CN116646941B - 一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法 - Google Patents

一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，涉及电路稳态电压领域，包括建立非线性微观方程分析电路状态；基于电路状态进行有载分接开关在带负荷条件下调压数据计算，分别计算有载分接开关正调压效应和负调压状态下的影响关系；通过等值参数进行电压稳定数据计算。本发明考虑了电力系统的有限负荷情况，因此可以相对低成本更大限度的利用有载电压变压器的调节效果，在进行电压调节后，对于暂态进行建模，使得本发明的调节前后过程能够被清晰明确观察，有效的利用了电力系统的自主稳压效果。

Description

一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法
技术领域
本发明涉及电压动态调节技术领域，特别是一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法。
背景技术
在进行电路中，电压不稳定的特点在于电压的逐步衰减，当有扰动如增加负荷或改变系统条件而造成渐进的、不可控制的电压降落，则系统进入电压不稳定状态。电压不稳定是一种局部的现象，然而局部的电压不稳定可能会发生连锁反应，造成整个系统发生电压崩溃。
基于此需要对于不稳定电路进行稳压效果，在传统稳压过程中使用电压的削弱效果，即通过电容、电阻的使用使得电压降低，回归到稳定状态，但这种情况一方面无法利用电压自身的调节效果，使得成本增加，另一方面直接电压削弱，使得电路电压降低，无法实现更好的技术效果。因此需要使用新型的有载分接开关进行电压稳定。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种通过有载分接开关动态调节稳定电压，使得电压能够在有限范围内进行精准控制，实现低成本高效率的针对电力系统的调节。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其包括，
建立非线性微观方程分析电路状态；
基于电路状态进行有载分接开关在带负荷条件下调压数据计算，分别计算有载分接开关正调压效应和负调压状态下的影响关系；
通过等值参数进行电压稳定数据计算。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：所述非线性微观方程对于电路的状态分析是使用连续潮流方式方程，计算方式是
F(x)+αc＝0
其中F(x)表示的是n维的函数向量，α指的是实参变量，能够进行对于负荷水平变化的反应，c指的是负荷增长方向。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：电路状态动态分析中，当电路状态接近极限潮流时只会留下一对解，即Y1与Y2，分别是低电压解与高电压解，其中负荷增长方向c与负荷极限的集合d的计算方式是
c＝(Y1-Y2)/2
d＝(Y1+Y2)/2
由此进行功率函数的二次型建立：
其中Xu指的是节点进行向量注入，X(c)指的是功率的向量极限，X(d)指的是对应的功率运行裕度向量。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：功率极限向量与节点注入向量的夹角可以计算为：
而最大灵敏度指标可以表示为
max{|Δλ/ΔPi|，|Δλ/ΔQi|}其中Pi指的电路i点时的功率，Qi指的是电路i点时的电量。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：有载调压变压器无功功率消耗主要在变压器的三个绕组漏电抗以及励磁电抗，其次是变压器第三绕组滤波器，可滤除n次谐波，对于基波表现过补偿，即充当基波的无功补偿设备。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：针对有载调压变压器第三绕组分析，其本质是多个RLC串并联组成的谐振电路，假设LC串联电路对n次谐波谐振，即呈现低阻抗接近于0的特性。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：稳定电压需要对于暂态过程进行建模，记整流机组的自感是M，整流机组间存在的互感是L，有载分接开关调节后减少变电流iq减少所产生感应电动势记作E，其计算方式是
其中t是机组运行时间，而调节后的原整流机组上的电流是ip，感应电动势的计算方式是
基于此可得
其中λ是感应电流系数，表示的调节前后的电磁感应效应，σ是稳流作用系数。
作为本发明所述一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的一种优选方案，其中：当电力系统拥有充足的无功功率时，有载分接开关能够进行电压调节，但当电力系统无法拥有足够的无功功率时，有载分接开关无法进行有效发挥调节效果，会出现负调压情况，导致系统电压失去稳定性。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法及系统的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法及系统的步骤。
本发明有益效果为
(1)本发明考虑了电力系统的有限负荷情况，因此可以相对低成本更大限度的利用有载电压变压器的调节效果；
(2)本发明在进行电压调节后，对于暂态进行建模，使得本发明的调节前后过程能够被清晰明确观察，有效的利用了电力系统的自主稳压效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1中一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法的电路替代图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法包括
建立非线性微观方程分析电路状态；
基于电路状态进行有载分接开关在带负荷条件下调压数据计算，分别计算有载分接开关正调压效应和负调压状态下的影响关系；
通过等值参数进行电压稳定数据计算。
非线性微观方程对于电路的状态分析是使用连续潮流方式方程，计算方式是
F(x)+αc＝0
其中F(x)表示的是n维的函数向量，α指的是实参变量，能够进行对于负荷水平变化的反应，c指的是负荷增长方向；
所述有载分接开关是有载电压变压器。
电路状态动态分析中，当电路状态接近极限潮流时只会留下一对解，即Y1与Y2，分别是低电压解与高电压解，其中负荷增长方向c与负荷极限的集合d的计算方式是
c＝(Y1-Y2)/2
d＝(Y1+Y2)/2
由此进行功率函数的二次型建立：
其中Xu指的是节点进行向量注入，X(c)指的是功率的向量极限，X(d)指的是对应的功率运行裕度向量。
功率极限向量与节点注入向量的夹角可以计算为：
而最大灵敏度指标可以表示为
max{|Δλ/ΔPi|，|Δλ/ΔQi|}其中Pi指的电路i点时的功率，Qi指的是电路i点时的电量。
如图1所示，有载调压变压器无功功率消耗主要在变压器的三个绕组漏电抗以及励磁电抗，其次是变压器第三绕组滤波器，可滤除n次谐波，对于基波表现过补偿，即充当基波的无功补偿设备。
针对有载调压变压器第三绕组分析，其本质是多个RLC串并联组成的谐振电路，假设LC串联电路对n次谐波谐振，即呈现低阻抗接近于0的特性。
稳定电压需要对于暂态过程进行建模，记整流机组的自感是M，整流机组间存在的互感是L，有载分接开关调节后减少变电流iq减少所产生感应电动势记作E，其计算方式是
其中t是机组运行时间，而调节后的原整流机组上的电流是ip，感应电动势的计算方式是
基于此可得
其中λ是感应电流系数，表示的调节前后的电磁感应效应，σ是稳流作用系数。
实施例2
本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：还包括，所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
实施例3
本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：
通过调节有载调压变压器能够实现电解铝负荷有功功率的调节。依靠有载调压变压器的分接头机械变动，调节变压器低压侧电压，调节一个档位的周期一般为7秒左右。每一个档位电压的调节量为0.03p.u.。有载调压变压器调节量以及调节时间如下表所示。
调节挡位 调节量/p.u. 调节时间/s
1 0.145 7
2 0.175 14
3 0.205 21
4 0.234 28
由于有载调压变压器的调节为机械调节，长期频繁调节会造成机械磨损。因此基于有载调压变压器的调节方法优先级最低，仅在紧急情况下使用该调节方法。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：包括
建立非线性微观方程分析电路状态；
基于电路状态进行有载分接开关在带负荷条件下调压数据计算，分别计算有载分接开关正调压效应和负调压状态下的影响关系；
在电路状态动态分析中，当电路状态接近极限潮流时只会留下一对解，即Y1与Y2，分别是低电压解与高电压解，其中负荷增长方向c与负荷极限的集合d的计算方式是
c＝(Y1-Y2)/2
d＝(Y1+Y2)/2
由此进行功率函数的二次型建立：
其中Xu指的是节点进行向量注入，X(c)指的是功率的向量极限，X(d)指的是对应的功率运行裕度向量；
通过等值参数进行电压稳定数据计算；
稳定电压需要对于暂态过程进行建模，记整流机组的自感是M，整流机组间存在的互感是L，有载分接开关调节后减少变电流iq减少所产生感应电动势记作E，其计算方式是
其中t是机组运行时间，而调节后的原整流机组上的电流是ip，感应电动势的计算方式是
基于此可得
其中λ是感应电流系数，表示的调节前后的电磁感应效应，σ是稳流作用系数。
2.如权利要求1所述的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：所述非线性微观方程对于电路的状态分析是使用连续潮流方式方程，计算方式是
F(x)+αc＝0
其中F(x)表示的是n维的函数向量，α指的是实参变量，能够进行对于负荷水平变化的反应，c指的是负荷增长方向。
3.如权利要求2所述的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：功率极限向量与节点注入向量的夹角可以计算为：
而最大灵敏度指标可以表示为max{|Δλ/ΔPi|，|Δλ/ΔQi|}其中Pi指的电路i点时的功率，Qi指的是电路i点时的电量。
4.如权利要求3所述的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：有载调压变压器无功功率消耗主要在变压器的三个绕组漏电抗以及励磁电抗，其次是变压器第三绕组滤波器，可滤除n次谐波，对于基波表现过补偿，即充当基波的无功补偿设备。
5.如权利要求4所述的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：针对有载调压变压器第三绕组分析，其本质是多个RLC串并联组成的谐振电路，假设LC串联电路对n次谐波谐振，即呈现低阻抗接近于0的特性。
6.如权利要求5所述的一种通过有载分接开关动态调节稳定电压的方法，其特征在于：当电力系统拥有充足的无功功率时，有载分接开关能够进行电压调节，但当电力系统无法拥有足够的无功功率时，有载分接开关无法进行有效发挥调节效果，会出现负调压情况，导致系统电压失去稳定性。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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Applicant before: MAINTENANCE & TEST CENTRE, CSG EHV POWER TRANSMISSION Co.

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