CN107565575A - 调整配电网无功电压保障低电压区域电能质量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调整配电网无功电压保障低电压区域电能质量的控制方法，步骤如下：1)应用负荷预测，分析次日负荷需求参数，并分析确定各负荷所属的负荷类型，并建立负荷模型；2)应用负荷预测，分析次日配电网馈线末端电压信息；确定电压下降限值和电压期望值，确定分级调压器分接头和需要投切的电容量值；3)基于预测获得的电容量值提前准备电容器；4)在当日负荷增加时，实时调整调压器分接头或投切电容器对无功缺额进行补偿。本发明以次日负荷预测数据为基础，预先准备需要的电容器量值，在当日负荷增加时，将预先准备好的电容器投入使用，保证电压下降在预期范围内，从而保证供电质量。

Description

调整配电网无功电压保障低电压区域电能质量的控制方法

技术领域

本发明属于配电网电压无功控制领域，涉及一种调整配电网无功电压、保障低电压区域电能质量的控制方法。

背景技术

近年来，随着农村区域季节性旅游的快速增长，按照传统常规负荷预测方式规划建设的配电变压器容量，虽然能够在冬季保证供电区域的负荷需求，但是在5月到10月间的旅游旺季，难以保证用电负荷需求。尤其是在周末，伴随着农家院等旅游区域人数的骤增，部分用户甚至需要自行配备燃油发电机以保证负荷需求，这种方式既限制了农村区域经济改善与发展能力，也造成了环境的严重污染。

农村用户配电网负荷节点电压的高低与电网损耗和电能质量直接相关，是配电网健康运行的关键。在传统的配电网中，因缺少相关的负荷控制措施，因此配电网负荷一般不参与配电网无功电压的调整。需求侧响应是通过控制负荷来调节电网功率的一种新方法，随着技术的进步，需求侧响应技术逐渐成熟，配电网负荷控制开始普及。但对于考虑负荷参与需求侧响应后的配电网电压无功控制，尚无成熟的电压无功控制算法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，基于电容器的物理配置、负荷类型分析，提供一种通过控制负荷无功电压需求，实现保障低电压区域电能质量的控制方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供的基于电容器的物理配置、负荷类型分析、并结合配电网电压无功控制算法的方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1)应用负荷预测，分析次日负荷需求参数，并分析确定各负荷所属的负荷类型，并建立负荷模型；

步骤2)应用负荷预测，分析次日配电网馈线末端电压信息；确定电压下降限值和电压期望值，确定分级调压器分接头和需要投切的电容量值；

步骤3)基于预测获得的电容量值提前准备电容器；

步骤4)在当日负荷增加时，实时调整调压器分接头或投切电容器对无功缺额进行补偿。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供的一种通过控制负荷无功电压需求，实现保障低电压区域电能质量的控制方法，以次日负荷预测数据为基础，预先准备需要的电容器量值，在当日负荷增加时，将预先准备好的电容器投入使用，保证电压下降在预期范围内，从而保证供电质量。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种调整配电网无功电压保障低电压区域电能质量的控制方法，步骤如下：

步骤1)应用负荷预测，分析次日负荷需求参数，并分析确定各负荷所属的负荷类型，并建立负荷模型；

步骤1.1)应用负荷预测，分析次日负荷需求参数,获取配电网负荷参数，确定各负荷所属的负荷类型为恒定阻抗负荷，恒定电流负荷，恒定能量，恒定功率负荷四类负荷中的一种。

根据我国发布的负荷分配，用户各种用电设备所述的负荷类型情况如下：旋转设备-恒定电流负荷、照明设备-恒定阻抗负荷、空调设备-恒定能量负荷、加热设备-恒定功率负荷；

步骤1.2)建立恒定阻抗，恒定电流，恒定功率，恒定能量负荷模型。本发明推荐采用ZIP模型来建立配电网的负荷模型。ZIP模型包含了负荷实际电压、负荷功率等信息。其中

恒定阻抗负荷模型的功率P_hz

V_hz表示恒定阻抗负荷节点电压值，R_hz为阻抗额定值。

恒定电流负荷模型的功率P_hl

P_hl＝V_hlI_hl (2)

V_hl表示恒定负荷节点电压值，I_hl为线路电流额定值。

恒定能量负荷模型消耗的有功功率也不变，始终等于其铭牌功率P^*。

P_hn＝P^* (3)

恒定功率负荷模型，无论负载电压如何变化，负荷消耗的功率都是保持不变的，始终等于其铭牌功率P^*。因此有：

P_hg＝P^* (4)

步骤2)应用负荷预测，分析次日配电网馈线末端电压信息；确定电压下降限值和电压期望值，确定分级调压器分接头和需要投切的电容量值；

步骤2.1)负荷预测获取配电网馈线末端电压互感器检测到的各个负荷节点电压信息，从中选取负荷节点电压最小值V_end。计算馈线首端额定电压V₀与线路末端最小电压测量值V_end之间的电压降VD。

步骤2.2)定义负荷节点在不同电压等级下电压降限值VD_h和两种负荷节点电压带宽考虑电压降VD与VD_h的关系，根据设定相应的负荷节点电压期望值带宽V_bw。

如果VD＞VD_h，负荷较高，则有式(5)

如果VD＜VD_h，负荷较低，则有式(6)

综上，负荷节点电压期望值带宽为±V_bw。

步骤2.3)设定负荷节点电压期望值V_set，调节分级调压器分接头和投切电容器，调整各负荷节点电压值至电压期望值V_set带宽之内并对无功缺额进行补偿。

步骤3)基于预测获得的电容量值提前准备电容器；

步骤4)在当日负荷增加时，实时调整调压器分接头或投切电容器对无功缺额进行补偿。

步骤4.1)结合实际电压，调节分级调压器分接头

如果V_end＜(V_set-V_bw)，则有式(7)

tap＝tap+1 (7)

如果V_end＞(V_set+V_bw)，则有式(8)

tap＝tap-1 (8)

步骤4.2)投切电容器

投切电容器时，首先对所有电容器按操作顺序进行排序。容量大的电容器先投入，容量小的电容器后投入。当切除电容器时，容量大的电容器先切除，容量小的电容器后切除。当电容器容量相同时，离变电站远的电容器先动作。同时确保投入电容器的额定容量不超过线路的无功缺额。

如果Q_bri＞d^maxQ_ci，则有公式(9)

SW_i＝CLOSED (9)

如果Q_bri＜d^minQ_ci，则有公式(10)

SW_i＝OPEN (10)

公式中，d^max,d^min是用来防止机械振荡的系数；Q_ci是第i个电容器的额定容量；Q_bri是线路的无功缺额；SW_i是第i个电容器的投切状态。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，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。

Claims (9)

1.一种调整配电网无功电压保障低电压区域电能质量的控制方法，步骤如下：

步骤1)应用负荷预测，分析次日负荷需求参数，并分析确定各负荷所属的负荷类型，并建立负荷模型，所述的负荷类型包括：恒定阻抗负荷，恒定电流负荷，恒定能量负荷，恒定功率负荷；

步骤2)应用负荷预测，分析次日配电网馈线末端电压信息；确定电压下降限值和电压期望值，确定分级调压器分接头和需要投切的电容量值；

步骤3)基于预测获得的电容量值提前准备电容器；

步骤4)在当日负荷增加时，实时调整调压器分接头或投切电容器对无功缺额进行补偿。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：恒定阻抗负荷模型的功率P_hz

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>V</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mi>z</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>

V_hz表示恒定阻抗负荷节点电压值，R_hz为阻抗额定值。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：恒定电流负荷模型的功率P_hl

P_hl＝V_hlI_hl

V_hl表示恒定负荷节点电压值，I_hl为线路电流额定值。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：恒定能量负荷模型及恒定功率负荷模型均等于其铭牌功率P^*

P_hn＝P^*，P_hg＝P^*。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤2)负荷预测获取配电网馈线末端电压互感器检测到的各个负荷节点电压信息，从中选取负荷节点电压最小值V_end，计算馈线首端额定电压V₀与线路末端最小电压测量值V_end之间的电压降VD。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤2)定义负荷节点在不同电压等级下电压降限值VD_h和两种负荷节点电压带宽考虑电压降VD与VD_h的关系，根据设定相应的负荷节点电压期望值带宽V_bw，

如果VD＞VD_h，负荷较高，则有式

如果VD＜VD_h，负荷较低，则有式

负荷节点电压期望值带宽为±V_bw。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤2)设定负荷节点电压期望值V_set，调节分级调压器分接头和投切电容器，调整各负荷节点电压值至电压期望值V_set带宽之内并对无功缺额进行补偿。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤4)结合实际电压，调节分级调压器分接头

如果V_end＜(V_set-V_bw)，则有式tap＝tap+1

如果V_end＞(V_set+V_bw)，则有式tap＝tap-1。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤4)投切电容器时，首先对所有电容器按操作顺序进行排序，容量大的电容器先投入，容量小的电容器后投入；当切除电容器时，容量大的电容器先切除，容量小的电容器后切除；当电容器容量相同时，离变电站远的电容器先动作；同时确保投入电容器的额定容量不超过线路的无功缺额；

如果Q_bri＞d^maxQ_ci，则有公式SW_i＝CLOSED

如果Q_bri＜d^minQ_ci，则有公式SW_i＝OPEN

公式中，d^max,d^min是用来防止机械振荡的系数；Q_ci是第i个电容器的额定容量；Q_bri是线路的无功缺额；SW_i是第i个电容器的投切状态。