CN108879737A - 基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法 - Google Patents
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Abstract
本发明明涉及一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,包括:建立变电站双星型接线低压电容器组接线的数学模型,包括第一类电容器组和底二类电容器组,该算法针对所述第一类电容器组和第二类电容器组中的任意电容器进行收敛计算,主要包括:建立算法逻辑,首先通过对比计算确定三相电容器组参与本轮调平衡的相别和组别,进而利用靶向函数计算本本轮调平衡过程的不平衡率曲线并确定靶心点,根据得出的靶心点,利用打靶函数进行打靶处理,确定本轮相别、组别中最接近靶心的互换电容器,完成本轮的调整策略,根据设置的标准不平衡率e,判断是否进入下一轮调整,并重复上述过程,直到计算出的不平衡率≤e,并形成了调平衡的最优策略表,算法结束。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,属于电网变电站电压调节的技术领域。
背景技术
当前电网中变电站用于无功补偿的电容器组常用双星型接线方式,在长久运行中的电容器会时常出现老化劣化等故障,电容器组出现中性点不平衡电流并导致保护动作,因此更换电容器是高龄变电站日常运行工作中常见的工作之一。中性点不平衡电流动作后,新更换的电容与原电路的参数与规格存在差异,存在更换后不满足平衡度的要求等问题,需要在测试所有电容器的详细参数基础上,进行内部电容的平衡度调整以满足实际运行的平衡度要求。
目前变电运行人员常用的人工调平衡存在几个问题:1)计算量大,耗时长,效率低;2)人工计算过程收敛速度低,效果差;3)人工计算结果不能达到最优化,可能导致更换数过多,工程量过大,耽误工期和备品备件的准备;4)人工计算可能得不到满足工程要求的收敛度。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,提出了一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,可实现智能化、快速化的电容平衡调节。
为了达到上述技术效果,本发明技术方案包括如下步骤:(1)建立变电站双星型接线低压电容器组接线的数学模型,包括第一类电容器组和第二类电容器组,针对所述第一类电容器组和第二类电容器组中的任意电容器进行收敛计算,所述第一类电容器组为M×台、所述第二类电容器组M×台,均采用串并联接线方式,其中M为每相电容器组的串联组数、和为一个串联组内并联台数;(2)建立算法逻辑,首先通过对比计算确定三相电容器组中参与每一轮调平衡的相别和组别,进而利用靶向函数计算本本轮调平衡过程的不平衡率曲线并确定靶心点;(3)根据得出的靶心点,利用打靶函数进行打靶处理,确定本轮相别、组别中最接近靶心的互换电容器,完成本轮的调整策略,根据设置的标准不平衡率e,判断是否进入下一轮调整,并重复上述过程,直到计算出的不平衡率≤e,并形成了调平衡的最优策略表,算法结束。
具体而言,为保证计算的覆盖面,如果计算得出三相电容器组的电容值满足Cc<Cb<Ca时,其中Ca、Cb、Cc分别为A相总电容值、B相总电容值、C相总电容值,则通过对比计算自动寻找出A相中单个电容值最大的电容器所在的组以及C相中单个电容值最小的电容器所在的组。基于此,可建立本轮调平衡的靶向函数,根据不平衡率函数公式确定此轮调平衡的靶心点。其次利用打靶函数确定A相和C相所得出的组别中最接近靶心的互换电容器,则完成了本轮的调整策略,计算本轮调整后的不平衡率,与设置的标准不平衡率e比较,判断是否进入下一轮调平衡计算,如果进入下一轮则重复上述过程,直到计算出的不平衡率≤e,并形成了调平衡的最优策略表,算法结束。
优选的,所述第一类电容器组为4×8台、第二类电容器组为4×7台,第一类电容器组和第二类电容器组均采用串并联方式,所述第一类电容器组与所述第二类电容器组均为三相接线方式,其中性点接有一组感应不平衡电流的电流互感器CT,上述模型共有180台电容器。
进一步的,本发明提供的算法具有智能选择起始相别的功能,具体依据现场实际运行情况而定。
优选的,本发明起始不仅限于A相和C相,上述的仅为其中一个示例。
优选的,本算法采用matlab编程语言,但不限于C、C++、java等语言实现逻辑功能。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,通过建立数学模型找到满足收敛度的靶心值,并用编程语言实现功能,大大提高了计算的精度、收敛度和速度,该算法有以下几个优点:1)计算量小;2)收敛速度快;3)工程量小;4)收敛效果最优。
附图说明
图1为本发明的算法的主要流程图;
图2为本发明的三相电容值不平衡率曲线图;
图3为本发明A、B、C三相电容值智能调平衡图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
首先,本实施例中计算双星型接线方式下第一类电容器组中A相总电容值CA、B相总电容值CB、C相总电容值CC,如果Cc<CB<CA,则计算出A相中单个电容值最大值Cy1所在的组为x1组,记录(A相,x1组,Cy1)、C相中单个电容值最小值Cy2所在的组为x2组,记录(C相,x2组,Cy2),则定义本轮调平衡的自变量为x,且,可得出方程组如式(1)所示:
(1)
进行初步的公式变换,可得出三相电容值如式(2)所示:
(2)
定义,其中,其中均为常数。
可得出上述的不平衡率曲线表达式如式(3)所示:
(3)
最终的不平衡率曲线为f e (x),如式(4)所示:
(4)
本实施例所求得的本轮靶心点的表达式如式(5)所示:
(5)
其次,对本轮确定的靶心点进行打靶处理,确定此轮最优的互换策略。以此类推,重复前述过程,直到满足设置的标准不平衡率的要求为止,可以确定一组最优的置换策略。
最终,本示例中具体的一次完整电容器组调平衡过程的三相电容值不平衡率曲线f e (x)如图2所示,示例中确定的六轮调平衡过程中六个靶心点分别为f point(1)、 f point(2)、 f point(3)、 f point(4)、 f point(5)、 f point(6)。因此,分别对每个靶心进行打靶处理后得出三相的电容值智能调平衡曲线如图3所示。
如图3中所示,每次打靶的运算处理中,三相的不平衡率会逐渐缩小,最终收敛到系统要求的不平衡率范围内,最终得出基于靶向算法的智能调平衡策略表如表1所示(设置电容器组标准不平衡率为e=0.0001)。
经过六轮的打靶计算处理,最终可得出满足不平衡量率的六组置换电容组,如图下表所示。表中具体数据举例说明如下:第一轮调整策略为C相的18号电容器与B相的10号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.006,以此类推。
具体地,双星型接线不平衡电流保护动作后,要经试验所现场测量该电容器组中有几个电容器损坏,按照原编号配置合格电容器在现场,未安装上去,待计算出调平衡策略表后一次安装、调整到位后再投入运行。
具体地,实测的数据需要进行电容器组的平衡度内部调整。
更进一步地,实际工程应用中,根据设置不同的电容器组标准不衡量率e,将有不同的策略表结果。
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:该算法包括如下步骤:
步骤(1):建立变电站双星型接线低压电容器组接线的数学模型,该数学模型包括第一
类电容器组和第二类电容器组,针对所述第一类电容器组和所述第二类电容器组中的任意
电容器进行收敛计算,所述第一类电容器组为M×台、所述第二类电容器组M×台,所
述第一类电容器组和所述第二类电容器组均采用串并联接线方式,其中M为每相电容器组
的串联组数,和为一个串联组内并联台数;
步骤(2):首先通过对比计算确定三相电容器组中参与每一轮调平衡的相别和组别,进而利用靶向函数计算每一轮调平衡过程的不平衡率曲线并确定靶心点;
步骤(3):根据步骤(2)得出的靶心点,利用打靶函数进行打靶处理,确定每一轮相别、组别中最接近靶心的互换电容器,完成每一轮的调整策略,根据设置的标准不平衡率e,判断是否进入下一轮调整,并重复上述过程,直到计算出的不平衡率≤e,并形成了调平衡的最优策略表,算法结束。
2.如权利要求1所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算
法,其特征在于:在所述步骤(2)中,首先,计算双星型接线方式下的第一类电容器组中A相
总电容值、B相总电容值、C相总电容值,如果<<,则计算出A相中单个
电容值最大值Cy1所在的组为x1组,记录(A相,x1组,Cy1),C相中单个电容值最小值Cy2所在
的组为x2组,记录(C相,x2组,Cy2),定义第一轮调平衡的自变量为x,且,
可得出方程组如式(1)所示:
(1)
对式(1)进行变换,可得出三相电容值如式(2)所示:
(2)
定义,其中,其中均
为常数;
可得出上述的不平衡率曲线表达式如式(3)所示:
(3)
最终的不平衡率曲线为f e (x),如式(4)所示:
(4)
其中为A、B相电容之间的不平衡率,为A、C相电容之间的不平衡率,
为B、C电容之间的不平衡率;
最终所求得的第一轮靶心点的表达式如式(5)所示:
(5)
其中为靶心点电容的不平衡率。
3.根据权利要求2所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:所述调平衡算法包括六轮调平衡过程,该六轮调平衡过程中的六个靶心点分别为fpoint(1)、fpoint(2)、fpoint(3)、fpoint(4)、fpoint(5)、fpoint(6);在每次打靶的运算处理中,三相电容的不平衡率会逐渐缩小,最终收敛到系统要求的不平衡率范围内。
4.根据权利要求3所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:设置电容器组的标准不平衡率为e=0.0001,经过所述六轮调平衡过程后,形成了调平衡的最优策略表,具体如下:第一轮调整策略为C相的18号电容器与B相的10号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.006;第二轮调整策略为A相的16号电容器与B相的22号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.0035;第三轮调整策略为C相的9号电容器与B相的13号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.0022;第四轮调整策略为A相的2号电容器与B相的21号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.000328;第五轮调整策略为C相的22号电容器与A相的3号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.00014335;第六轮调整策略为C相的24号电容器与B相的19号电容器互换,互换后的三相电容器组不平衡率为0.0000125。
5.根据权利要求1所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:所述第一类电容器组为4×8台,第二类电容器组为4×7台,所述第一类电容器组和所述第二类电容器组均采用串并联方式,所述第一类电容器组与所述第二类电容器组均为三相接线方式,其中性点接有一组感应不平衡电流的电流互感器CT,上述模型共有180台电容器。
6.根据权利要求1所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:所述算法可智能的选择起始相别。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于靶向的双星型接线低压电容器组电容智能调平衡算法,其特征在于:所述算法采用matlab、C、C++或java语言实现逻辑功能。
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