CN112803423A - 油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统技术领域，公开了一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法包括：统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离；计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂；通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配；计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄；计算优化布点综合量化指标Q；根据电压暂降装置数量与Q值排序结果确定安装位置。本发明根据优化布点量化结果，确定电压暂降治理装置的候选安装点，有效提高设备电压暂降抗扰动能力，减少电压暂降对油田生产的影响，提高配电网运行可靠性。

Description

油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统。

背景技术

目前，油田配电网处于供电系统的末端，直接面向用电设备，是保障供电可靠性与提高运行经济性的关键环节。多年以来，油田生产频繁受到电压暂降的影响，带来了生产设备停机、线路停电等大量的生产问题，严重影响油田产量。油田配电网的典型用电负荷是抽油机，其具有惯性大、周期运行的特点，受采油工艺条件的制约，每台抽油机冲次不同，导致区域配电网内不同抽油机实时运行状态分布具有一定的随机性，且油田是滚动开发模式，油井数量多且位置分散。因此，当供电线路发生电压暂降时，每个位置的暂降程度是不一样的，给电压暂降治理带来了一定的难度。

为了解决电压暂降对油田生产的影响，油田开始探索使用电压暂降治理装置，目前主要有两种形式：(1)接触器保持型。即在电压暂降期间，通过电容等储能元件，为接触器线圈提供电压，保持接触器的吸合，进而保证抽油机不停电。对于抽油机这类交变载荷，如果载荷在暂降期间增加，其电流也会增大，有可能会在线路上引起更大的电压降，此时会加剧电压暂降的程度，扩大事故停井范围；(2)来电自启动型。即在电压暂降发生后，先断开接触器，待检测到系统电压恢复后，启动抽油机。对于一般的异步电动机，启动电流是额定电流的5～7倍，在电压暂降恢复时，所有安装电压暂降治理装置的抽油机都会同时启动，在电力线路上引起较大的电压降，不利于电压暂降的恢复，更严重的情况下会引起电压暂降恢复失败，扩展成为线路保护跳闸，导致整条线路大量油井停电。目前，油田所有的电压暂降治理装置均独立运行，没有根据电网的运行方式、故障类型、电压暂降幅值及持续时间进行装置之间的优化协同。因此，亟需一种新的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有接触器保持型的电压暂降治理装置，对于抽油机的交变载荷，如果载荷在暂降期间增加，其电流也会增大，有可能会在线路上引起更大的电压降，此时会加剧电压暂降的程度，扩大事故停井范围。

(2)现有来电自启动型的电压暂降治理装置，在电压暂降恢复时，所有安装电压暂降治理装置的抽油机都会同时启动，在电力线路上引起较大的电压降，不利于电压暂降的恢复，更严重的情况下会引起电压暂降恢复失败，扩展成为线路保护跳闸，导致整条线路大量油井停电。

(3)现有油田所有的电压暂降治理装置均独立运行，没有根据电网的运行方式、故障类型、电压暂降幅值及持续时间进行装置之间的优化协同。

解决以上问题及缺陷的难度为：本发明的主要应用对象为抽油机这类分散性负荷。由于油田是滚动开发模式，油井数量多且位置分散，当供电线路发生电压暂降时，线路上每一个位置的暂降程度是不同的；抽油机惯性较大，电压暂降后电机会出现不同程度的倒发电现象，为电压暂降治理装置优化布点带来一定的难度。

解决以上问题及缺陷的意义为：目前，对于治理终端安装位置的确定缺乏理论支撑，存在较大随意性，导致治理效果不佳。因此，本发明提出一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，根据优化布点量化结果，确定电压暂降治理装置的候选安装点，可以有效提高设备的电压暂降抗扰动能力，减少电压暂降对油田生产的影响，提高配电网运行可靠性，具有一定的工程实际意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统。

本发明是这样实现的，一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法包括以下步骤：

步骤一，统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离，将一定区域内的电机看作一个整体；

步骤二，计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂，确定负荷分布位置；

步骤三，通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配，从客观角度评价各项指标的差异性；

步骤四，结合设备容量、油井产量和设备重要性，计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

步骤五，统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄，对容易遭受电压暂降影响的线路进行筛选；

步骤六，计算优化布点综合量化指标Q；

步骤七，根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

进一步，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，还包括：

考虑大惯性电机负荷运行特性对油田配电网电压暂降的影响，建立干线式配电线路简化模型；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。

利用额定电压U_N代替各节点处的实际运行电压，若各段线路的导线类型相同，则各段干线的电压损失为：

其中，r₁表示单位长度的电阻，x₁表示单位长度的电抗，F_i＝p_iL_i为第i个负荷分支到干线出口的负荷矩，θ_i为第i分支线路上负荷功率因数角，n表示负荷数量。

由所述各段干线的电压损失公式可知，分支线路上的负荷矩越大，电压降落的程度越大。考虑特殊情况，分支线路负荷至母线间的电气距离较大，负荷本身功率较小，与分支线路负荷至母线间的电气距离较小，负荷本身功率较大，由负荷矩公式F＝pL可知，两者负荷矩大小近似相等。因此，引入负荷距离母线相对距离F'＝p/L这一概念，作为负荷矩的辅助判断指标。

当供电系统发生电压暂降，故障点处负荷电压最低，无功功率Q从电压高的节点流向电压低的节点，因此，对于非故障线路的无功功率Q＜0。

同步电机和异步电机的机械电路表达都为电磁转矩T_e与机械阻转矩T_L之间的关系，由电力拖动系统旋转运动方程式可知：

其中，Ω表示转子机械角速度。等号两边都乘以同步机械角速度Ω₁，则：

正常工况下，T_e与T_L相等；当电压暂降发生时，电压的突变会改变电磁转矩T_e，而负载转矩T_L是油田典型大惯性负荷抽油机，因为故障持续时间很短，在暂降期间近似认为T_L不变，导致T_e＜T_L；且T_L很大，在大惯性的作用下沿着原来的方向继续运动。根据功率守恒定律，当P_e＜P_L时，电机负荷向电网侧倒送功率，改变电网电压分布规律。

进一步，步骤一中，所述统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离，包括：

根据油田配电网各条出线的拓扑结构图，以负荷分布点为单位，将一定区域内所有电机看作一个整体。假设油田某变电站有n条出线，第i条出线有m_i个负荷分布点，算出负荷分布点I_ij内所有电机的负荷容量p_ij，确定该负荷点至母线的电气距离L_ij；其中，下标i代表第i条出线，下标j代表该条出线上第j个负荷分布点。

进一步，步骤二中，所述计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂，包括：

根据负荷矩公式算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷矩：

F_ij＝p_ij×L_ij。

算出每个负荷点的平均负荷矩：

根据负荷距离母线相对距离公式，算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷距离母线相对距离：

F′_ij＝p_ij/L_ij。

算出每个负荷点的平均负荷距离母线相对距离：

算出负荷矩的量化指标Q₁：

算出负荷距离母线相对距离的量化指标Q₂：

进一步，步骤三中，所述通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配，包括：

计算负荷矩、负荷距离母线相对距离两个指标的熵值：

当q_ij＝0时，按照q_ijlnq_ij＝0处理，最终得到两个评估指标的权重为：

进一步，步骤四中，所述计算设备的电压暂降影响度指标Q₃，包括：

定义设备不兼容度D_C，用于反映设备受电压暂降影响的实际情况，所述设备不兼容度D_C的表达式为：

其中，V_curve(t)为暂降持续时间为t时耐受曲线上的电压幅值，pu；V为电压暂降幅值，pu。

考虑设备不兼容度、油井产量、电机功率和设备运行状态，应用不确定理论建立设备受电压暂降的影响度指标：

Q₃＝(K₁C_a)×(K₂Y)×D_C×I；

其中，D_C为设备不兼容度，K₁、K₂为设备容量和设备产量所赋权值，Y为设备产量，产量为0时按0.1处理；I为设备重要性，C_a为设备容量。

考虑故障频发线路，在一定的时间内，越常受暂降影响的线路越被考虑在内。以油田配电网近三年内各条出线累计受暂降影响的次数作为指标，重点考虑受暂降影响严重的线路：

F＝[f₁,f₂,…f_n]；

其中，f_i(i＝1,2,…,n)为近三年内第i条线路累计受暂降影响的次数。

进一步，步骤六中，所述计算优化布点综合量化指标Q，包括：

将负荷矩、负荷距离母线相对距离、设备受暂降影响度和设备受暂降影响概率历史数据结合起来，将其统一为电压暂降综合量化指标Q，即有：

Q＝(w₁Q₁+w₂Q₂)+Q₃+Q₄；

其中，Q可视为确定电压暂降治理装置优化布点的综合量化结果。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统包括：

电气距离统计模块，用于统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离；

量化指标计算模块，用于计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂；

权值分配模块，用于通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配；

暂降影响度指标计算模块，用于计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

暂降影响程度统计模块，用于统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄；

综合量化指标计算模块，用于计算优化布点综合量化指标Q；

安装位置确定模块，用于根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，结合油田配电网拓扑结构、线路参数、生产负荷分布以及负荷至母线的电气距离，以确定的治理装置数量为约束条件，以油田产量影响最低为目标函数，结合所在区域已有的电压暂降历史数据以及设备受暂降的影响度指标，优化确定治理装置安装位置。本发明根据优化布点量化结果，确定电压暂降治理装置的候选安装点，可以有效提高设备的电压暂降抗扰动能力，减少电压暂降对油田生产的影响，提高配电网运行可靠性。

本发明通过负荷矩、负荷距离母线相对距离、设备受暂降影响度和受暂降影响概率历史数据四种量化指标，确定电压暂降治理装置的优化布点，减少由于电压暂降事件造成的产量降低，并且不会对电网造成影响。同时，经过专利检索，在抽油机系统的电压暂降治理方面，主要的思路是开发单独的电压暂降治理装置，没有从优化布点角度考虑解决方案，因此该技术思路是有独创性的。基于该技术成果，可以将电压暂降治理装置进行优化配置，适用于各种抽油机现场。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法流程图。

图2是本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法原理图。

图3是本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统结构框图；

图中：1、电气距离统计模块；2、量化指标计算模块；3、权值分配模块；4、暂降影响度指标计算模块；5、暂降影响程度统计模块；6、综合量化指标计算模块；7、安装位置确定模块。

图4是本发明实施例提供的干线式配电线路简化模型图。

图5是本发明实施例提供的设备标准耐受能力曲线图。

图6是本发明实施例提供的仿真模型简化拓扑结构图。

图7是本发明实施例提供的线路1拓扑结构和负荷分布图。

图8是本发明实施例提供的线路2拓扑结构和负荷分布图。

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，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法及系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法包括以下步骤：

S101，统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离；

S102，计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂；

S103，通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配；

S104，计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

S105，统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄；

S106，计算优化布点综合量化指标Q；

S107，根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

本发明提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法仅仅是一个具体实施例而已。

本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法原理图如图2所示。

如图3所示，本发明实施例提供的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统包括：

电气距离统计模块，用于统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离；

量化指标计算模块，用于计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂；

权值分配模块，用于通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配；

暂降影响度指标计算模块，用于计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

暂降影响程度统计模块，用于统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄；

综合量化指标计算模块，用于计算优化布点综合量化指标Q；

安装位置确定模块，用于根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

1、通常一条线路上抽油机用电压暂降治理装置的安装规模不能超过30％，这样可以避免抽油机大规模重启或者不脱网抽油机数量多而导致的保护故障，针对一定数量的电压暂降治理装置，本发明结合油田配电网典型负荷运行特性，提出了一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，根据优化布点量化结果，确定治理装置的最优安装点，可以有效提高设备的电压暂降抗扰动能力，提高配电网运行可靠性。

本发明通过负荷矩、负荷距离母线相对距离、设备受暂降影响度和受暂降影响概率历史数据四种量化指标，确定电压暂降治理装置的优化布点，减少由于电压暂降事件造成的产量降低，并且不会对电网造成影响。

本发明是通过如下措施实现的：结合油田配电网生产负荷分布和线路参数，提出了基于大惯性负荷运行特性的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。通过熵权法对每条出线的负荷矩和负荷距离母线相对距离进行权值分配，结合已有设备受暂降影响概率历史数据和受暂降影响度，得到每个负荷点的综合量化结果，进行电压暂降治理装置的优化布点。

2、考虑大惯性电机负荷运行特性对油田配电网电压暂降的影响，建立干线式配电线路简化模型如图4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，若各段线路的导线类型相同，则各段干线的电压损失为：

其中，r₁表示单位长度的电阻，x₁表示单位长度的电抗，F_i＝p_iL_i为第i个负荷分支到干线出口的负荷矩，θ_i为第i分支线路上负荷功率因数角，n表示负荷数量。

由上式可知，分支线路上的负荷矩越大，电压降落的程度越大。考虑某些特殊情况，分支线路负荷至母线间的电气距离较大，负荷本身功率较小，与分支线路负荷至母线间的电气距离较小，负荷本身功率较大，由负荷矩公式F＝pL可知，两者负荷矩大小近似相等。为了区分这两种情况，引入负荷距离母线相对距离F'＝p/L这一概念，作为负荷矩的辅助判断指标。

当供电系统发生电压暂降，故障点处负荷电压最低，无功功率Q从电压高的节点流向电压低的节点，因此，对于非故障线路的无功功率Q＜0。

同步电机和异步电机的机械电路表达都为电磁转矩T_e与机械阻转矩T_L之间的关系，由电力拖动系统旋转运动方程式可知：

其中，Ω表示转子机械角速度。等号两边都乘以同步机械角速度Ω₁，则：

正常工况下，T_e与T_L相等；当电压暂降发生时，电压的突变会改变电磁转矩T_e，而负载转矩T_L是油田典型大惯性负荷抽油机，因为故障持续时间很短，在暂降期间近似认为T_L不变，导致T_e＜T_L；且T_L很大，在大惯性的作用下沿着原来的方向继续运动。根据功率守恒定律，当P_e＜P_L时，电机负荷向电网侧倒送功率，改变电网电压分布规律。

考虑大惯性电机负荷运行特性对油田配电网电压暂降的影响，本发明提出了一种电压暂降治理装置优化布点方法，以确定的电压暂降治理装置数量为约束条件，以电压暂降后油井产量影响最低为目标函数，通过引入已有的线路受暂降影响历史数据来提高系统的可靠性，本发明的具体流程如图2所示。

1、由于暂降期间电机倒送功率不大，相邻区域内电机的机端电压相差不大。根据油田配电网各条出线的拓扑结构图，以负荷分布点为单位，将一定区域内所有电机看作一个整体。假设油田某变电站有n条出线，第i条出线有m_i个负荷分布点，算出负荷分布点I_ij(下标i代表第i条出线，下标j代表该条出线上第j个负荷分布点)内所有电机的负荷容量p_ij；确定该负荷点至母线的电气距离L_ij。

2、根据负荷矩公式算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷矩：

F_ij＝p_ij×L_ij。

算出每个负荷点的平均负荷矩：

根据负荷距离母线相对距离公式，算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷距离母线相对距离：

F′_ij＝p_ij/L_ij。

算出每个负荷点的平均负荷距离母线相对距离：

算出负荷矩的量化指标Q₁：

算出负荷距离母线相对距离的量化指标Q₂：

计算负荷矩、负荷距离母线相对距离两个指标的熵值：

当q_ij＝0时，按照q_ijlnq_ij＝0处理。最终得到两个评估指标的权重为：

3、定义设备不兼容度D_C，用来反映设备受电压暂降影响的实际情况，设备标准耐受能力曲线如图5所示。

其中，V_curve(t)为暂降持续时间为t时耐受曲线上的电压幅值，pu；V为电压暂降幅值，pu。

考虑设备不兼容度、油井产量、电机功率和设备运行状态，应用不确定理论建立设备受电压暂降的影响度指标：

Q₃＝(K₁C_a)×(K₂Y)×D_C×I；

其中，D_C为设备不兼容度，K₁、K₂为设备容量和设备产量所赋权值，Y为设备产量(产量为0时按0.1处理)，I为设备重要性，C_a为设备容量。

4、考虑故障频发线路，在一定的时间内，越常受暂降影响的线路越应该被考虑在内。因此，以油田配电网近三年内各条出线累计受暂降影响的次数作为指标，重点考虑受暂降影响严重的线路。

F＝[f₁,f₂,…f_n]；

其中，f_i(i＝1,2,…,n)为近三年内第i条线路累计受暂降影响的次数。

5、将负荷矩、负荷距离母线相对距离、设备受暂降影响度和设备受暂降影响概率历史数据结合起来，将其统一为电压暂降综合量化指标Q，即有：

Q＝(w₁Q₁+w₂Q₂)+Q₃+Q₄；

其中，Q可视为确定电压暂降治理装置优化布点的综合量化结果。

本发明基于胜利油田某区域配电网，利用PSCAD搭建仿真模型，模型简化拓扑如图6所示。其中，选取线路1和2作为实验对象，线路信息如表1所示，线路拓扑结构及负荷分布如图7、图8所示，每口油井相关参数如表2、表3所示。

表1线路信息表

表2线路1油井参数

表3线路2油井参数

油田主要敏感设备交流接触器和变频器的不兼容度计算参数如表4所示。根据工程实际经验，影响度指标各个系数取值如表5所示。

表4设备实际耐受能力参数

表5影响度系数

结合上述表格信息，根据电压暂降治理装置优化布点方法流程，算出每口油井的综合优化布点指标如表6所示。

表6油井综合量化指标Q

根据油田场景下每条线路安装电压暂降治理装置数目不超过油井总数的30％，本发明以29台电压暂降治理装置进行实验，将优化布点方法与均匀布点方法进行仿真对比，验证优化布点方法的可行性。两种方案选取的安装位置如表7所示。

表7两种方案的安装位置

(1)设置系统发生三相短路故障，母线残压0.6pu，仿真统计停机电机数量以及影响的油井产量如表8所示。

表8

(2)设置系统发生三相短路故障，母线残压0.7pu，仿真统计停机电机数量以及影响的油井产量如表9所示。

表9

(3)设置系统发生三相短路故障，母线残压0.8pu，仿真统计停机电机数量以及影响的油井产量如表10所示。

表10

通过改变电压暂降程度进行仿真，优化布点方法造成的产量影响均比随机均匀方法小，验证了本发明所提方法的可行性。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法包括：

统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离，将一定区域内的电机看作一个整体；

计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂，确定负荷分布位置；

通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配，从客观角度评价各项指标的差异性；

结合设备容量、油井产量和设备重要性，计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄，对容易遭受电压暂降影响的线路进行筛选；

计算优化布点综合量化指标Q；

根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

2.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，还包括：考虑大惯性电机负荷运行特性对油田配电网电压暂降的影响，建立干线式配电线路简化模型；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；

利用额定电压U_N代替各节点处的实际运行电压，若各段线路的导线类型相同，则各段干线的电压损失为：

其中，r₁表示单位长度的电阻，x₁表示单位长度的电抗，F_i＝p_iL_i为第i个负荷分支到干线出口的负荷矩，θ_i为第i分支线路上负荷功率因数角，n表示负荷数量；

由所述各段干线的电压损失公式可知，分支线路上的负荷矩越大，电压降落的程度越大；考虑特殊情况，分支线路负荷至母线间的电气距离较大，负荷本身功率较小，与分支线路负荷至母线间的电气距离较小，负荷本身功率较大，由负荷矩公式F＝pL可知，两者负荷矩大小近似相等；因此，引入负荷距离母线相对距离F'＝p/L这一概念，作为负荷矩的辅助判断指标；

当供电系统发生电压暂降，故障点处负荷电压最低，无功功率Q从电压高的节点流向电压低的节点；因此，对于非故障线路的无功功率Q＜0；

同步电机和异步电机的机械电路表达都为电磁转矩T_e与机械阻转矩T_L之间的关系，由电力拖动系统旋转运动方程式可知：

其中，Ω表示转子机械角速度；等号两边都乘以同步机械角速度Ω₁，则：

正常工况下，T_e与T_L相等；当电压暂降发生时，电压的突变会改变电磁转矩T_e，而负载转矩T_L是油田典型大惯性负荷抽油机，因为故障持续时间很短，在暂降期间近似认为T_L不变，导致T_e＜T_L；且T_L很大，在大惯性的作用下沿着原来的方向继续运动；根据功率守恒定律，当P_e＜P_L时，电机负荷向电网侧倒送功率，改变电网电压分布规律。

3.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离，包括：根据油田配电网各条出线的拓扑结构图，以负荷分布点为单位，将一定区域内所有电机看作一个整体；假设油田某变电站有n条出线，第i条出线有m_i个负荷分布点，算出负荷分布点I_ij内所有电机的负荷容量p_ij，确定该负荷点至母线的电气距离L_ij；其中，下标i代表第i条出线，下标j代表该条出线上第j个负荷分布点。

4.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂，包括：根据负荷矩公式算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷矩：

F_ij＝p_ij×L_ij；

算出每个负荷点的平均负荷矩：

根据负荷距离母线相对距离公式，算出第i条出线第j个负荷分布点的负荷距离母线相对距离：

F′_ij＝p_ij/L_ij；

算出每个负荷点的平均负荷距离母线相对距离：

算出负荷矩的量化指标Q₁：

算出负荷距离母线相对距离的量化指标Q₂：

5.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配，包括：

计算负荷矩、负荷距离母线相对距离两个指标的熵值：

当q_ij＝0时，按照q_ijln q_ij＝0处理，最终得到两个评估指标的权重为：

6.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述计算设备的电压暂降影响度指标Q₃，包括：

定义设备不兼容度D_C，用于反映设备受电压暂降影响的实际情况，所述设备不兼容度D_C的表达式为：

其中，V_curve(t)为暂降持续时间为t时耐受曲线上的电压幅值，pu；V为电压暂降幅值，pu；

考虑设备不兼容度、油井产量、电机功率和设备运行状态，应用不确定理论建立设备受电压暂降的影响度指标：

Q₃＝(K₁C_a)×(K₂Y)×D_C×I；

其中，D_C为设备不兼容度，K₁、K₂为设备容量和设备产量所赋权值，Y为设备产量，产量为0时按0.1处理；I为设备重要性，C_a为设备容量；

考虑故障频发线路，在一定的时间内，越常受暂降影响的线路越被考虑在内；以油田配电网近三年内各条出线累计受暂降影响的次数作为指标，重点考虑受暂降影响严重的线路：

F＝[f₁,f₂,···f_n]；

其中，f_i(i＝1,2,···,n)为近三年内第i条线路累计受暂降影响的次数。

7.如权利要求1所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法，其特征在于，所述计算优化布点综合量化指标Q，包括：将负荷矩、负荷距离母线相对距离、设备受暂降影响度和设备受暂降影响概率历史数据结合起来，将其统一为电压暂降综合量化指标Q，即有：

Q＝(w₁Q₁+w₂Q₂)+Q₃+Q₄；

其中，Q可视为确定电压暂降治理装置优化布点的综合量化结果。

8.一种实施权利要求1～7任意一项所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统，其特征在于，所述油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点系统包括：

电气距离统计模块，用于统计每个位置的负荷功率与负荷至母线的电气距离；

量化指标计算模块，用于计算负荷矩、负荷距离母线电气距离的量化指标Q₁、Q₂；

权值分配模块，用于通过熵权法对负荷矩和负荷距离母线电气距离指标进行权值分配；

暂降影响度指标计算模块，用于计算设备的电压暂降影响度指标Q₃；

暂降影响程度统计模块，用于统计一定时间内各条出线受暂降影响程度Q₄；

综合量化指标计算模块，用于计算优化布点综合量化指标Q；

安装位置确定模块，用于根据电压暂降装置数量与Q值排序结果，确定安装位置。

9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～7任意一项所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。

10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～7任意一项所述的油田区域配电网电压暂降治理装置优化布点方法。

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