CN111337763A - 一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，涉及电力系统技术领域，技术方案为，根据干线式配电网络的负荷分布情况，检测并获得油田配电网系统中支路参数和线路上的分布功率，按照给定的电压监测终端个数，计算得到每段线路的负荷矩并对其进行修正，进而得到每个监测点的安装位置。本发明的有益效果是：该种布点方式下每段负荷对于电压偏差的影响是一致的，在监测点所监测到的电压分布与电气距离相关，并根据各电压分布与线路电气距离之间的约束关系即引入距离系数用于判断引起线路电压暂降事件的来源区间位置，便于对电压分布的分析、故障源位置的判断及后续处理工作。

Description

一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，重要灵敏负荷的应用日益广泛，对供电质量提出了更高的要求；而配电系统直接面向用户，是提高供电质量的关键环节。电压质量是供电质量的核心内容，通过构建电能质量在线监测系统，可有效掌握系统中各节点处电压质量的分布情况。但由于配电系统中节点数量众多，对每个节点均配置电压监测装置，则经济性差且必要性不大。因此，如何实现电压监测装置的最优布点,即用最少的监测装置实现对全网电压分布的监测分析,这对于减少设备投资、提高电力系统经济效益而言具有重要意义。

配电线路主要分为放射式、干线式、树干式等辐射型接线方式，以适应不同区域负荷的需要；且在不同接线方式下，对于电压监测终端的部署方案不同。现有的配电网电压质量在线监测系统，重点关注母线电压的变化情况，但仅在母线上部署监测终端，但无法有效实时掌握线路上的电压分布情况。而对于配电线路的电压监测终端部署原则，尚未提出有效的解决方法。

发明内容

为了实现上述发明目的，针对上述技术问题，本发明提供一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法。

其技术方案为，包括：

S1、根据干线式配电网络的负荷分布情况，检测并获得油田配电网系统中支路参数和线路上的分布功率；

S2、按照给定的电压监测终端个数；对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数；计算各段线路归化系数β_i；

S3、计算得到每段线路的负荷矩并对其进行修正，进而得到每个监测点的安装位置；

S4、根据S3获取的监测点安装位置，对电压监测终端进行安装。

优选为，所述S3具体包括：

S301，根据所述S2获得的规划系数β_i，计算线路总负荷∑F；

S302，通过步骤一获得的总负荷∑F，计算各段负荷矩功率P_i；

S303，计算监测点与母线距离L_i，根据L_i分配监测终端。

优选为，所述S2中，归化系数β_i的计算方法为，

S201、获取给定装置个数N；

S202、对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数

其中F_w为待归算负荷矩，F_b为基准负荷矩；

S203、按照负荷矩相等的原则，β_i∑F_i＝∑F₁(1≤i≤N)；

S204、进行监测终端的布点时，第一个监测点至母线间的监测区域内的负荷矩之和为

S205、计算第一段线路内的其等效基准负荷矩F_b，进而求得每一段线路的负荷矩规划系数β_i。

优选为，由于干线式网络可能出现不能整分负荷的情况，判断依据为当各段负荷矩大小与第一段线路内负荷矩大小的偏差超过第一段线路内负荷矩大小的10％时，引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩进行修正。

优选为，所述引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩的修正方法为：

当在第i个监测点位置出现需要修正的情况时，根据该负荷不能均分的剩余部分的功率大小P_left与该负荷与母线的距离L_i进行修正；

此时第i个监测点与第i-1个监测点之间的的负荷矩为:

得到修正系数:

第i个监测点与第i+1个监测点之间的的负荷矩为：

得到修正系数：

从而可求得各段线路负荷矩F_i，再根据每段线路的负荷分布情况求得监测点位置L_i。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本方案针对干线式的配电线路，利用负荷矩近似相等的原则进行监测终端优化布点，相比于现有技术，能够有效实时掌握线路上的电压分布情况，且由于各区段负荷矩近似相等并引入修正系数避免了不可整分负荷的影响，在监测点所监测到的电压分布与电气距离相关，根据各电压分布与线路电气距离之间的约束关系即引入距离系数用于判断引起线路电压暂降事件的来源区间位置，便于对电压分布的分析、故障源位置的判断及后续处理工作。

附图说明

图1为单端辐射网络电压损失计算图；

图2为布点规则简易流程图；

图3为某线路仿真拓扑结构图；

图4为稳态下各监测点距离系数与电压损失值的关系图；

图5为暂态下各监测点距离系数与电压损失值的关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参见图2，本发明提供一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，包括：

S1、根据干线式配电网络的负荷分布情况，检测并获得油田配电网系统中支路参数和线路上的分布功率；

S2、按照给定的电压监测终端个数；对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数；计算各段线路归化系数β_i；

S3、计算得到每段线路的负荷矩并对其进行修正，进而得到每个监测点的安装位置；

S4、根据S3获取的监测点安装位置，对电压监测终端进行安装。

S3具体包括：

S301，根据S2获得的规划系数β_i，计算线路总负荷∑F；

S302，通过步骤一获得的总负荷∑F，计算各段负荷矩功率P_i；

S303，计算监测点与母线距离L_i，根据L_i分配监测终端。

S2中，归化系数β_i的计算方法为，

S201、获取给定装置个数N；

S202、对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数

其中F_w为待归算负荷矩，F_b为基准负荷矩；

S203、按照负荷矩相等的原则，β_i∑F_i＝∑F₁(1≤i≤N)；

S204、进行监测终端的布点时，第一个监测点至母线间的监测区域内的负荷矩之和为

S205、计算第一段线路内的其等效基准负荷矩F_b，进而求得每一段线路的负荷矩规划系数β_i。

由于干线式网络可能出现不能整分负荷的情况，判断依据为当各段负荷矩大小与第一段线路内负荷矩大小的偏差超过第一段线路内负荷矩大小的10％时，引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩进行修正。

引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩的修正方法为：

当在第i个监测点位置出现需要修正的情况时，根据该负荷不能均分的剩余部分的功率大小P_left与该负荷与母线的距离L_i进行修正；

此时第i个监测点与第i-1个监测点之间的的负荷矩为:

得到修正系数:

第i个监测点与第i+1个监测点之间的的负荷矩为：

得到修正系数：

从而可求得各段线路负荷矩F_i，再根据每段线路的负荷分布情况求得监测点位置L_i。

实施例2

参见图1至图5，以35kV及以下电压等级的电力网为例，其主要特征为线路长度小、电压等级低、输送能量小，因此在计算线路电压损失时，可忽略其电压降落的横向分量，并可用额定电压代替各点的实际电压计算电压损失，其简化网络如图1所示：

其中，p_i、q_i表示各支线的负荷功率，P_i、Q_i表示各段干线的功率，l_i、r_i、x_i表示各段线路的长度、电阻和电抗，L_i、R_i、X_i表示各个负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗，i＝1,2,3。

为简化分析，利用额定电压U_N代替各节点处的实际运行电压，此时，各段干线的电压损失为：

l₁段：

l₂段：

l₃段：

N段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即：

也可将其表示为各支线的负荷，其表达式为：

其中n为支路负荷p_i的个数。进一步求得其电压损失的百分数为：

若各段线路的导线类型相同，则有：

即：

其中F_i＝p_iL_i即为负荷矩，θ为线路的功率因数角。

此时便得到了线路电压损失与负荷矩分布之间的关联关系，当各段线路的负荷矩基本一致时，每段负荷对于线路电压造成电压损失的影响是一致的。因此，为了便于分析线路电压分布规律，并考虑到负荷实际分布情况，可采用负荷矩近似相等的方法进行监测装置的布点。其布点规则如下：

给定装置个数N，对不同型号架空线路归算至前者负荷矩的归化系数

其中F_w为待归算负荷矩，F_b为基准负荷矩。则在按照负荷矩相等的原则，即β_i∑F_i＝∑F₁(1≤i≤N)，进行监测终端的布点时，第一个监测点至母线间的监测区域内的负荷矩之和为

计算第一段线路内的其等效基准负荷矩F_b，进而求得每一段线路的负荷矩规划系数β_i。由于干线式网络可能出现不能整分负荷的情况(判断依据为各段负荷矩大小与第一段线路内负荷矩大小的偏差超过第一段线路内负荷矩大小的10％)，此时可以引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩进行修正：当在第i个监测点位置出现此种情况，则可根据该负荷不能均分的剩余部分的功率大小P_left与该负荷与母线的距离L_i进行修正，此时第i个监测点与第i-1个监测点之间的的负荷矩为

修正系数

第i个监测点与第i+1个监测点之间的的负荷矩为

修正系数

即可求得各段线路负荷矩F_i，再根据每段线路的负荷分布情况求得监测点位置L_i。该布点规则的简易流程框图如图2所示。

此时，便得到了各段负荷矩之间的关系，即F₁＝F₂＝…＝F_n，则其造成的电压损失ΔU₁＝ΔU₂＝…＝ΔU_n，那么在实际检测点得到的电压U₁、U₂、…U_n则存在以下关系：

即

其中a_i为距离系数(1≤i≤n),大小为行元素之和，

此时便获得了电压监测值与线路电气距离之间的约束关系，当在区段i(1≤i≤n)内的暂降源引起电压暂降事件时，前i个监测点处测得的电压变化满足上述与线路电气距离间的约束关系，从而为暂降源区段定位提供依据，方便快捷，具有较高的可靠性和可信度。

参见图3-图5，某10kV线路仿真拓扑结构如图3所示。其中线路总负荷距为2.4×10⁵kw·m，给定监测终端个数N＝3，根据负荷矩近似相等的布点原则及线路负荷分布情况求得三个监测终端的布点位置分别为距母线距离2kM、3.9kM、7.1kM处，在稳态条件和发生电压暂降事件条件下，三个位置的监测装置测得的同步电压情况如表1和表2所示，其约束关系如图4和图5所示，可以看出在按照负荷矩近似相等原则的布点方法下，三个监测点测得的电压分布情况与电气距离相关联，其距离系数与仿真电压损失值成近乎线性；在监测点2和监测点3之间的线路区段设置某点故障，通过绘制距离系数与仿真电压损失值的曲线，可以看出，该曲线在监测点2到监测点3之间失去了线性关系，因此可以判断故障位置处于监测点2与监测点3之间的区段。无论是稳态下的电压分布情况，还是暂态下的故障区段的定位，仿真结果均符合预期，更加说明了此种布点方法更加便于电压分布情况的分析与利用。

表1稳态条件下距离系数与电压损失值的关系

表2暂态条件下距离系数与电压损失值的关系

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，包括：

S1、根据干线式配电网络的负荷分布情况，检测并获得油田配电网系统中支路参数和线路上的分布功率；

S2、按照给定的电压监测终端个数；对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数；计算各段线路归化系数β_i；

S3、计算得到每段线路的负荷矩并对其进行修正，进而得到每个监测点的安装位置；

S4、根据S3获取的监测点安装位置，对电压监测终端进行安装。

2.根据权利要求1所述的干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，所述S3具体包括：

S301，根据所述S2获得的规划系数β_i，计算线路总负荷∑F；

S302，通过步骤一获得的总负荷∑F，计算各段负荷矩功率P_i；

S303，计算监测点与母线距离L_i，根据L_i分配监测终端。

3.根据权利要求1所述的干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，所述S2中，归化系数β_i的计算方法为，

S201、获取给定装置个数N；

S202、对架空线路归算至前者负荷矩的归化系数

其中F_w为待归算负荷矩，F_b为基准负荷矩；

S203、按照负荷矩相等的原则，β_i∑F_i＝∑F₁(1≤i≤N)；

S204、进行监测终端的布点时，第一个监测点至母线间的监测区域内的负荷矩之和为

S205、计算第一段线路内的其等效基准负荷矩F_b，进而求得每一段线路的负荷矩规划系数β_i。

4.根据权利要求3所述的干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，当各段负荷矩大小与第一段线路内负荷矩大小的偏差超过第一段线路内负荷矩大小的10％时，引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩进行修正。

5.根据权利要求4所述的干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，所述引入修正系数k_i对各段线路内的负荷矩的修正方法为：

当在第i个监测点位置出现需要修正的情况时，根据该负荷不能均分的剩余部分的功率大小P_left与该负荷与母线的距离L_i进行修正；

第i个监测点与第i-1个监测点之间的的负荷矩为:

得到修正系数:

第i个监测点与第i+1个监测点之间的的负荷矩为：

得到修正系数：

从而可求得各段线路负荷矩F_i，再根据每段线路的负荷分布情况求得监测点位置L_i。

6.根据权利要求1-5所述的干线式配电线路电压监测终端优化布点方法，其特征在于，所述电压监测终端的型号为PQM06。

Images