本發(fā)明涉及一種低壓配變臺(tái)區(qū)的電壓二維綜合治理方法，具體涉及低壓配變臺(tái)區(qū)根據(jù)電壓及無功功率的變化對(duì)雙向調(diào)壓器和電容器進(jìn)行控制的方法，屬于配電網(wǎng)無功電壓控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)作為電能輸送的最終環(huán)節(jié)，連接著廣大用戶和電網(wǎng)，近年來人們對(duì)配電網(wǎng)的投入越來越多。2013年10月，《南方電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃(2013—2020年)》正式發(fā)布，規(guī)劃指出將加強(qiáng)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)，推廣智能電網(wǎng)建設(shè)，到2020年，城市配電網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋率達(dá)80％。2015年7月，國(guó)家能源局印發(fā)了《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015～2020年)》，要求加快建設(shè)現(xiàn)代配電網(wǎng)，提升供電能力，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)用電服務(wù)均等化，2015-2020年，配電網(wǎng)建設(shè)改造投資不低于2萬億元。

然而，目前配電線路，尤其是低壓線路和配變臺(tái)區(qū)仍面臨著電壓質(zhì)量不高，電能損耗大的問題。在農(nóng)村配電網(wǎng)中，用電區(qū)域面積大，變電站布點(diǎn)較少，線路供電半徑過長(zhǎng)，容易造成線路臺(tái)區(qū)末端電壓嚴(yán)重越下限；而在分布式電源大量接入的配電網(wǎng)，則面臨著當(dāng)分布式電源出力較大時(shí)，線路電壓可能越上限的風(fēng)險(xiǎn)。固然，配電網(wǎng)網(wǎng)架相對(duì)薄弱是造成這一問題的原因之一，但配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償裝置和調(diào)壓器配置相對(duì)不足也是重要原因。因此，在低壓配變臺(tái)區(qū)中配置更充分的電容器和調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓，并采用更合理的能同時(shí)考慮電容器及調(diào)壓器的二維電壓控制策略，能有效改善線路的電壓狀況及降低線路損耗，且選擇在低壓側(cè)增設(shè)裝置可直接有效地改善用戶側(cè)電壓質(zhì)量和減少施工影響區(qū)域。

目前，配變臺(tái)區(qū)主要的調(diào)壓方式有調(diào)整變壓器分接頭，進(jìn)行無功補(bǔ)償調(diào)壓等，在我國(guó)，由于規(guī)劃和歷史原因，低壓配電線路基本沒有配置有載調(diào)壓變壓器，主要調(diào)壓手段為投切電容器，但電容器調(diào)壓有著離散調(diào)節(jié)，響應(yīng)較慢，頻繁動(dòng)作容易損壞的缺點(diǎn)，且當(dāng)面臨電壓偏高，和非無功缺額造成的低電壓的情況時(shí)，電容器也無法對(duì)此進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在對(duì)配變臺(tái)區(qū)的電壓質(zhì)量提出了更高要求的趨勢(shì)下，有必要引入新的調(diào)壓手段與電容器配合，應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的調(diào) 壓需求。雙向調(diào)壓器調(diào)壓操作靈活，調(diào)壓效果明顯，但無法解決無功缺額的問題，容易造成電壓崩潰，因此同時(shí)使用雙向調(diào)壓器和電容器調(diào)壓，能使二者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到更好的調(diào)壓效果。

此外，不同的線路臺(tái)區(qū)情況對(duì)調(diào)壓達(dá)到的效果需求也不同，傳統(tǒng)的電容器控制策略一般把無功補(bǔ)償點(diǎn)的功率因數(shù)控制在滯后的0.90～0.95之間，然而并非所有配變變壓器都會(huì)配置電容器，在該種控制方式下無功損耗不能很好地實(shí)現(xiàn)就地平衡，節(jié)能降損效果不佳。

因此，綜合考慮雙向調(diào)壓器與電容器的調(diào)壓能力，并且配置靈活的控制策略，能根據(jù)不同線路情況選擇更合適的調(diào)壓目標(biāo)，使線路臺(tái)區(qū)以更優(yōu)的方式運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)低壓配變臺(tái)區(qū)電壓控制策略的缺陷，提供一種考慮雙向調(diào)壓器與電容器配合的電壓二維綜合治理方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法，包括以下步驟：

1)參數(shù)輸入，選擇運(yùn)行模式，若選擇了自定義模式，則需輸入控制的目標(biāo)區(qū)間，包括電壓上下限和無功功率上下限；

2)采集數(shù)據(jù)，包括雙向調(diào)壓器二次側(cè)母線的電壓、有功功率、功率因數(shù)，電容器的當(dāng)前投入組數(shù)和雙向調(diào)壓器的當(dāng)前檔位；

3)判斷雙向調(diào)壓器二次側(cè)母線的電壓和無功功率是否越限，其中無功功率由有功功率和功率因數(shù)計(jì)算得到；

4)根據(jù)步驟3的判斷結(jié)果，由控制模塊控制雙向調(diào)壓器和電容器進(jìn)行動(dòng)作，直到電壓和功率因數(shù)落入目標(biāo)區(qū)間或無法操作。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述步驟1)的運(yùn)行模式，包括電壓最優(yōu)、節(jié)能降損和自定義三種，分別對(duì)應(yīng)不同的目標(biāo)區(qū)間，其中：

電壓最優(yōu)模式對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間電壓上限為390V，下限為370V，無功上限為25kvar，下限為0kvar；

節(jié)能降損模式對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間電壓上限為406V，下限為342V，無功上限為0kvar，下限為-25kvar；

自定義模式對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)間電壓上下限為406V～342V之間的任意輸入值，無功上下限為-50kvar～50kvar之間的任意輸入值。

優(yōu)選地，所述步驟4)由控制模塊控制雙向調(diào)壓器和電容器進(jìn)行動(dòng)作，具體按如下方式進(jìn)行：

若電壓不越限，無功功率不越限，則不需要操作；

若電壓越上限，無功功率不越限，則調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位降低電壓；

若電壓越下限，無功功率不越限，則調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位升高電壓；

若電壓不越限，無功功率越上限，則分組投入電容器直到無功功率不越限；

若電壓越上限，無功功率越上限，則先調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位降低電壓，再分組投入電容器直到無功功率不越限；

若電壓越下限，無功功率越上限，則先分組投入電容器直到無功功率不越限，再調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位升高電壓；

若電壓不越限，無功功率越下限，則分組退出電容器直到無功功率不越限；

若電壓越上限，無功功率越下限，則先分組退出電容器直到無功功率不越限，再調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位降低電壓；

若電壓越下限，無功功率越下限，則先調(diào)整雙向調(diào)壓器檔位升高電壓，再分組退出電容器直到無功功率不越限。

優(yōu)選地，所述步驟4)由控制模塊控制雙向調(diào)壓器和電容器進(jìn)行動(dòng)作，其中還包括電容器投切閉鎖保護(hù)開關(guān)，如下方式進(jìn)行：

電容器按照分組投切的原則進(jìn)行輪流動(dòng)作，先投入的電容器組在需要退出的時(shí)候優(yōu)先考慮退出，并設(shè)置計(jì)時(shí)器，時(shí)長(zhǎng)初始化為10分鐘，計(jì)時(shí)器的時(shí)長(zhǎng)自定義修改，每一組電容器在退出后計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)期間進(jìn)行閉鎖保護(hù)，計(jì)時(shí)結(jié)束后響應(yīng)投入指令。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明提出的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法，通過設(shè)定不同的運(yùn)行模式和目標(biāo)區(qū)間，可根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇不同的控制目標(biāo)，從而更好地適應(yīng)線路臺(tái)區(qū)對(duì)電壓調(diào)整的需求，提高電壓質(zhì)量，降低線路損耗。

2、本發(fā)明的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法提出，綜合考慮雙向調(diào)壓器和電容器的電壓調(diào)節(jié)能力，二者配合能實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的雙向大范圍調(diào)節(jié)，可應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜多變的調(diào)壓需求。

3、本發(fā)明的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法要求電容器采取分組投切原則，并配置了閉鎖保護(hù)開關(guān)，從而延長(zhǎng)了電容器的使用壽命，降低設(shè)備運(yùn)行成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法流程圖；

圖2為本發(fā)明與其他調(diào)壓手段對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的調(diào)節(jié)效果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1所示為本實(shí)施例的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法流程圖，包括以下步驟：

1)參數(shù)輸入，選擇運(yùn)行模式，若選擇了自定義模式，則需輸入控制的目標(biāo)區(qū)間，包括電壓上下限和無功功率上下限；

2)采集數(shù)據(jù)，包括雙向調(diào)壓器二次側(cè)母線的電壓、有功功率、功率因數(shù)，電容器的當(dāng)前投入組數(shù)和雙向調(diào)壓器的當(dāng)前檔位；

3)判斷雙向調(diào)壓器二次側(cè)母線的電壓和無功功率是否越限，其中無功功率由有功功率和功率因數(shù)計(jì)算得到；

4)根據(jù)步驟3的判斷結(jié)果，由控制模塊控制雙向調(diào)壓器和電容器進(jìn)行動(dòng)作，直到電壓和功率因數(shù)落入目標(biāo)區(qū)間或已經(jīng)沒有可調(diào)節(jié)的手段。

以南方某地區(qū)的一條10kV配電線路及其下屬380V低壓配變臺(tái)區(qū)作為實(shí)例，對(duì)比低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法實(shí)施前后的線路調(diào)壓及降損效果。

該地區(qū)的低壓配變臺(tái)區(qū)典型情況如表1所示：

表1低壓配變臺(tái)區(qū)容量參數(shù)表

為便于統(tǒng)計(jì)，將負(fù)荷等效合并為6個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，對(duì)以上低壓配變臺(tái)區(qū)分別進(jìn)行潮流計(jì)算，結(jié)果如表2：

表2低壓配變臺(tái)區(qū)原始潮流計(jì)算結(jié)果匯總

由上表可知，在配變低壓側(cè)母線電壓處于基準(zhǔn)值的狀態(tài)下，如果不采用任何的無功補(bǔ)償或調(diào)壓措施，不同容量、負(fù)載率和線徑組合下的低壓配電線路網(wǎng)損都十分嚴(yán)重，幾乎都接近20％，同時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓沿線下降厲害，最低電壓266.5V偏離380V額定值非常大，嚴(yán)重影響用戶用電，容易引起電器不能正常工作及用戶投訴等問題。

在此基礎(chǔ)上，將本發(fā)明的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法應(yīng)用到上述 低壓配變臺(tái)區(qū)中，對(duì)比本發(fā)明方法、只用雙向調(diào)壓器、只用電容器三種手段的調(diào)節(jié)效果。

表1中容量為125kVA的低壓配電線路計(jì)算結(jié)果如表3所示：

表3不同調(diào)壓手段調(diào)壓結(jié)果匯總

由上表可知，只用雙向調(diào)壓器和只用電容器分別單獨(dú)進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，電壓合格率都有所抬升，但效果并不明顯，相對(duì)來說，雙向調(diào)壓器接入對(duì)電壓的改善效果更好；而在網(wǎng)損方面，雙向調(diào)壓器和電容器單獨(dú)進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，可以在一定程度上減少網(wǎng)損。

而采用本發(fā)明方法后，電容器與雙向調(diào)壓器綜合整體接入線路，可以較大程度上減少該系統(tǒng)的總有功損耗，從21％下降到15％，同時(shí)更有效地提高節(jié)點(diǎn)電壓合格率，甚至達(dá)到100％。

本發(fā)明方法與只用雙向調(diào)壓器和只用電容器三種調(diào)節(jié)手段對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的調(diào)節(jié)效果對(duì)比見附圖2?？梢?，采用調(diào)節(jié)手段后可以整體抬高沿線的節(jié)點(diǎn)電壓水平，本發(fā)明方法效果最佳。

同理，對(duì)表1中容量為200kVA和315kVA低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法的應(yīng)用效果計(jì)算，結(jié)果如下表所示。

表4電壓二維綜合治理方法在低壓配電線路應(yīng)用效果匯總

將本發(fā)明應(yīng)用于低壓配變臺(tái)區(qū)，能有效抬升低壓配電線路的電壓并就地平衡部分無功負(fù)荷，其產(chǎn)生的效益不僅僅在于低壓臺(tái)區(qū)中的電壓改善和降低網(wǎng)損，同時(shí)還能減少10kV饋線上的無功功率流動(dòng)，作用于10kV的中壓配電線路，以下則對(duì)中壓配電線路中電壓二維綜合治理方法的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。

該線路10kV側(cè)主干長(zhǎng)度為12km，主干線徑面積為120mm²，變電站10kV母線的運(yùn)行電壓為10.5V，共有107臺(tái)配變，平均負(fù)載率為30％，負(fù)荷的平均功率因數(shù)為0.87。

現(xiàn)分別在線路中末端電壓嚴(yán)重偏低的節(jié)點(diǎn)中選擇5個(gè)臺(tái)區(qū)，其配變?nèi)萘堪?個(gè)315kVA、2個(gè)125kVA和1個(gè)200kVA，在其中應(yīng)用本發(fā)明的低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法，應(yīng)用前后結(jié)果如下表所示，其中電容器標(biāo)準(zhǔn)配置是指按照0.85的負(fù)荷自然功率因數(shù)可以剛好就地平衡，而150％配置是指按照標(biāo)準(zhǔn)配置的150％進(jìn)行配置，倒送部分無功功率去平衡10kV饋線上產(chǎn)生的無功損耗。

表5綜合調(diào)壓方法在中壓配電線路應(yīng)用效果

由上表可知，在10kV的中壓配電線路的中末端選擇5個(gè)電壓偏低的臺(tái)區(qū)應(yīng)用低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法，同樣可以一定程度上改善10kV饋線節(jié)點(diǎn)的電壓情況，避免了電壓越下限的問題，并降低網(wǎng)損。如果考慮適當(dāng)增加低壓配變臺(tái)區(qū)電壓二維綜合治理方法應(yīng)用的臺(tái)區(qū)數(shù)量，其電壓改善和節(jié)能效果可以進(jìn)一步提高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。