是否满足其中，ε＝0.00001，如果是，则输出计算结果，所述计算结果为y^(m)和k^(m)的向量组，依据所述y^(m)和所述k^(m)向量组得出第m次迭代时各个变压器的变比k_i与各个无功补偿装置投入的电容器组数y_i，并结合第三计算关系式计算得出各段线路的无功补偿装置对应的无功补偿量；否则，进入步骤S108；

步骤S108：确定步长因子C^(m)＝1.25％，并依据所述步长因子修正变压器的变比得到并依据所述变压器分接头调节范围约束条件进行越界变量设置，所述越界变量为其中，为第m+1次迭代时第i个节点处的变压器的变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比，k_imax为第i个节点处的变压器的最大变比，k_imin第i个节点处的变压器的最小变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比的增量；

步骤S109：更新迭代次数m＝m+1，并返回步骤S103。

2.根据权利要求1所述的低压输电线路的无功补偿控制方法，其特征在于，所述运行参数还包括无功补偿装置的无功补偿容量，则所述方法还包括：

将所述无功补偿量与相应的无功补偿装置的无功补偿容量进行比较，当所述无功补偿量大于所述无功补偿容量时，发送相应的补偿控制指令至与该无功补偿装置相邻的无功补偿装置，以控制所述相邻的无功补偿装置对该段线路进行相应的无功补偿调节。

3.根据权利要求1所述的低压输电线路的无功补偿控制方法，其特征在于，所述预设时间为5min。

4.根据权利要求1所述的低压输电线路的无功补偿控制方法，其特征在于，当所述线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，则依据所述线路电压以及所述电压预设条件生成并发送电压调节指令，以使相应的变压器调节分接装置依据所述电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使所述线路电压满足所述电压预设条件。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的低压输电线路的无功补偿控制方法，其特征在于，所述无功补偿装置为电容补偿器与静止无功发生器并联后组成的无功补偿装置、电容补偿器或静止无功发生器中的一种无功补偿装置。

6.一种低压输电线路的无功功率控制系统，其特征在于，所述系统包括：

采集单元，用于采集各段线路的运行参数，所述运行参数包括线路电压、无功补偿装置的输出功率、发电机注入的有功功率、发电机注入的无功功率、负荷的有功功率及负荷的无功功率；

控制单元，用于当各个所述线路电压均满足相应线路的电压预设条件时，依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量并生成与各个无功补偿装置相应的控制指令，并将各个所述控制指令发送出去；

发送单元，用于接收各个所述控制指令，并将各个所述控制指令发送至各个相应的无功补偿装置，以便所述无功补偿装置依据对应的所述无功补偿量对所述低压输电线路进行相应的无功补偿调节；

所述采集各段线路的运行参数的具体过程为：

间隔预设时间采集各段线路的运行参数；

所述变压器参数包括电抗X_T、容抗X_D、电阻R_T和额定电压U_N；

则相应的，所述依据所有所述线路电压、所述发电机注入的有功功率、所述无功补偿装置的输出功率、所述发电机注入的无功功率、所述负荷的有功功率、所述负荷的无功功率以及与各段所述线路中的变压器对应的变压器参数得到各个所述无功补偿装置的无功补偿量的过程具体为：

步骤S101：依据所述线路电压以及所述额定电压U_N确定优化目标函数，所述优化目标函数为并生成以所述低压输电线路的母线为第1节点，各个变压器与负荷连接点为第i节点的Y矩阵，节点数为n；其中，k为各个变压器的变比组成的向量组，y为各个无功补偿装置投入的电容器组数组成的向量组，U_i为第i个节点的线路电压的幅值，ΔU_imax＝U_imax-U_imin为节点i允许的最大电压偏差；U_iN为第i个节点处变压器额定电压的幅值；

步骤S102：设定控制变量变比初值k^(m＝0)，k^(m＝0)为迭代次数m＝0时从1节点到i节点各个变压器的变比组成的向量组；

步骤S103：确定迭代次数m，m的初始值为m＝0；

步骤S104：依据恒等式功率平衡关系式以及约束条件得出y^(m)，其中，y^(m)为第m次迭代各个无功补偿装置投入的电容组所组成的向量， 为第i^*个虚拟节点的注入功率，为第i^*个虚拟节点的有功功率，为第i^*个虚拟节点的无功功率，所述功率平衡关系式为和所述约束条件包括变压器分接头调节范围约束条件、节点无功补偿约束条件以及节点电压约束条件；所述所述节点无功补偿约束条件为X_C为单组电容器的容抗值；

其中，P_Gi和Q_Gi分别为第i个节点的发电机注入的有功功率和无功功率，P_Li和负荷的有功功率和无功功率，Q_Ci为第i个节点处的无功补偿装置的输出功率，G_ij和B_ij分别为节点i与节点j之间的电导和电纳，所述G_ij和B_ij均依据所述Y矩阵得出；

步骤S105：根据所述节点无功补偿约束条件确定约束函数h(k_i,y_i)，依据约束函数确定罚函数W(k^(m)，y^(m))，并依据所述y^(m)、所述k^(m)和第一计算关系式计算得出λ^(m)，其中，所述约束函数为λ^(m)表示第m次迭代时的修正系数，所述g(k^(m),y^(m))依据所述功率平衡关系式得出；

步骤S106：结合所述y^(m)、所述k^(m)、所述λ^(m)以及第二计算关系式通过计算得出的计算结果；

步骤S107：判断所述的计算结果是否满足其中，ε＝0.00001，如果是，则输出计算结果，所述计算结果为y^(m)和k^(m)的向量组，依据所述y^(m)和所述k^(m)向量组得出第m次迭代时各个变压器的变比k_i与各个无功补偿装置投入的电容器组数y_i，并结合第三计算关系式计算得出各段线路的无功补偿装置对应的无功补偿量；否则，进入步骤S108；

步骤S108：确定步长因子C^(m)＝1.25％，并依据所述步长因子修正变压器的变比得到并依据所述变压器分接头调节范围约束条件进行越界变量设置，所述越界变量为其中，为第m+1次迭代时第i个节点处的变压器的变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比，k_imax为第i个节点处的变压器的最大变比，k_imin第i个节点处的变压器的最小变比，为第m次迭代时第i个节点处的变压器的变比的增量；

步骤S109：更新迭代次数m＝m+1，并返回步骤S103。

7.根据权利要求6所述的低压输电线路的无功功率控制系统，其特征在于，所述控制单元，还用于当所述线路电压不满足该段线路的电压预设条件时，依据所述线路电压以及所述电压预设条件生成并发送电压调节指令；

则所述发送单元，还用于接收所述电压调节指令，并将所述电压调节指令发送至相应的变压器调节分接装置，以使所述变压器调节分接装置依据所述电压调节指令调节相应的变压器分接头的位置以使所述线路电压满足所述电压预设条件。