关于低电压用电地区无功电压联合调整方法

摘要

关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，属于低电压用电地区无功补偿增补方案制定领域。现有的针对低电压用电地区制定的主变停电检修并调整分接头位置的调整需要长时间等候的问题。关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，对出现低电压用电地区仿真还原；对低电压用电地区的预计用电负荷高峰期年度的情况进行模拟，得到电网运行情况与出现低电压用电时的运行情况相比的变化；规划优化方法进行分析，计算无功补偿容量及无功补偿位置最优分布，为处于无功电压的线路串联安装电容器；制定就地无功补偿增补方案。本发明利用非线性规划方法来解决无功补偿容量及位置最优分布，使一定容量的补偿电容器达到最大的降损效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种关于低电压用电地区无功电压联合调整方法。

背景技术

在2016年夏季北安厂停运后，7月25日11:06出现北安、克山、海伦电压极低的情况。省调于2014年曾向网调申请将兴福分接头向上调一档未果，网调要求结合主变检修进行，但兴福#1主变至今未进行检修。与检修公司联系后，主变停电检修并调整分接头位置的调整需要长时间等候。因此需要建立一种能够快速实现低电压用电地区的调整方案设定方法，满足生活生产需要。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的针对低电压用电地区制定的主变停电检修并调整分接头位置的调整需要长时间等候的问题，而提出一种关于低电压用电地区无功电压联合调整方法。

一种关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对出现低电压用电地区进行接线路及线路潮流、低电压用电地区详细情况的仿真还原；

步骤二、对低电压用电地区的预计用电负荷高峰期年度的情况进行模拟，得到电网运行情况与出现低电压用电时的运行情况相比的变化；

步骤三、规划优化方法进行分析，计算无功补偿容量及无功补偿位置最优分布；

步骤四、按照计算出无功补偿容量及位置最优分布，为处于无功电压的线路串联安装电容器；

步骤五、制定就地无功补偿增补方案。

本发明的有益效果为：

本发明进行当日情况进行仿真还原；预计用电年度的年情况模拟；建立无功补偿方案的基础上，以及在掌握电网无功电源和无功负荷的基础上，做好无功的就地平衡，制定无功补偿方案，尽力做到各级电网的无功能就地补偿，经过合理的数学分析与计算确定安装电容器无功容量和位置，利用非线性规划方法来解决无功补偿容量及位置最优分布，使一定容量的补偿电容器达到最大的降损效果。

附图说明

图1为本发明实施例1涉及的北部网及周边地区潮流图；

图2为本发明实施例1涉及的克山、北安、海伦潮流图；

图3为本发明实施例1涉及的北部网及周边地区潮流图；

图4为本发明实施例1涉及的黑多线停运，北部网及周边地区潮流图；

图5为本发明实施例1涉及的黑多线停运，克山、北安、海伦潮流图；

图6为本发明实施例1涉及的方案一北部网及周边地区潮流图；

图7为本发明实施例1涉及的方案一克山、北安、海伦潮流图；

图8为本发明实施例1涉及的方案二北部网及周边地区潮流图；

图9为本发明实施例1涉及的方案二克山、北安、海伦潮流图；

图10为本发明实施例1涉及的方案三北部网及周边地区潮流图；

图11为本发明实施例1涉及的方案三克山、北安、海伦潮流图；

图12为本发明实施例1涉及的方案四北部网及周边地区潮流图；

图13为本发明实施例1涉及的方案四克山、北安、海伦潮流图；

图14本发明方法的流程图；

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，结合图14所示，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对出现低电压用电地区进行接线路及线路潮流、低电压用电地区详细情况的仿真还原；

步骤二、对低电压用电地区的预计用电负荷高峰期年度的情况进行模拟，得到电网运行情况与出现低电压用电时的运行情况相比的变化：

步骤三、规划优化方法进行分析，计算无功补偿容量及无功补偿位置最优分布，使一定容量的补偿电容器达到最大降损效果；

步骤四、按照计算出无功补偿容量及位置最优分布，为处于无功电压的线路串联安装电容器；

步骤五、制定就地无功补偿增补方案。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，步骤一所述的仿真还原接线路及线路潮流、低电压用电地区详细情况的过程为，

根据当日实际情况调整电网及相关区域负荷、有载变压器运行变比、负荷及电压数据；

仿真电网及周边地理接线路；

还原当日线路潮流；

其中，仿真仿真电网及周边地理接线路过程中，仿真的电压误差小于等于1kV，仿真的无功误差小于等于3MVar。

具体实施方式三：

与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，步骤三所述的规划优化方法进行分析时选用非线性规划方法

具体实施方式四：

与具体实施方式三不同的是，本实施方式的关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，步骤三所述计算无功补偿位置最优分布的过程为：

步骤三一、确立目标函数：

设定网络负荷点电压U_L和无功补偿位置的补偿容量Q_Ci的函数关系：U_L＝f(Q_Ci)，使无功补偿总的有功损耗最小，则网络负荷点电压U_L和无功补偿位置补偿容量Q_Ci的函数关系进一步为：

当各无功补偿位置装设的补偿容量为Q_C1、Q_C2、……、Q_Ci、……、Q_Cn时，网络的电压达到期望值，达到电压无功调整的目标；其中，m表示无功补偿位置的电压补偿值，m＝0、1、2、……、z；Q_Ci表示第i个无功补偿位置的无功补偿位置装设的补偿容量，角标i表示无功补偿位置的序号，i＝0、1、2、……n；

步骤三二、确定约束条件：

按照系统电压质量要求：第i个无功补偿位置的电压U_i小于其运行电压最大值U_max，大于其运行电压最小值U_min，即：

U_min＜U_i＜U_max

得到有功功率P和无功功率Q和视在功率S之间的关系为：

则在传送固定的有功功率P的条件下，表示功率因数，的值越高所需视在功率S越小，设备利用率越高。

具体实施方式五：

与具体实施方式一、二或四不同的是，本实施方式的关于低电压用电地区无功电压联合调整方法，步骤五所述的制定就地无功补偿增补方案的过程为，

步骤五一、根据步骤一进行的出现低电压用电地区进行接线路及线路潮流、低电压用电地区详细情况的仿真还原结果，计算目标地区电压，得到运行负荷大以及电压低的地区，进而得到电网负荷水平高的地区；

步骤五二、根据步骤五一确定的电网负荷水平高的地区，得出电网负荷水平高的地区其电网负荷大，电网负荷大时多黑线则不具备运行条件；

步骤五三、在断开黑多线的前提下，计划对运行负荷大以及电压低的地区建立无功补偿增补方案；

步骤五四、在水电厂开机情况下，建立无功补偿增补方案并获得无功补偿增补方案后用电地区电压；

步骤五五、进行具体无功补偿增补方案，并比较低电压用电地区增加无功补偿量装置的无功电能值以及补偿后用电地区的电压值，最终将补偿后用电地区的电压值在213～242kV之间，且降低电网损耗的值最大的方案确定为最终无功补偿增补方案。

实施例1：

一、情况还原

在2016年夏季北安厂停运后，7月25日11:06出现北安、克山、海伦电压极低的情况。

首先对当日情况进行仿真还原。北部网及相关区域负荷、有载变压器运行变比等数据都根据当日实际情况调整，其中克山、北安、海伦负荷及电压情况如下表。仿真的北部网及周边地理接线路和北安、克山、海伦详细情况如下图所示，潮流基本还原当日线路潮流，仿真的电压最大误差在1kV以内，无功最大误差在3MVar以内。

表1实际负荷以及电压情况

注：克山、北安电容器全投，海伦220kV变电站投6MVar、66kV变电站投24MVar。(海伦变装有两台最大容量6Mvar的电容器，但由于绥化局运检部调整，两台电容分别只能发出4Mvar、2Mvar无功。绥调已确认该问题将在2017年夏季尖峰前解决。)

二、2017～2018年情况模拟

预计到2017～2018年夏季负荷高峰期，电网运行情况与7月25日主要有以下变化：

1.绥化热电厂至少一台机组投运

2.黑多线投产完成

3.负荷增长(按到2018年增长7％预计)

4.海伦变主变三次侧补偿容量增加6Mvar。

5.兴福变主变分接位置上调一档。

注：省调于2014年曾向网调申请将兴福分接头向上调一档未果，网调要求结合主变检修进行，但兴福#1主变至今未进行检修。因此建议兴福分接头向上调一档，并按照调整后方式进行仿真。(该调整将结合进2017年500kV设备检修计划，目前已和检修公司联系，预计将在2017年4月初进行兴福#1主变停电检修并调整分接头位置。)

仿真结果如图3所示。

由于黑换51B主变接近满载，考虑黑多线停运，仿真情况如下。此时克山变电压200.8kV，北安变电压202.7kV，海伦变电压206kV，克山变成为全网电压最低点。仿真结果如图4、图5所示。

三、无功补偿方案的建立

线路电感造成线路电压降为无功电压，无功电压与线路电流成正比，无功电压与线路电流有90度的相位差。串联电容器就是用于补偿无功电压的。

在掌握电网无功电源和无功负荷的基础上，做好无功的就地平衡，制定无功补偿方案，尽力做到各级电网的无功能就地补偿，安装电容器无功容量和位置的不同，其降损节能的效果也不同，因此，电容器安装前必须经过合理的数学分析与计算，使一定容量的补偿电容器达到最大的降损效果，无功补偿容量及位置最优分布实际上是一个规划优化的问题，可以用非线性规划方法来解决。

电压无功调整的基本原则：分层分区调整与无功的就地平衡。

在确定无功补偿点时要满足下列要求：

1.确立目标函数

无功补偿所追求的目标是总的有功损耗最小，设定网络负荷点电压U_L和补偿点补偿容量Q_Ci的函数关系如下式所示：

U_L＝f(Q_Ci)

即

其中m＝0、1、2、……、n

各补偿点装设的补偿容量为Q_C1、Q_C2、……、Q_Ci、……、Q_Cn时，网络的电压达到期望值，是电压无功调整的目标。

2.约束条件

按照系统电压质量要求，第i个补偿点的电压U_i必须小于其运行电压最大值U_max，大于其运行电压最小值U_min，即

U_min＜U_i＜U_max

有功功率P和无功功率Q和视在功率之间存在下述关系，即

由上述公式可见，在传送一定有功功率功率因数P的条件下，越高，所需视在功率越小，设备利用率越高。

四、无功补偿增补方案

3.1在断开黑多线的前提下考虑北安、克山、海伦进行无功补偿

根据2017-2018年仿真结果，由于北安、克山、海伦地区负荷大、电压低的运行时刻，北部电网整体负荷水平也必然较高，而北部网负荷大时，多黑线将不具备运行条件，故本次计算的补偿方案建立在断开黑多线的前提下，计划对北安、克山、海伦进行无功补偿。

3.2考虑尼尔基开机情况的无功补偿

克山、北安、海伦电压与尼尔基水电厂的发电情况还密切相关。下表是通过仿真计算得出的不同情况下克山、北安、海伦电压。表中显示了尼尔基水电厂分别开0、1、2台机组，同时，克山、北安、海伦二次侧进行多种形式的无功补偿情况下，三地的电压。

表2不同补偿方案下尼尔基开机与各地电压关系表

3.3具体无功补偿方案及比较

方案一：要求当尼尔基厂无机组运行时，最低电压高于210kV。

此时的补偿方案为，分别在克山、北安、海伦增加无功补偿量装置2万千乏、1万千乏、1万千乏，共计补偿4万千乏。补偿后克山、北安、海伦电压分别为210.5kV，211.9kV，212.9kV。潮流如图8、图9所示。

分析克山、北安、海伦主变下网潮流及拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况如表3、表4所示。

表3方案一克山、北安、海伦主变下网潮流及功率因数

下网有功(MW)下网无功(Mvar)功率因数克山#1变77170.98克山#2变76170.98北安#1变7080.99北安#2变7180.99海伦#1变69200.96海伦#2变92280.96

表4方案一拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况

*注：送出为正

方案二：要求当尼尔基厂无机组运行时，最低电压高于213.4kV。

此时的补偿方案为，分别在克山、北安、海伦增加无功补偿量装置3万千乏、1万千乏、1万千乏，共计补偿5万千乏。补偿后克山、北安、海伦电压分别为213.2kV，213.9kV，214.2kV。潮流如图8、图9所示。

分析克山、北安、海伦主变下网潮流及拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况如表5、表6所示。

表5方案二克山、北安、海伦主变下网潮流及功率因数

下网有功(MW)下网无功(Mvar)功率因数克山#1变75120.99克山#2变76120.99北安#1变7080.99北安#2变7180.99海伦#1变69200.96海伦#2变92270.96

表6方案二拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况

*注：送出为正

方案三：要求当尼尔基厂一台机组运行时，最低电压高于210kV。

此时的补偿方案为，分别在克山、北安、海伦增加无功补偿量装置1万千乏、0万千乏、0万千乏，共计补偿1万千乏。补偿后克山、北安、海伦电压分别为212kV，212.1kV，212.2kV。潮流如图10、图11所示。

分析克山、北安、海伦主变下网潮流及拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况如表7、表8所示。

表7方案三克山、北安、海伦主变下网潮流及功率因数

下网有功(MW)下网无功(Mvar)功率因数克山#1变75220.96克山#2变76230.96北安#1变70130.98北安#2变71130.98海伦#1变69250.94海伦#2变92340.94

表8方案三拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况

*注：送出为正

方案四：要求当尼尔基厂一台机组运行时，最低电压高于213.4kV。

此时的补偿方案为，分别在克山、北安、海伦增加无功补偿量装置1万千乏、1万千乏、0万千乏，共计补偿2万千乏。补偿后克山、北安、海伦电压分别为213.7kV，214.4kV，213.7kV。潮流如图12、图13所示。

分析克山、北安、海伦主变下网潮流及拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况如表9、表10所示。

表9方案四克山、北安、海伦主变下网潮流及功率因数

下网有功(MW)下网无功(Mvar)功率因数克山#1变75220.96克山#2变76220.96北安#1变7080.99北安#2变7180.99海伦#1变69250.94海伦#2变92340.94

表10方案四拉克、克北、海北、吴北四条线路无功交换情况

考虑在安北变投产后，无功补偿装置仍能合理利用，并主要用于降低网损，推荐采用方案二，即分别在克山、北安、海伦增加无功补偿量装置3万千乏、1万千乏、1万千乏，共计补偿5万千乏。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。