CN109361223A - 配网无功补偿器位置确认方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网无功补偿器位置确认方法，其包括如下步骤：以线路导线数据和线路负荷数据为基础，计算各分支的无功电流损耗并计算出支线的总损耗，在干线无变压器的情况下可以确定电容器的最佳线路位置；之后不考虑分支情况下计算干线的总损耗，并确定电容器安装的最佳位置；然后根据杠杆原理来确定两个位置的平衡点F为配电电容器的最佳损耗点，让F点靠近损耗大的一边，远离一点损耗较小的一边。本发明补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例；减少发、供电设备的设计容量，减少投资；而且降低线损。

Description

配网无功补偿器位置确认方法

技术领域

本发明涉及10千伏配网无功领域，尤其是一种配网无功补偿器位置确认方法。

背景技术

10千伏配网无功补偿装置在10千伏线路中的位置对导线损耗、用电设备起着重要的作用，在实际运行中，目前均采用公认的1/3处这种简单粗糙的位置法来确认补偿位置，为更好的使线路稳定运行，优化线路无功资源，特发明一种补偿装置位置计算法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种配网无功补偿器位置确认方法，其能够更好的使线路稳定运行，优化线路无功资源。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种配网无功补偿器位置确认方法，包括以下步骤：

1)线路导线数据：

某线路干线采用JKLYJ-150导线，导线电阻为R/m；

某线路01分支采用LGJ-70导线，导线电阻为R₁/m,导线长度为l₁米；

某线路02分支采用LGJ-95导线，导线电阻为R₂/m,导线长度为l₂米；

某线路03分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₃/m,导线长度为l₃米；

某线路04分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₄/m,导线长度为l₄米；

1#T至4#T距离为Y，Y可通过档距获得；

1#T至电容器安装点距离为X，X未知；

1#T至2#T距离为M，M可通过档距获得；

3#T至4#T距离为N，N可通过档距获得；

2)线路负荷数据：

干线从电源侧开始依次为B1、B2、B3、B4……

01分支某院100/1KVA，月负荷变化不大，假设月平均所需无功为Q₁,无功电容器补偿电流为I₁；

02分支某公司315+50/2KVA，假设月平均所需无功为Q₂,无功电容器补偿电流为I₂；

03分支某厂100/1KVA，假设月平均所需无功为Q₃,无功电容器补偿电流为I₃；

04分支某单位500+500/2KVA，假设月平均所需无功为Q₄,无功电容器补偿电流为I₄；

通过基尔霍夫电流定律可得电容器无功补偿电流等于分支电流与干线电流之和，即I_总＝I_分+I_干，其中I_分＝I₁+I₂+I₃+I₄；

已知上述条件，可以得出：

01分支电容器平均月补偿电流为

其中，为功率因数，U为线电压；

将01分支LGJ-70导线简化成与JKLYJ-150同等型号同等单位电阻的导线，得到简化后的长度L₁，公式为：

因此01分支获得无功补偿后线路的损耗可计算为：

其中，R_1总为01分支变压器到电容器的总电阻，t为时间，R为JKLYJ-150导线的每米阻值，X为1#T到电容器之间的距离；

同理得到02分支其中R_2总为02分支变压器到电容器的总电阻；

对于03分支有两台配电变压器的情况下，可以用线路损耗公式：

得

其中，I_3e为03分支上变压器e的无功电流，R_3e为03分支上变压器e的阻值，I_3f为03分支上变压器f的无功电流，R_3f为03分支上变压器f的阻值，I₃为03分支电源侧最大无功电流，R_3总为与变压器e和变压器f等效的总阻值；I_3e和I_3f可以由营销部门每月抄表的无功数据推倒出，见上述公式①；R_3e和R_3f可以由查表方法获得；利用03分支总有功和总无功推倒出I₃，见上述公式①并结合公式 为功率因数，P为线路的有功功率，Q为线路的无功功率；

所以将已知数据代入公式③，可得03分支R_3总，所以L₃＝R_3总/R；

同理得到03分支

同理得到04分支R_4总为与04分支上两个变压器等效的总阻值；

由此可知分支无功电流总损耗为

S_支总＝S₁+S₂+S₃+S₄＝X+C，其中C为实数，0≦X≦Y；

因此，可以确定在干线无变压器的情况下可以确定无功电容器的最佳线路位置A；

经上述公式推出广义分支无功电流总损耗公式

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1；

由于10KV线路干线无用户的情况较少，因此需要考虑干线配电电容器的无功损耗，假设不考虑分支情况，只考虑干线，干线有4台配电变压器用电，仍需要找干线无功的负荷中心；

根据每月每台变压器无功抄表数，假设每月15日抄表，可知变压器a有功总为P_a无功需量为Q_a，变压器b有功总为P_b无功需量为Q_b，变压器c有功总为P_c无功需量为Q_c，变压器d有功总为P_d无功需量为Q_d，等同于把分支长度看成0米，电阻0Ω，直接接在干线上的配电变压器，因此根据式②可以得出

其中，S_a为变压器a的总损耗，I_a为变压器a的无功电流，R_a为变压器a的阻值，S_b为变压器b的总损耗，I_b为变压器b的无功电流，R_b为变压器b的阻值，S_c为变压器c的总损耗，I_c为变压器c的无功电流，R_c为变压器c的阻值，S_d为变压器d的总损耗，I_d为变压器d的无功电流，R_d为变压器d的阻值，L_ab为变压器a和变压器b两点间的距离，L_ac为变压器a和变压器c两点间的距离，L_ad为变压器a和变压器d两点间的距离；

由此可知干线无功电流总损耗为：

S_干总＝S_a+S_b+S_c+S_d＝X+C,其中C为实数，0≦X≦Y；

由此得出确定在线路干线位置E为配电电容器安装的最佳位置；

通过上式，推导出广义公式：

根据公式1、公式2可知上述两次电容器定点位置A和E，

S_支总+S_干总为电容器最佳损耗，但是A、E为两个位置点，可以根据杠杆原理来确定平衡点F为配电电容器的最佳损耗点，让F点靠近损耗大的一边，远离一点损耗较小的一边；

公式为：

S_支总*L_AF＝S_干总*(L_AE-L_AF)

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1，L_AE为A、E两点间距离，L_AE可以通过实际测量，也可以查询10kV基础数据资料获得，L_AF为A、F两点间的距离。

本发明的有益效果是：

1、补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例。

2、减少发、供电设备的设计容量，减少投资，因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

3、降低线损。提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

附图说明

图1为线路干线及分支的结构分布图；

图2为不考虑分支情况下电容器在线路干线上的最佳位置图；

图3为电容器在线路干线上的最佳位置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

(一)对仅需一台配电电容器的选址

配电网的无功负荷分布在网络中的各点上,无功补偿设备愈靠近无功消耗点,整个网络的补偿效果愈好,即降损效益愈大。因此,无功补偿的基本原则是无功分级补偿,就地平衡。对于10kV线路而言,10kV电容器的在运行时均以设备的最大负荷无功容量在运行，因此如何确定10kV电容器位置对减少因无功设备产生的线损起着很重要的作用。如线路补偿前的功率因数为cosα₁，补偿后的功率因数为cosα₂，可根据Q＝P(tanα₁-tanα₂)公式得出线路线路需要多少无功，再根据当前无功设备容量来确定配网无功电容器的个数，如线路需一台电容器，我们可以根据下面的计算方法为电容器选线路所在的位置，如图1所示。

1)线路导线数据：

北大211线路干线采用JKLYJ-150导线，导线电阻为R/m；

北大211线路01分支采用LGJ-70导线，导线电阻为R₁/m,导线长度为l₁米；

北大211线路02分支采用LGJ-95导线，导线电阻为R₂/m,导线长度为l₂米；

北大211线路03分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₃/m,导线长度为l₃米；

北大211线路04分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₄/m,导线长度为l₄米；

1#T至4#T距离为Y，Y可通过档距获得；

1#T至电容器安装点距离为X，X未知；

1#T至2#T距离为M，M可通过档距获得；

3#T至4#T距离为N，N可通过档距获得；

注：各导线电阻为同一条件下的参数。

2)线路负荷数据：

干线从电源侧开始依次为B1、B2、B3、B4……

01分支大北卫生院100/1KVA，月负荷变化不大，假设月平均所需无功为Q₁,无功电容器补偿电流为I₁；

02分支中得保温315+50/2KVA，假设月平均所需无功为Q₂,无功电容器补偿电流为I₂；

03分支世昌达散热器厂100/1KVA，假设月平均所需无功为Q₃,无功电容器补偿电流为I₃；

04分支豪特耐500+500/2KVA，假设月平均所需无功为Q₄,无功电容器补偿电流为I₄；

通过基尔霍夫电流定律可得电容器无功补偿电流等于分支电流与干线电流之和，即I_总＝I_分+I_干，其中I_分＝I₁+I₂+I₃+I₄。

已知上述条件，可以得出：

01分支电容器平均月补偿电流为

其中，为功率因数，U为线电压；

将01分支LGJ-70导线简化成与JKLYJ-150同等型号同等单位电阻的导线，得到简化后的长度L₁，公式为：

因此01分支获得无功补偿后线路的损耗可计算为：

其中，R_1总为01分支变压器到电容器的总电阻，t为时间，R为JKLYJ-150导线的每米阻值，X为1#T到电容器之间的距离。

同理得到02分支其中R_2总为02分支变压器到电容器的总电阻。

对于03分支有两台配电变压器的情况下，可以用线路损耗公式：

得

其中，I_3e为03分支上变压器e的无功电流，R_3e为03分支上变压器e的阻值，I_3f为03分支上变压器f的无功电流，R_3f为03分支上变压器f的阻值，I₃为03分支电源侧最大无功电流，R_3总为与变压器e和变压器f等效的总阻值；I_3e和I_3f可以由营销部门每月抄表的无功数据推倒出，见上述公式①；R_3e和R_3f可以由查表方法获得；利用03分支总有功和总无功推倒出I₃，见上述公式①并结合公式 为功率因数，P为线路的有功功率，Q为线路的无功功率。

所以将已知数据代入公式③，可得03分支R_3总，所以L₃＝R_3总/R；

同理得到03分支

同理得到04分支R_4总为与04分支上两个变压器等效的总阻值。

由此可知分支无功电流总损耗为

S_支总＝S₁+S₂+S₃+S₄＝X+C，其中C为实数，0≦X≦Y；

因此，可以确定在干线无变压器的情况下可以确定无功电容器的最佳线路位置A。

经上述公式推出广义分支无功电流总损耗公式

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1。

由于10KV线路干线无用户的情况较少，因此需要考虑干线配电电容器的无功损耗，假设不考虑分支情况，只考虑干线，干线有4台配电变压器用电，仍需要找干线无功的负荷中心。

根据每月每台变压器无功抄表数，假设每月15日抄表，可知变压器a有功总为P_a无功需量为Q_a，变压器b有功总为P_b无功需量为Q_b，变压器c有功总为P_c无功需量为Q_c，变压器d有功总为P_d无功需量为Q_d，等同于把分支长度看成0米，电阻0Ω，直接接在干线上的配电变压器，因此根据式②可以得出

其中，S_a为变压器a的总损耗，I_a为变压器a的无功电流，R_a为变压器a的阻值，S_b为变压器b的总损耗，I_b为变压器b的无功电流，R_b为变压器b的阻值，S_c为变压器c的总损耗，I_c为变压器c的无功电流，R_c为变压器c的阻值，S_d为变压器d的总损耗，I_d为变压器d的无功电流，R_d为变压器d的阻值，L_ab为变压器a和变压器b两点间的距离，L_ac为变压器a和变压器c两点间的距离，L_ad为变压器a和变压器d两点间的距离。

由此可知干线无功电流总损耗为：

S_干总＝S_a+S_b+S_c+S_d＝X+C,其中C为实数，0≦X≦Y；

由此得出确定在线路干线位置E为配电电容器安装的最佳位置，如图2所示。

通过上式，推导出广义公式：

根据公式1、公式2可知上述两次电容器定点位置A和E，如图3所示。

S_支总+S_干总为电容器最佳损耗，但是图中A、E为两个位置点，可以根据杠杆原理来确定平衡点F为配电电容器的最佳损耗点，让F点靠近损耗大的一边，远离一点损耗较小的一边；

公式为：

S_支总*L_AF＝S_干总*(L_AE-L_AF)

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1，L_AE为A、E两点间距离，L_AE可以通过实际测量，也可以查询10kV基础数据资料获得，L_AF为A、F两点间的距离。

(二)对两台及两台以上无功补偿的选址

当前，对于10kV出线较长，负荷较大的城镇地区仍有很多，如线路需要加装2台或2台以上电容器，我们可以将此线路按线路平均负荷一分为二或两段以上，看成几个负荷点，实施"就地补偿"然后分别对线路进行选址分析，选出最佳的安装位置。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (1)

1.一种配网无功补偿器位置确认方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)线路导线数据：

某线路干线采用JKLYJ-150导线，导线电阻为R/m；

某线路01分支采用LGJ-70导线，导线电阻为R₁/m,导线长度为l₁米；

某线路02分支采用LGJ-95导线，导线电阻为R₂/m,导线长度为l₂米；

某线路03分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₃/m,导线长度为l₃米；

某线路04分支采用LGJ-120导线，导线电阻为R₄/m,导线长度为l₄米；

1#T至4#T距离为Y，Y可通过档距获得；

1#T至电容器安装点距离为X，X未知；

1#T至2#T距离为M，M可通过档距获得；

3#T至4#T距离为N，N可通过档距获得；

2)线路负荷数据：

干线从电源侧开始依次为B1、B2、B3、B4……

01分支某院100/1KVA，月负荷变化不大，假设月平均所需无功为Q₁,无功电容器补偿电流为I₁；

02分支某公司315+50/2KVA，假设月平均所需无功为Q₂,无功电容器补偿电流为I₂；

03分支某厂100/1KVA，假设月平均所需无功为Q₃,无功电容器补偿电流为I₃；

04分支某单位500+500/2KVA，假设月平均所需无功为Q₄,无功电容器补偿电流为I₄；

通过基尔霍夫电流定律可得电容器无功补偿电流等于分支电流与干线电流之和，即I_总＝I_分+I_干，其中I_分＝I₁+I₂+I₃+I₄；

已知上述条件，可以得出：

01分支电容器平均月补偿电流为

其中，为功率因数，U为线电压；

将01分支LGJ-70导线简化成与JKLYJ-150同等型号同等单位电阻的导线，得到简化后的长度L₁，公式为：

因此01分支获得无功补偿后线路的损耗可计算为：

其中，R_1总为01分支变压器到电容器的总电阻，t为时间，R为JKLYJ-150导线的每米阻值，X为1#T到电容器之间的距离；

同理得到02分支其中R_2总为02分支变压器到电容器的总电阻；

对于03分支有两台配电变压器的情况下，可以用线路损耗公式：

得

其中，I_3e为03分支上变压器e的无功电流，R_3e为03分支上变压器e的阻值，I_3f为03分支上变压器f的无功电流，R_3f为03分支上变压器f的阻值，I₃为03分支电源侧最大无功电流，R_3总为与变压器e和变压器f等效的总阻值；I_3e和I_3f可以由营销部门每月抄表的无功数据推倒出，见上述公式①；R_3e和R_3f可以由查表方法获得；利用03分支总有功和总无功推倒出I₃，见上述公式①并结合公式 为功率因数，P为线路的有功功率，Q为线路的无功功率；

所以将已知数据代入公式③，可得03分支R_3总，所以L₃＝R_3总/R；

同理得到03分支

同理得到04分支R_4总为与04分支上两个变压器等效的总阻值；

由此可知分支无功电流总损耗为

S_支总＝S₁+S₂+S₃+S₄＝X+C，其中C为实数，0≦X≦Y；

因此，可以确定在干线无变压器的情况下可以确定无功电容器的最佳线路位置A；

经上述公式推出广义分支无功电流总损耗公式

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1；

由于10KV线路干线无用户的情况较少，因此需要考虑干线配电电容器的无功损耗，假设不考虑分支情况，只考虑干线，干线有4台配电变压器用电，仍需要找干线无功的负荷中心；

根据每月每台变压器无功抄表数，假设每月15日抄表，可知变压器a有功总为P_a无功需量为Q_a，变压器b有功总为P_b无功需量为Q_b，变压器c有功总为P_c无功需量为Q_c，变压器d有功总为P_d无功需量为Q_d，等同于把分支长度看成0米，电阻0Ω，直接接在干线上的配电变压器，因此根据式②可以得出

其中，S_a为变压器a的总损耗，I_a为变压器a的无功电流，R_a为变压器a的阻值，S_b为变压器b的总损耗，I_b为变压器b的无功电流，R_b为变压器b的阻值，S_c为变压器c的总损耗，I_c为变压器c的无功电流，R_c为变压器c的阻值，S_d为变压器d的总损耗，I_d为变压器d的无功电流，R_d为变压器d的阻值，L_ab为变压器a和变压器b两点间的距离，L_ac为变压器a和变压器c两点间的距离，L_ad为变压器a和变压器d两点间的距离；

由此可知干线无功电流总损耗为：

S_干总＝S_a+S_b+S_c+S_d＝X+C,其中C为实数，0≦X≦Y；

由此得出确定在线路干线位置E为配电电容器安装的最佳位置；

通过上式，推导出广义公式：

根据公式1、公式2可知上述两次电容器定点位置A和E，

S_支总+S_干总为电容器最佳损耗，但是A、E为两个位置点，可以根据杠杆原理来确定平衡点F为配电电容器的最佳损耗点，让F点靠近损耗大的一边，远离一点损耗较小的一边；

公式为：

S_支总*L_AF＝S_干总*(L_AE-L_AF)

其中，Qn、由营销部门月抄表数据给出，f(X)为对应的导线长度函数，因为所求X值为长度值，因此为方便计算R的取值可以取数字1，L_AE为A、E两点间距离，L_AE可以通过实际测量，也可以查询10kV基础数据资料获得，L_AF为A、F两点间的距离。