CN107565555B - 长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法及评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路多分枝供电区域电压质量的评估方法及评估系统。目前的静态统计方式不能准确说明电压质量的动态变化，通过静态统计结果容易造成治理措施或改造方案不准确。本发明的评估方法包括：通过地理信息系统及线路型号获取各个变压器所在节点与线路首段的阻抗值，通过配电自动化系统获取各个变压器的有功功率，从而计算各个节点所代表台区的最大有功负荷矩和平均有功负荷矩，通过高出平均有功负荷矩的台区数量确定该地区总体供电质量并提出改进方案。本发明可对进一步进行电压质量治理措施投资或配电网改造投资提供决策依据。

Description

长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法及评估系统

技术领域

本发明属于配电网供电电压质量分析与评估领域，具体地说是一种长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法及评估系统。

背景技术

我国进行了两期农网改造，在农村供电质量提升方面取得了长足进步，但目前仅限于城镇化水平较高地区，对于深山区用户则由于小水电、分布式光伏及季节性变化负荷的影响，仍存在供电电压波动较大的情况。

为了有效评估山区长线路末端供电电压质量问题，一般通过统计采取电压有效值的极值及合格率来说明，但在分布式电源接入规模不断扩大过程中，该种静态统计方式不能准确说明电压质量的动态变化，通过静态统计结果容易造成治理措施或改造方案不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，对进一步进行电压质量治理措施投资或配电网改造投资提供决策依据。

为此，本发明采用如下的技术方案：长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其通过地理信息系统及线路型号获取各个变压器所在节点与线路首段的阻抗值，通过配电自动化系统获取各个变压器的有功功率，从而计算各个节点所代表台区的最大有功负荷矩和平均有功负荷矩，通过高出平均有功负荷矩的台区数量确定该地区总体供电质量并提出改进方案。

作为上述技术方案的补充，其包括如下步骤：

1)通过地理信息系统获取供电区域内变压器的数量、变压器的连接关系及线路长度；

2)通过设备信息表的线路型号并结合线路长度，计算各个变压器高压侧到线路首段的阻抗值；

3)通过配电自动化系统的历史数据库获取供电区域内各个变压器的电压和有功功率；

4)以各个变压器的有功功率作为功率值，以变压器所在节点到线路首段的阻抗值作为电气距离值，计算t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}；

5)根据历史数据周期统计期间内各节点的三相相电压最大与最小值U_i-max、U_i-min，及该节点对应的最大有功负荷矩与平均有功负荷矩M_{i_max}、M_{i_avg}，对于U_i-max或U_i-min超出国标中要求的电压范围的节点，判断其是否超出供电区域内各节点M_{i_max}的均值

若超出则判断为有功型薄弱节点，否则为无功型薄弱节点；

6)统计供电区域内有功型薄弱节点与无功型薄弱节点数量，根据统计的情况采用相应的改进措施。

作为上述技术方案的补充，步骤6)中，若有功型薄弱节点超过设定数量N₁，则考虑增加该地区同电压等级电源的数量；若超过数量N₂，则考虑增加上一级变电站，单独为该地区供电；若有功型薄弱节点数量≤设定数量N₁，仅对节点所在线路进行切改，所述的N₂>N₁。

作为上述技术方案的补充，设定数量N₁、N₂的取值根据地区经济发展情况选取。如供电质量要求较高，设定数量N₁、N₂可以设定的比较低。

作为上述技术方案的补充，步骤6)中，若无功型薄弱节点超过设定数量Q₁，则考虑优化该地区同电压等级无功源的配置；若超过数量Q₂，则考虑在上一级变电站增加无功装置；若无功型薄弱节点数量≤设定数量，仅对节点所在线路增加电压无功控制措施，所述的Q₂>Q₁。

作为上述技术方案的补充，设定数量Q₁、Q₂的取值根据地区经济发展情况选取。如供电质量要求较高，设定数量Q₁、Q₂可以设定的比较低。

作为上述技术方案的补充，步骤2)中，第i个节点距离线路首段的阻抗值记为Z_i，其实部为Re(Z_i)；步骤3)中，t时刻的第i个节点有功功率、电压分别表示为P_{t_i}、U_{t_i}；

步骤4)中，t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}由下式计算得到；

M_{t_i}＝P_{t_i} Re(Z_i)，

步骤5)中，供电区域内各节点的M_{i_max}的均值

由下式计算，而

与M_{i_avg}越接近，说明该节点改造需求越迫切；

本发明的另一目的是提供长线路多分枝供电区域电压质量的评估系统，其包括：

阻抗值获取模块：通过地理信息系统及线路型号获取各个变压器所在节点与线路首段的阻抗值；

有功功率获取模块：通过配电自动化系统获取各个变压器的有功功率；

有功负荷矩计算模块：根据阻抗值和有功功率计算各个节点所代表台区的最大有功负荷矩和平均有功负荷矩；

供电质量确定模块：通过高出平均有功负荷矩的台区数量确定该地区总体供电质量并提出改进方案。

本发明的评估方法具有以下有益效果：本发明以负荷矩替代电压有效值，可反映长线路与发电或负荷波动的综合影响，并通过最大值和平均值反映电压质量变化的动态过程，解决了原有电压有效值机制统计的局限性，由简单判断合格与否升级到计算合格或不合格的程度，可对进一步进行电压质量治理措施投资或配电网改造投资提供决策依据。

附图说明

图1为本发明实施例1中具有64个节点的10kV供电区域的拓扑结构图；

图2为本发明实施例1评估方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其步骤如下：

1)选取具有64个节点的10kV供电区域，通过地理信息系统获取供电区域内变压器的数量、变压器的连接关系及线路长度，拓扑如图1所示。

2)通过设备信息表的线路型号并结合线路长度，计算各个变压器高压侧与线路首段的阻抗值，计算结果如表1所示。

3)通过配电自动化系统的历史数据库获取供电区域内各台变压器的电压和有功功率。

4)计算t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}。

5)根据历史数据周期统计期间内各节点的三相相电压最大与最小值及该点对应的最大与平均有功负荷矩(M_{i_max},M_{i_avg}),对于U_i‐max或U_i‐min超出国标中要求的电压范围节点，判断其是否超出供电区域内各节点的M_{i_max}的均值

若超出则判断为有功型薄弱节点，否则为无功型薄弱节点，计算结果如表2所示，数字前面标有“*”表示高于平均值的严重节点。

表1

表2

6)统计供电区域内有功型薄弱节点与无功型薄弱节点数量，根据统计的情况采用相应的改进措施。

若有功型薄弱节点超过设定数量N₁，则考虑增加该地区同电压等级电源的数量；若超过数量N₂，则考虑增加上一级变电站，单独为该地区供电；若有功型薄弱节点数量≤设定数量N₁，仅对节点所在线路进行切改，所述的N₂>N₁。

若无功型薄弱节点超过设定数量Q₁，则考虑优化该地区同电压等级无功源的配置；若超过数量Q₂，则考虑在上一级变电站增加无功装置；若无功型薄弱节点数量≤设定数量，仅对节点所在线路增加电压无功控制措施，所述的Q₂>Q₁。

设定数量N₁、N₂、Q₁、Q₂的取值根据地区经济发展情况选取。如供电质量要求较高，设定数量N₁、N₂、Q₁、Q₂可以设定的比较低。

步骤2)中，第i个节点距离线路首段的阻抗值记为Z_i，其实部为Re(Z_i)；步骤3)中，t时刻的第i个节点有功功率、电压分别表示为P_{t_i}、U_{t_i}；

步骤4)中，t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}由下式计算得到；

M_{t_i}＝P_{t_i} Re(Z_i)，

步骤5)中，供电区域内各节点的M_{i_max}的均值

由下式计算，而

与M_{i_avg}越接近，说明该节点改造需求越迫切；

实施例2

本实施例提供一种长线路多分枝供电区域电压质量的评估系统，其包括：

阻抗值获取模块：通过地理信息系统及线路型号获取各个变压器所在节点与线路首段的阻抗值；

有功功率获取模块：通过配电自动化系统获取各个变压器的有功功率；

有功负荷矩计算模块：根据阻抗值和有功功率计算各个节点所代表台区的最大有功负荷矩和平均有功负荷矩；

供电质量确定模块：通过高出平均有功负荷矩的台区数量确定该地区总体供电质量并提出改进方案。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，通过地理信息系统及线路型号获取各个变压器所在节点与线路首段的阻抗值，通过配电自动化系统获取各个变压器的有功功率，从而计算各个节点所代表台区的最大有功负荷矩和平均有功负荷矩，通过高出平均有功负荷矩的台区数量确定该地区总体供电质量并提出改进方案；

所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法包括如下步骤：

1)通过地理信息系统获取供电区域内变压器的数量、变压器的连接关系及线路长度；

2)通过设备信息表的线路型号并结合线路长度，计算各个变压器高压侧到线路首段的阻抗值；

3)通过配电自动化系统的历史数据库获取供电区域内各个变压器的电压和有功功率；

4)以各个变压器的有功功率作为功率值，以变压器所在节点到线路首段的阻抗值作为电气距离值，计算t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}；

5)根据历史数据周期统计期间内各节点的三相相电压最大与最小值U_i-max、U_i-min，及该节点对应的最大有功负荷矩与平均有功负荷矩M_{i_max}、M_{i_avg}，对于U_i-max或U_i-min超出国标中要求的电压范围的节点，判断其是否超出供电区域内各节点M_{i_max}的均值

若超出则判断为有功型薄弱节点，否则为无功型薄弱节点；

6)统计供电区域内有功型薄弱节点与无功型薄弱节点数量，根据统计的情况采用相应的改进措施。

2.根据权利要求1所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，

步骤6)中，若有功型薄弱节点超过设定数量N₁，则考虑增加该地区同电压等级电源的数量；若超过数量N₂，则考虑增加上一级变电站，单独为该地区供电；若有功型薄弱节点数量≤设定数量N₁，仅对节点所在线路进行切改，所述的N₂>N₁。

3.根据权利要求2所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，设定数量N₁、N₂的取值根据地区经济发展情况选取。

4.根据权利要求1所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，

步骤6)中，若无功型薄弱节点超过设定数量Q₁，则考虑优化该地区同电压等级无功源的配置；若超过数量Q₂，则考虑在上一级变电站增加无功装置；若无功型薄弱节点数量≤设定数量，仅对节点所在线路增加电压无功控制措施，所述的Q₂>Q₁。

5.根据权利要求4所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，设定数量Q₁、Q₂的取值根据地区经济发展情况选取。

6.根据权利要求1所述的长线路多分枝供电区域电压质量的评估方法，其特征在于，步骤2)中，第i个节点距离线路首段的阻抗值记为Z_i，其实部为Re(Z_i)；步骤3)中，t时刻的第i个节点有功功率、电压分别表示为P_{t_i}、U_{t_i}；

步骤4)中，t时刻各节点相对首节点的负荷矩M_{t_i}由下式计算得到；

M_{t_i}＝P_{t_i} Re(Z_i)，

步骤5)中，供电区域内各节点的M_{i_max}的均值

由下式计算，而

与M_{i_avg}越接近，说明该节点改造需求越迫切；

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