CN113659587A - 一种配网动态无功补偿方法、装置、设备及计算机介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配网动态无功补偿方法、装置、设备及计算机介质,其中,所述方法包括:构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络;利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量;根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件;基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。上述方法能够有效消除零序电流分量对三相不平衡电力系统带来的隐患,确保电力系统配网安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,特别是涉及一种配网动态无功补偿方法、装置、设备及计算机介质。
背景技术
理想电力系统希望建立在三相平衡的条件下,而实际电力系统中存在着很多三相不平衡负荷,由此产生的不平衡电流对电力系统危害严重,如引起旋转电机的附加发热和振动,危及其安全运行和正常出力;或使变压器的铜耗和涡流损耗增加,绕组过热而寿命降低等。
目前,对三相不平衡抑制的研究大多针对三相三线制电力系统展开,通常基于负序电流进行动态无功补偿;然而在补偿过程中,受零序分量影响,部分电力设备的线损和变损增大,从而导致使用寿命降低,不利于电力系统安全稳定运行。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种配网动态无功补偿方法、装置、设备及计算机介质,能够有效消除零序电流分量对三相不平衡电力系统带来的隐患,确保系统安全稳定运行。
有鉴于此,第一方面,本发明提供一种配网动态无功补偿方法,包括:
构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络;
利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量;
根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件;
基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
可选的,所述无功补偿网络包括:零序电流补偿网络和负序电流补偿网络。
可选的,所述利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量,具体包括:
利用对称分量法,分别将所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络和所述负序电流补偿网络的电流分解为正序电流分量、负序电流分量及零序电流分量。
可选的,所述根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,具体包括:
根据所述配网负荷电流和所述零序电流补偿网络对应的零序电流分量,确定配网三相平衡的零序电流平衡条件;
根据所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络及所述负序电流补偿网络所对应的负序电流分量,确定配网三相平衡的负序电流平衡条件;
根据所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络及所述负序电流补偿网络所对应的正序电流分量,确定配网三相平衡的正序电流平衡条件。
可选的,所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括:最小化所述无功补偿装置的无功容量。
第二方面,本发明提供一种配网动态无功补偿装置,包括:
构建模块,用于构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络;
分解模块,用于利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量;
第一计算模块,用于根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件;
第二计算模块,用于基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
可选的,所述无功补偿网络包括:零序电流补偿网络和负序电流补偿网络。
可选的,所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括:最小化所述无功补偿装置的无功容量。
第三方面,本发明提供一种数据处理设备,包括处理器,所述处理器和存储器耦合,所述存储器存储有程序,所述程序由所述处理器执行,使得所述数据处理设备执行第一方面所述的配网动态无功补偿方法。
第四方面,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如上述第一方面所述的配网动态无功补偿方法。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明提供的配网动态无功补偿方法通过将无功补偿装置对应的无功补偿网络接入配网中,以进行零序电流补偿和负序电流补偿,实现了系统无功功率的快速调节;相对比现有技术,本发明充分考虑了零序电流的补偿,有效消除了零序电流对配网设备的不良影响,确保系统安全稳定运行。
相应的,本发明还提供了配网动态无功补偿装置、数据处理设备及计算机介质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,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配网动态无功补偿方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的零序电流补偿网络原理图;
图3是本发明实施例提供的负序电流补偿网络原理图;
图4是本发明实施例提供的配网动态无功补偿装置的结构框图。
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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在配网中,为了补偿动态负荷的不平衡,消除不平衡负荷在电力系统中造成的有害电流,同时对负荷所需要的无功功率进行快速补偿,以提高系统功率因数,对此,本发明实施例提供了一种配网动态无功补偿方法。
具体地,如图1所示,本实施例所提供的配网动态无功补偿方法包括下述步骤:
S1:构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络。
所述无功补偿装置具体包括零序电流补偿网络和负序电流补偿网络,用于对三相四线制和星型接法下的三相不平衡负荷进行无功补偿,其中,每一个补偿网络分别对应一个无功补偿装置。
S2:利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量。
对称分量法广泛应用于三相交流电参量的不对称程度分析中,是电力系统短路电流计算的基本方法,其目的是将一组不对称的ABC三相的量变换为三组各自对称的三相相量,所述三相相量分别称为正序、负序和零序量。
在本实施例中,可利用对称分量法分别将配网负荷电流、零序电流补偿网络和负序电流补偿网络的电流分解为正序电流分量、负序电流分量及零序电流分量。
进一步地,可根据对称分量法将配网负荷三相电流转换为基于正序分量I1、负序分量I2及零序分量I0的表示形式:
负序电流补偿网络参照图3,对于负序电流补偿网络,其中的两相电流表示为:
由于三角形接法的负序电流补偿网络中不存在零序电流,因此可推导出负序电流的各分量为:
S3:根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件。
电力系统正常运行时,可认为是三相对称的,即各元件的三相电压、电流大小相等,相与相间的相位差也相等,且具有正弦波形和正常相序;当电力系统配网中发生三相不平衡时,所产生的不对称电流量可通过对称分量法分解为三个分量,并基于配网三相平衡时电流对称的原则进行分析,进而得到配网三相平衡的条件集。
具体地,首先可根据配网负荷电流和零序电流补偿网络对应的零序电流分量,确定配网三相平衡的零序电流平衡条件。
对于配网三相平衡的条件集中的负序电流平衡条件,可根据配网负荷电流、零序电流补偿网络及负序电流补偿网络所对应的负序电流分量进行确定。
为了提高电力系统的功率因素,本实施例需对无功功率进行补偿,以确保系统的正序电流为纯有功功率,此时系统正序电流的虚部的总和为零;因此,可根据配网负荷电流、零序电流补偿网络及负序电流补偿网络所对应的正序电流分量,确定配网三相平衡的正序电流平衡条件,具体可表示为:
上述正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件可进一步化简,得到下述配网三相平衡的条件集方程组:
可以理解的是,在零序补偿网络中,共有三个未知变量,而零序电流平衡条件中仅有两个方程,且均与负序电流补偿网络对应的参数无关联;因此,当变量均确定时,在负序补偿网络中就有和三个未知变量,而正序电流平衡条件和负序电流平衡条件中有三个方程,因而和可唯一确定。
可以理解的是,当配网三相平衡的条件集均满足时,不平衡负荷的无功电流即可完全补偿。
S4:基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
在本实施例中,所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括:最小化无功补偿装置的无功容量。
考虑多数补偿场合对无功补偿装置的无功容量要求很大,从而导致无功补偿装置的设计难度和经济成本均增大,补偿效果降低;对此,本发明实施例将无功补偿装置的无功容量作为优化目标,实现在达到目标补偿效果的前提下,无功补偿装置的容量最小。
具体地,可设置总无功容量最小作为优化目标,并定义无功补偿装置的无功容量优化函数F:
为了简化计算,可将上述公式转换为功率表示形式:
上述实施例所提供的配网动态无功补偿方法通过将无功补偿装置对应的无功补偿网络接入配网中,以进行零序电流补偿和负序电流补偿,可有效消除零序电流对系统设备的不良影响,实现电力系统无功功率的快速调节。
参照图4,第二方面,本发明一个实施例还提供一种配网动态无功补偿装置,包括构建模块101、分解模块102、第一计算模块103和第二计算模块104。
构建模块101用于构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络。
分解模块102用于利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量。
第一计算模块103用于根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件。
第二计算模块104用于基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
上述装置内的各模块之间信息交互、执行过程等内容,由于与本发明第一方面提供的配网动态无功补偿方法实施例基于同一构思,具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述,此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方法的目的。
第三方面,本发明提供一种数据处理设备,包括处理器,所述处理器和存储器耦合,所述存储器存储有程序,所述程序由所述处理器执行,使得所述数据处理设备执行第一方面所述的配网动态无功补偿方法。
第四方面,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如上述第一方面所述的配网动态无功补偿方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可监听存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种配网动态无功补偿方法,其特征在于,包括:
构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络;
利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量;
根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件;
基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
2.根据权利要求1所述的配网动态无功补偿方法,其特征在于,所述无功补偿网络包括:
零序电流补偿网络和负序电流补偿网络。
3.根据权利要求2所述的配网动态无功补偿方法,其特征在于,所述利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量,具体包括:
利用对称分量法,分别将所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络和所述负序电流补偿网络的电流分解为正序电流分量、负序电流分量及零序电流分量。
4.根据权利要求3所述的配网动态无功补偿方法,其特征在于,所述根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,具体包括:
根据所述配网负荷电流和所述零序电流补偿网络对应的零序电流分量,确定配网三相平衡的零序电流平衡条件;
根据所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络及所述负序电流补偿网络所对应的负序电流分量,确定配网三相平衡的负序电流平衡条件;
根据所述配网负荷电流、所述零序电流补偿网络及所述负序电流补偿网络所对应的正序电流分量,确定配网三相平衡的正序电流平衡条件。
5.根据权利要求1所述的配网动态无功补偿方法,其特征在于,所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括:
最小化所述无功补偿装置的无功容量。
6.一种配网动态无功补偿装置,其特征在于,包括:
构建模块,用于构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络;
分解模块,用于利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量;
第一计算模块,用于根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量,确定配网三相平衡的条件集,所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件;
第二计算模块,用于基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数,得到无功补偿量;根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。
7.根据权利要求6所述的配网动态无功补偿装置,其特征在于,所述无功补偿网络包括:
零序电流补偿网络和负序电流补偿网络。
8.根据权利要求7所述的配网动态无功补偿装置,其特征在于,所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括:
最小化所述无功补偿装置的无功容量。
9.一种数据处理设备,其特征在于,包括:
处理器,所述处理器和存储器耦合,所述存储器存储有程序,所述程序由所述处理器执行,使得所述数据处理设备执行如权利要求1~5中任一项所述的配网动态无功补偿方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于执行上述权利要求1~5中任一项所述的配网动态无功补偿方法。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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