含小水电的配电线路过电压治理方法和系统

摘要

本发明涉及一种含小水电的配电线路过电压治理方法和系统，通过获取含小水电的配电线路并网点的最高电压，当所述含小水电的配电线路并网点的最高电压大于电压阈值时，配合切除补偿电容器和负荷转供的方法，可以抑制含小水电的配电线路电压的抬升，将联络线路的负荷转供至含小水电的配电线路，就地消纳含小水电的配电线路所富余的容量，从而有助于解决含小水电的配电线路丰水期电压过大导致配电线路供电质量下降的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及配电网电压治理领域，特别是涉及一种含小水电的配电线路过电压治理方法和系统。

背景技术

随着社会的发展，对电网供电质量和电网运行经济性的要求正逐步提高。为了满足日渐增长的用电需求，开始在原有传统电网上并入分布式电源，构成有源配电网。各地有源配电网因地制宜，充分利用了环境资源进行发电，常见的有小型水力发电、风力发电、太阳能光伏发电等。

然而，含小水电的配电线路由于发电方式的特殊性，与传统配电网并网后，使配电网供电质量易受时空因素影响。当前小水电多为径流式，缺乏调节能力，在丰水期集中发电往往引起区域内小水电网发电与用电的不平衡，造成线路过电压，严重地影响了电网的电压质量，给电网的安全经济运行带来威胁，同时也给用户设备造成损害。传统的控制方法多从无功功率的控制角度出发，虽然可以一定程度上抑制配电线路的电压抬升，实际上电压控制效果欠佳。

因此，含小水电的配电线路由于丰水期电压过大,导致配电线路供电质量下降。

发明内容

基于此，有必要针对含小水电的配电线路由于丰水期电压过大,导致配电线路供电质量下降的问题，提供一种含小水电的配电线路过电压治理方法和系统。

一种含小水电的配电线路过电压治理方法，包括以下步骤：

获取含小水电的配电线路并网点的最高电压；

当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；

当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供。

一种含小水电的配电线路过电压治理系统，包括以下模块：

数据获取模块，用于获取含小水电的配电线路并网点的最高电压；

补偿切除模块，用于当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；

负荷转供模块，用于当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供。

根据上述的一种含小水电的配电线路过电压治理方法与系统，通过获取含小水电的配电线路并网点的最高电压，当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供。在本方案中，当所述最高电压大于所述电压阈值时，先通过切除补偿电容器的方式降低电压，当所有补偿电容器均已切除后所述含小水电的配电线路仍然存在过压的状况时，再获取满足预设条件的联络线路进行负荷转供。本方案通过配合切除补偿电容器和负荷转供的方法，可以抑制含小水电的配电线路电压的抬升，将联络线路的负荷转供至含小水电的配电线路，就地消纳含小水电的配电线路所富余的容量，从而有助于解决含小水电的配电线路丰水期电压过大导致配电线路供电质量下降的问题。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述含小水电的配电线路过电压治理方法的步骤。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述含小水电的配电线路过电压治理方法的步骤。

根据上述本发明含小水电的配电线路过电压治理方法，本发明还提供一种可读存储介质和计算机设备，用于通过程序实现上述含小水电的配电线路过电压治理方法。

附图说明

图1为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路过电压治理系统的结构示意图；

图3为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法的流程示意图；

图4为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法的流程示意图；

图5为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路的仿真线路单线图；

图6为本发明一个实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法中负荷转供的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

参见图1所示，为本发明一个实施例的含小水电的配电线路过电压治理方法的流程示意图。该实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法包括以下步骤：

步骤S110：获取含小水电的配电线路并网点的最高电压；

在本步骤中，对于有升压站的小水电，并网点为小水电升压站高压侧母线或节点；对于无升压站的小水电，并网点为小水电的输出汇总点；通过获取所述并网点的最高电压，为下一步判断所述含小水电的配电线路是否出现过压的情况提供依据。

步骤S120：当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；

在本步骤中，所述补偿电容器用于补偿含小水电的配电线路传输的无功功率和提高电压水平，切除所述补偿电容器可以抑制含小水电的配电线路电压的抬升。

步骤S130：当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供；

在本步骤中，所述的负荷转供指将所述联络线路所连接的其他区域的配电线路的负荷转供至所述含小水电的配电线路；在电力系统中不同区域的配电线路通过对应的联络线路连接，利用所述联络线路所连接的其他区域的配电线路的负载消耗所述含小水电的配电线路所富余的容量，可以降低所述含小水电的配电线路的电压；预设条件是指所述联络线路可以合理消纳所述含小水电的配电线路所富余的容量的同时，同时不会对所述含小水电的配电线路造成不良影响。

在本实施例中，通过获取含小水电的配电线路并网点的最高电压，当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供。在本方案中，当所述最高电压大于所述电压阈值时，先通过切除补偿电容器的方式降低电压，当所有补偿电容器均已切除后所述含小水电的配电线路仍然存在过压的状况时，再获取满足预设条件的联络线路进行负荷转供。本方案通过配合切除补偿电容器和负荷转供的方法，可以抑制含小水电的配电线路电压的抬升，将联络线路的负荷转供至含小水电的配电线路，就地消纳含小水电的配电线路所富余的容量，从而有助于解决含小水电的配电线路丰水期电压过大导致配电线路供电质量下降的问题。

可选的，通过实时获取含小水电的配电线路并网点的最高电压的方法，实时更新所述最高电压，可以实时地获取到所述含小水电的配电线路的过压情况，以便及时采取相应措施进行过电压治理。

可选的，根据所述含小水电的配电线路的已有联络条件，通过联络开关和分段开关的重新开闭分配进行负荷转供，无需对所述含小水电的配电线路投入新设备或进行新规划，即可实现负荷转供。

在其中一个实施例中，所述获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供的步骤包括以下步骤：

获取满足预设条件的未进行负荷转供的一条联络线路进行负荷转供；

判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；

若是，返回所述获取满足预设条件的未进行负荷转供的一条联络线路进行负荷转供的步骤，直至所述最高电压不大于所述电压阈值或所述满足预设条件的联络线路均已进行负荷转供。

在本实施例中，通过一条联络线路进行负荷转供之后，所述含小水电的配电线路可能仍然存在电压过大的情况，在已有进行负荷转供的联络线路的基础上，再次获取所述满足预设条件的其他未被选择过的联络线路进行负荷转供，通过循环执行以上步骤，可以进一步消纳所述含小水电的配电线路所富余的容量，逐步降低所述含小水电的配电线路的电压。

在其中一个实施例中，所述获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供的步骤包括以下步骤：

获取所述含小水电的配电线路的各联络线路的转供容量；

获取所述含小水电的配电线路的转供匹配区间；

选取所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供。

在本实施例中，所述满足条件的联络线路可以为所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路，选取所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供，利用所述联络线路上的负载对所述含小水电的配电线路所富余的容量进行合理消纳，提高过电压治理效果。

在其中一个实施例中，所述获取所述含小水电的配电线路的各联络线路的转供容量的步骤包括以下步骤：

分别获取各所述联络线路对应的联络线路配变总容量和联络线路历史负载率；

根据各所述联络线路配变总容量和联络线路历史负载率，分别计算各所述联络线路的转供容量。

在本实施例中，所述联络历史负载率指所述联络线路所对应区域的配电线路历史记录上的负载率，根据各所述联络配变总容量和联络历史负载率，可以快速计算得到各所述联络线路的转供容量，实现过程简单有效。

可选的，从所述联络线路所对应区域的配电线路历史记录上选取往年丰水期的平均负载率，作为所述联络历史负载率，可以提高所述联络线路转供容量计算的准确性。

可选的，各所述联络线路的转供容量为各所述联络线路的联络配变总容量和联络历史负载率的乘积。

在其中一个实施例中，所述获取所述含小水电的配电线路的转供匹配区间的步骤包括以下步骤：

获取所述含小水电的配电线路的线路配变总容量、线路历史负载率和并网总容量；

根据所述线路配变总容量和线路历史负载率，计算所述含小水电的配电线路的基本负荷容量；

根据所述并网总容量和基本负荷容量，计算所述含小水电的配电线路的富余容量；

根据所述富余容量，计算所述转供匹配区间。

在本实施例中，所述并网总容量指含小水电的配电线路与配电网并网后的总容量；所述线路历史负载率指所述含小水电的配电线路历史记录上的负载率，所述富余容量指含小水电的配电线路满足配电线路的基本负荷需求外，还富余的输出容量；根据所述线路配变总容量、线路历史负载率和并网总容量，可以计算得到所述转供匹配区间，为进行负荷转供的联络线路的选取提供依据，使负荷转供符合含小水电的配电线路的实际需求。

可选的，从所述含小水电的配电线路的历史记录上选取往年丰水期的平均负载率，作为所述线路历史负载率，可以提高计算所述基本符合容量的准确性。

可选的，所述基本负荷容量为所述线路配变总容量与线路历史负载率的乘积。

可选的，所述并网总容量减去所述基本负荷容量，可得到所述含小水电的配电线路的富余容量。

可选的，根据所述富余容量，计算所述转供匹配区间的步骤可以为：将所述富余容量分别乘以第一系数和第二系数，分别得到第一端值和第二端值，由所述第一端值和第二端值确定的区间，为所述转供匹配区间，所述第一端值和第二端值，可以根据所述含小水电的配电线路实际过电压治理效果进行修正，以提高过电压治理效果。

优选的，所述第一系数为0.3，所述第二系数为0.6，因此所述转供匹配区间为[0.3Sf,0.6Sf],所述第一系数与第二系数，为根据运行经验及基于实际线路的多次建模仿真得出，选取所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供,可以更好地消纳所述含小水电的配电线路所富余的容量，提高含小水电的配电线路过电压治理效率，达到良好的电压控制效果。

在其中一个实施例中，所述切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器的步骤包括以下步骤：

切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器；

判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；

若是，返回所述切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器的步骤，直至所述最高电压不大于所述电压阈值或所述补偿电容器均已切除。

在本实施例中，当所述最高电压大于所述电压阈值时，每次只退出一组补偿电容器，可以实现电压的平滑调节，在保证电网运行安全的前提下，降低所述含小水电的配电线路的电压，防止同时切除多组补偿电容器时，电压出现瞬间大幅度降落，从而对所述含小水电的配电线路产生不良影响。

在其中一个实施例中，所述切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器的步骤包括以下步骤：

按照与配电线路首端之间的距离从远到近的顺序，依次执行所述切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器的步骤。

在本实施例中，所述配电线路首端指配电线路变电站的出线端；由于所述配电线路首端需要补偿下送的无功功率传输距离与所述补偿电容器与所述配电线路首端的距离成正比，按照所述距离从远到近的顺序退出补偿电容器，可以得到更明显的电压降低效果，从而有效抑制所述含小水电的配电线路电压的抬升，有利于解决所述含小水电的配电线路过压问题。

可选的，所述含小水电的配电线路可以包括多个补偿点，各所述补偿点上已投入的补偿电容器可以有多个，按照各所述补偿点与配电线路首端之间的距离从远到近的顺序，选取补偿点依次执行所述切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器的步骤。

可选的，按照各所述补偿点与配电线路首端之间的距离从远到近的顺序进行编号，将距离最远的补偿点编为1号，从1号补偿点开始依次执行切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器的步骤，若当前补偿点所有补偿电容器均已切除，则选择下一编号补偿点继续执行所述切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器的步骤。

根据上述含小水电的配电线路过电压治理方法，本发明还提供一种含小水电的配电线路过电压治理系统，以下就本发明的含小水电的配电线路过电压治理系统的实施例进行详细说明。

参见图2所示，为本发明一个实施例的含小水电的配电线路过电压治理系统的结构示意图，该实施例中的含小水电的配电线路过电压治理系统包括：

数据获取模块210，用于获取含小水电的配电线路并网点的最高电压；

电容补偿模块220，用当所述最高电压大于电压阈值时，切除所述含小水电的配电线路上的补偿电容器；

负荷转供模块230，用于当所述补偿电容器均已切除，并且所述最高电压仍然大于所述电压阈值时，获取所述含小水电的配电线路的满足预设条件的联络线路进行负荷转供。

在其中一个实施例中，负荷转供模块230获取满足预设条件的未进行负荷转供的一条联络线路进行负荷转供；判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；若所述最高电压大于所述电压阈值，返回执行获取满足预设条件的未进行负荷转供的一条联络线路进行负荷转供的过程，直至所述最高电压不大于所述电压阈值或所述满足预设条件的联络线路均已进行负荷转供。

在其中一个实施例中，负荷转供模块230获取所述含小水电的配电线路的各联络线路的转供容量；获取所述含小水电的配电线路的转供匹配区间；选取所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供。

在其中一个实施例中，负荷转供模块230分别获取各所述联络线路对应的联络线路配变总容量和联络线路历史负载率；根据各所述联络线路配变总容量和联络线路历史负载率，分别计算各所述联络线路的转供容量。

在其中一个实施例中，负荷转供模块230获取所述含小水电的配电线路的线路配变总容量、线路历史负载率和并网总容量；根据所述线路配变总容量和线路历史负载率，计算所述含小水电的配电线路的基本负荷容量；根据所述并网总容量和基本负荷容量，计算所述含小水电的配电线路的富余容量；根据所述富余容量，计算所述转供匹配区间。

在其中一个实施例中，电容补偿模块220切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器；判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；若述最高电压大于所述电压阈值，返回执行所述切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器的过程，直至所述最高电压不大于所述电压阈值或所述补偿电容器均已切除。

在其中一个实施例中，电容补偿模块220按照与配电线路首端之间的距离从远到近的顺序，依次执行所述切除一组已投入所述含小水电的配电线路的补偿电容器的过程。

本发明的含小水电的配电线路过电压治理系统与本发明的含小水电的配电线路过电压治理方法一一对应，在上述含小水电的配电线路过电压治理方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于含小水电的配电线路过电压治理系统的实施例中。

参见图3所示，为本发明一个具体实施例的含小水电的配电线路过电压治理方法的流程示意图。该具体实施例中的含小水电的配电线路过电压治理方法包括以下步骤：

步骤S310：获取含小水电的配电线路并网点的最高电压；

步骤S321：判断所述最高电压是否大于电压阈值；若是，继续执行下一步骤；若否，过电压治理方法结束；

步骤S322：判断所述含小水电的配电线路是否存在已投入的补偿电容器；若是，继续执行下一步；若否，跳至执行步骤S331；

步骤S323：在已投入的补偿电容器中，切除一组与配电线路首端之间距离为最大值的补偿电容器；

步骤S324：判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；若是，返回执行步骤S322；若否，过电压治理方法结束；

步骤S331：获取所述含小水电的配电线路各联络线路的转供容量；

步骤S332：获取所述含小水电的配电线路的转供匹配区间；

步骤S333：判断是否存在未进行负荷转供且所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路；若是，继续执行下一步；否则，过电压治理方法结束；

步骤S334：在未进行负荷转供的联络线路中，选取一条所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供。

步骤S335：判断所述最高电压是否大于所述电压阈值；若是，返回执行步骤S333；否则，过电压治理方法结束。

如图4所示，为本发明的含小水电的配电线路过电压治理方法的另一个具体实施例，所述实施例以南方电网某地区一含小水电的10kV配电线路为例，图 5为所述实施例的仿真线路单线图，其中A为含小水电的10kV配电线路A，B 为含小水电的联络线路B，C为含小水电的联络线路C；所述实施例包括以下步骤：

步骤S401：获取含小水电的10kV配电线路的线路配变总容量S_h1、线路历史负载率A₁、并网总容量S_h2、并网点最高电压V_max；其中，所述线路历史负载率为上一年丰水期时所述含小水电的10kV配电线路的平均负载率；

步骤S402：获取含小水电的10kV配电线路的补偿点数量q、各补偿点位置L_k、各补偿点已投入补偿电容器组数的初始值G_k，k＝1,2,…,q；其中，各补偿点已投入补偿电容器组数的初始值，指执行本方案过电压治理方法前，各补偿点已投入的补偿电容器的组数；

步骤S403：获取含小水电的10kV配电线路中联络线路数量n、各联络线路的联络线路配变总容量S_l和联络线路历史负载率B_l，l＝1,2,…,n；其中，所述各联络线路历史负载率为上一年丰水期时所述含小水电的10kV配电线路的各联络线路对应的平均负载率；

各所述获取到的数据如表1所示：

表1

步骤S404：根据各补偿点距离含小水电的10kV配电线路首端距离的远近，依次对各补偿点进行编号，将距离最远的补偿点编为1号；

步骤S405：将电压阈值定为10.7kV，判断V_max＞10.7kV是否成立，若成立则继续执行下续步骤；否则过电压治理方法结束；

步骤S406：令k＝1；

步骤S407：令j＝1；

步骤S408：判断G_k≥j是否成立，若成立则转入步骤S409；否则k＝k+1，转入步骤S412；

步骤S409：第k号补偿点退出1组补偿电容器；

步骤S410：判断V_max＞10.7kV是否成立，若成立则j＝j+1，继续执行下续步骤；否则过电压治理方法结束；

步骤S411：判断G_k＜j是否成立，若成立则k＝k+1，继续执行下续步骤；否则转入步骤S409；

步骤S412：判断k＞q是否成立，若成立则继续执行下续步骤；否则转入步骤S407；

步骤S413：计算含小水电的10kV配电线路的富余容量S_f；其中，所述富余容量S_f根据公式S_f＝S_h2-S_h1*A₁进行计算；根据所述公式计算得到所述富余容量S_f＝7.14MW；

步骤S414：计算转供匹配区间E；其中，所述转供匹配区间E为[0.3S_f,0.6S_f]；计算得到所述转供匹配区间E为[2.142,4.284]；

步骤S415：选取所述转供容量处于所述转供匹配区间内的联络线路进行负荷转供，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S415a：令l＝1；

步骤S415b：计算转供容量m_l＝S_l*B_l；

步骤S415c：判断m_l∈E是否成立，若成立则选择第l条线路进行转供操作；否则继续执行下续步骤；

步骤S415d：判断l＞n是否成立，若成立则输出“无符合转供条件线路”，过电压治理方法结束；否则l＝l+1，转入步骤S415b。

计算得到联络线路B和联络线路C的转供容量分别为m₁＝2.24MW和>2＝1.86MW；因此选取联络线路B进行负荷转供,将联络线路B的负荷转供至含小水电的10kV配电线路A。如表2所示，为所述含小水电的10kV配电线路A>

表2

电压幅值(kV)最高值最低值原始电压10.75110.713传统控制10.73610.692本发明方法10.53310.111

在运用本发明方案后，所述含小水电的10kV配电线路A的富余功率得到了较好的就地消纳，使得所述含小水电的10kV配电线路A的电压在电压合格水平范围内。

根据上述含小水电的配电线路过电压治理方法，本发明实施例还提供一种可读存储介质和一种计算机设备。可读存储介质上存储有可执行程序，该程序被处理器执行时实现上述含小水电的配电线路过电压治理方法的步骤；计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，处理器执行程序时实现上述含小水电的配电线路过电压治理方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。