一种城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法

摘要

本发明提供一种城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法，方法对城市居民配电台区的负荷特性进行分析，建立城市居民配电台区负荷群的总体外部特性模型；分析负荷模型中无功的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化，计算出台区负荷需要补偿的总体无功功率；按照无源部分补偿固定无功，有源部分补偿动态无功的优化补偿方案，对综合补偿装置无源部分和有源部分的容量进行配置。方法应用于电能质量控制装置的容量配置领域，尤其针对于城市居民配电台区综合补偿装置的优化配置。

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量控制技术领域，尤其涉及一种城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法。

背景技术

随着经济和社会的发展，人们生活和生产对电能的需求日益增大，对电能质量的要求也不断提高。配电网作为电力系统中直接面向用户的重要环节，其电能质量和供电可靠性直接影响电力企业的经济效益和社会效益。然而，目前配电网建设的速度明显滞后于用电量的增加，无功分布不合理、无功补偿设备少、投运率不高等现象长期存在，使得系统运行电压难以得到保证，网络损耗的问题日益突出。

补偿容量的优化配置是装置补偿效果的重要保障。目前，一些电力单位由规划人员的经验进行无功规划配置，这样使得无功配置不能满足配电网的实际情况，尤其在城市居民配变台区，负荷无功变化较大，无功补偿的效果不佳，影响城市居民的正常用电。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法，包括以下几个步骤：

步骤一：分析城市居民配电台区负荷的运行特性；

步骤二：建立城市居民配电台区负荷群的总体外部特性模型；

步骤三：分析负荷模型中无功的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化；

步骤四：根据负荷模型分析结果，对补偿装置有源部分和无源部分的容量进行配置。

优选地，步骤一中城市居民台区负荷具有如下特性：

获取城市居民配电台区在一天内电力负荷分布趋势，并以时间段划分出峰值时段，正常负荷时段以及负荷谷值时段，计算负荷峰谷差值以及峰谷之间的平均负荷值，负荷的功率因数。

优选地，步骤二中所述的建立城市居民配电台区负荷群的总体外部特性模型的方法如下：

基于城市居民配电台区静态负荷，建立负荷模型：

式中，16:00至23:00设为负荷峰值时段，23:00至03:30设为负荷谷值时段，03:30至16:00为正常负荷时段；

当t＝16:00时x₁＝0，时间每增加1分钟x₁加1；当t＝23:00时x₂＝0，时间每增加1分钟x₂加1。

优选地，步骤三所述的对负荷模型中无功的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化分析有如下方法：

通过对步骤二建立的负荷群外部特性模型进行分析，计算出台区负荷对无功功率的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化。

优选地，步骤四所述的补偿装置有源部分和无源部分的容量配置方法如下：

根据步骤三得出的负荷无功功率的需求情况，采用无源部分补偿负荷的固定无功，有源部分补偿负荷的变化无功，对补偿装置有源部分和无源部分的容量进行配置。

优选地，步骤四所述的补偿装置有源部分和无源部分的容量配置方法中，对于补偿容量可采用下式计算：

式中：ΔQ为无功补偿容量；P为有功功率；为补偿前的功率因数角；为补偿后的功率因数角，低压配电网一般要求不低于0.95；

取为0.95，则该城市居民配电台区负荷需要补偿的无功功率计算。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法针对城市居民配变台区负荷的运行特性，建立城市居民台区负荷群的总体外部特性模型，根据负荷模型对综合补偿装置的有源部分和无源部分进行容量优化配置。避免了电力单位由规划人员的经验进行无功规划配置，使得无功配置能满足配电网的实际情况，尤其在城市居民配变台区，负荷无功变化较大，无功补偿得到了优化配置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法的流程图；

图2为城市居民配变台区负荷的有功功率日曲线；

图3为城市居民配变台区负荷的无功功率日曲线；

图4为城市居民配变台区负荷的功率因数日曲线；

图5为城市居民配变台区负荷实际有功功率与等效负荷模型的有功功率对比图；

图6是城市居民配变台区负荷实际无功功率与等效负荷模型的无功功率对比图；

图7是城市居民配变台区负荷实际功率因数与等效负荷模型的功率因数对比图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

本发明提供一种城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置方法，如图1所示，包括以下几个步骤：

S1：分析城市居民配电台区负荷的运行特性；

S2：建立城市居民配电台区负荷群的总体外部特性模型；

S3：分析负荷模型中无功的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化；

S4：根据负荷模型分析结果，对补偿装置有源部分和无源部分的容量进行配置。

下面以一具体实施例说明本发明的容量配置方法，

(1)分析城市居民配电台区负荷的运行特性。

图2和图3为城市居民配电台区负荷的有功日曲线和无功日曲线。对该台区的负荷曲线进行分析，可以看出负荷在一天之内存在明显差异，峰荷出现在23点，谷荷出现在8点，负荷峰谷差约为205kW，平均负荷约为237kW。在16:00-23:00时间段，城市居民配电台区负荷随着时间呈增加趋势；在23:00-3:00时间段，城市居民配电台区负荷随着时间呈减少趋势，为负荷谷值时段。在3:00-16:00时间段，这段时间负荷比较稳定，为正常负荷时段。

(2)建立城市居民台区负荷群的总体外部特性模型。

由于城市居民负荷以照明、空调、冰箱等静态负荷为主，所以城市居民台区负荷可以用一个静态负荷来描述。基于步骤(1)中的分析，负荷大体走势可分为如下表所示的三个阶段：

表1负荷阶段划分

为了形象描述负荷特性，定义负荷B为典型城市居民配电台区静态负荷，根据负荷群总体外部特性，按照表1所示负荷阶段的划分，可建立如下负荷模型：

式中，当t＝16:00时x₁＝0，时间每增加1分钟x₁加1；当t＝23:00时x₂＝0，时间每增加1分钟x₂加1。

将该负荷数学模型图像化后，和实际负荷的有功功率、无功功率曲线分别进行对比，对比结果如图4、图5、图6、图7所示，可以看出整体负荷的静态模型基本满足实际负荷的功率特性。

(3)分析负荷模型中无功的基本需求容量和动态变化容量，以及功率因数的变化。通过步骤(2)建立的台区静态负荷模型B，可以计算出各个时间段的平均功率因数，如表2所示。与实际功率因数对比，如图7所示。

表2各时间段功率因数

从表中可以看出每个时间段内的功率因数存在不同程度的差异，因此为了保证良好的补偿效果，需要进行动态无功补偿。

(4)根据负荷模型分析结果，对补偿装置有源部分和无源部分的容量进行配置。对于补偿容量可采用下式计算：

式中：ΔQ为无功补偿容量；P为有功功率；为补偿前的功率因数角，由表2可以求得；为补偿后的功率因数角，低压配电网一般要求不低于0.95。

取为0.95，则该城市居民配电台区负荷需要补偿的无功功率计算结果如表3所示：

表3典型城市居民台区负荷需要补偿的无功功率

城市居民配电台区综合补偿装置的优点在于有源与无源装置混合运行，既能实现无功动态补偿又能减少有源部分的容量，因此无源部分负责补偿基本的固定无功，有源部分负责补偿变化的动态无功。基于以上原则，结合表3所示的无功补偿需求，可将城市居民配电台区综合补偿装置的容量配置如下：

本发明的有益效果在于，根据城市居民配电台区负荷群外部特性的分析对电能综合补偿装置有源部分和无源部分的容量进行优化配置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。