CN109103947A - 一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，该方法依据无功功率按站平衡的思路，通过分析重载、轻载、检修等不同情况下厂站容性无功、感性无功需求，利用厂站及其出线的一半实现无功消耗和无功补偿之间的平衡，根据无功功率缺额确定无功补偿容量。提高了厂站无功平衡程度，避免了厂站电压在不同工况下的大幅度波动，同时避免了因无功补偿配置不合理导致的后期重复施工，提高了电网的供电质量。本发明具有提高厂站供电可靠性、保证电网稳定运行等优点。

Description

一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法
技术领域
本发明涉及电力系统电压与无功控制领域，尤其涉及一种无功功率配置的计算方法。应用于厂站无功补偿装置容量配置。
背景技术
随着电网的电源和负荷的迅猛发展，电网得到了很大的加强，为了满足电力外送及负荷增长需求，以及新能源的接纳，750、500、220、110千伏及以下电网建设不断开展，电网建设过程中的厂站无功配置及无功平衡不可避免。
750/500千伏电网输送功率大，传输距离长，无功平衡和电压控制问题相对突出。其中新能源外送集中区域，存在常规火电配比低，地区短路容量偏低，750/500千伏单线送电，新能源出力频繁波动等特点，动态无功补偿问题较为突出。
220千伏电网随着长线路的破口“π接”，电网中电压偏上限运行问题得到好转，但由于电网内局部地区感性无功补偿不足，220千伏系统整体电压仍可能偏高运行。同时部分区域220千伏电网还存在如下问题。正常运行时电压波动范围越限问题：大规模风电、光伏接入后，因风电光伏有功波动，造成电压波动越限问题突出，由于动态无功补偿控制配合不协调，使得该问题并没有得到有效缓解。对于短路容量较小的地区电网，抑制电压波动的能力弱，因负荷波动造成的电压越限问题突出。事故后电压越限问题：由于部分地区网架仍然比较薄弱，在系统联络线、变压器、机组故障跳闸时，引起电压波动越上、下限问题的比较突出。短线高抗过补偿问题：220千伏线路由于破口“π接”，线路长度变短，线路高抗退出后，地区感性无功补偿不足，线路高抗投入时，补偿度又较大。
发明内容
本发明的目的：针对现有电网内无功配置不合理等情况导致的电压波动、电压越限等情况而提供的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，该方法根据厂站及其出线的一半的无功消耗情况，按照“按站平衡”的原则，确定厂站无功补偿的容量，并考虑线路零功率及重载情况下的无功消耗情况，使得无功补偿的容量能够适应不同电网运行方式下的无功功率平衡。该方法综合考虑了线路或者主变传输有功功率时消耗无功功率，线路充电电容、高抗以及安装在主变低压侧的低容、低抗。同时该方法具有可扩展性，其“本站平衡”的设计方法，不局限于单站的无功平衡，可根据实际需要适当扩展，如相邻两站的总体平衡。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，在无功分层分区平衡的基本原则下，按照厂站本站平衡的设计方法，计算不同情况下厂站和出线的一半实现无功消耗和无功补偿之间平衡的条件来确定厂站无功缺额；所述出线的一半是指厂站所有电压等级出线的输电距离的一半。
上述方案中，所述厂站本站平衡是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的无功功率与无功补偿的平衡。
上述方案中，所述无功消耗是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的容性无功功率，所述无功补偿包括充电电容、高抗以及安装在主变低压侧的低容、低抗。
上述方案中，出线的一半的无功消耗包括线路阻抗的无功消耗以及对地电容的无功消耗。
上述方案中，无功调节容量的需求计算中计及两个边界：一是零功率情况下，配置的高抗和低抗能否满足对充电电容功率的补偿；二是重载正常方式的无功需求，配置的低容能否满足对线路无功损耗的补偿。
上述方案中，所述厂站本站平衡包括单站的无功平衡和多站的总体平衡。
上述方案中，所述厂站包括110千伏及以上电压等级的厂站。
本发明的有益效果:
(1)本发明提高了厂站无功平衡程度，避免了厂站电压在不同工况下的大幅度波动；
(2)本发明避免了因无功补偿配置不合理导致的后期重复施工，提高了厂站整体的经济效益；
(3)本发明通过无功平衡，提高了电网的供电质量，提高了厂站供电可靠性、保证电网稳定运行。
附图说明
图1厂站及出线的高抗配置图；
图2厂站不同无功配置下的电压波动曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出了一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，在无功分层分区平衡的基本原则下，按照厂站本站平衡的设计方法，计算不同情况下厂站和出线的一半实现无功消耗和无功补偿之间平衡的条件来确定厂站无功缺额；所述出线的一半是指厂站所有电压等级出线的输电距离的一半。
所述厂站本站平衡是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的无功功率与无功补偿的平衡。
所述无功消耗是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的容性无功功率，所述无功补偿包括充电电容、高抗以及安装在主变低压侧的低容、低抗。
出线的一半的无功消耗包括线路阻抗的无功消耗以及对地电容的无功消耗。
无功调节容量的需求计算中计及两个边界：一是零功率情况下，配置的高抗和低抗能否满足对充电电容功率的补偿；二是重载正常方式的无功需求，配置的低容能否满足对线路无功损耗的补偿。
所述厂站本站平衡，不局限于单站的无功平衡，可根据实际需要适当扩展为多站的总体平衡，例如相邻两站的总体平衡。
上述方案中，所述厂站包括110千伏及以上电压等级的厂站。
如图1所示，以750千伏输电线路改造为例，对本发明提出的确定厂站无功补偿配置容量的方法进行说明，本发明提出的确定厂站无功补偿配置容量的方法由下文提到的计算方法实现。具体如下：
(1)计算首端厂站750千伏侧无功消耗及无功补偿情况，首先根据首端厂站750千伏出线计算其出线一半具体的线路充电功率Q1(容性)。
(2)统计首端厂站750千伏出线本侧的固定高抗的配置情况，并折算至统一电压水平下的无功容量Q2(感性)。
(3)统计首端厂站变压器低压侧的电容器无功容量Q3(容性)以及电抗器无功容量Q4(感性)。
(4)计算变压器损耗Q5(感性)。
(5)计算重载方式下首端厂站750千伏出线无功损耗的一半Q6(感性)。
(6)计算重载N-1方式下首端厂站750千伏出线无功损耗的一半Q7(感性)。
(7)根据上述感性无功及容性无功功率值，确定无功补偿配置容量(max{Q6、Q7}+Q5+Q4+Q2-Q3-Q1)(容性)、(Q1-Q2-Q4)(感性)。
按照上述厂站无功补偿配置容量计算方法，仿真分析首端厂站出线N-1故障，故障后的电压恢复情况如图2所示，采取本发明提出的确定无功补偿配置容量的方法能够使电压恢复到初始电压水平。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于，在无功分层分区平衡的基本原则下，按照厂站本站平衡的设计方法，计算不同情况下厂站和出线的一半实现无功消耗和无功补偿之间平衡的条件来确定厂站无功缺额；所述出线的一半是指厂站所有电压等级出线的输电距离的一半。
2.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：所述厂站本站平衡是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的无功功率与无功补偿的平衡。
3.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：所述无功消耗是指线路或者主变为了传输有功功率需要消耗的容性无功功率，所述无功补偿包括充电电容、高抗以及安装在主变低压侧的低容、低抗。
4.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：出线的一半的无功消耗包括线路阻抗的无功消耗以及对地电容的无功消耗。
5.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：无功调节容量的需求计算中计及两个边界：一是零功率情况下，配置的高抗和低抗能否满足对充电电容功率的补偿；二是重载正常方式的无功需求，配置的低容能否满足对线路无功损耗的补偿。
6.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：所述厂站本站平衡包括单站的无功平衡和多站的总体平衡。
7.如权利要求1所述的一种利用无功平衡确定厂站无功缺额的方法，其特征在于：所述厂站包括110千伏及以上电压等级的厂站。
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