本發(fā)明屬于電能質量控制技術領域，尤其涉及一種低壓工業(yè)配電臺區(qū)混合無功補償裝置的容量配置方法。

背景技術：

經濟大力發(fā)展，導致人們的生活和生產對電能需求日益增大，對電能質量的要求也越來越高。低壓配電網作為電力系統(tǒng)中直接面向用戶的重要環(huán)節(jié)，其電能質量直接影響電力企業(yè)的經濟和社會效益。而低壓工業(yè)配電臺區(qū)關乎工業(yè)生產，責任重大，保證具有其良好的電能質量尤為重要。但是，目前配電網建設的速度明顯滯后于用電量的增加，配電臺區(qū)無功分布不合理，無功補償設備數(shù)量少、結構單一、投運率不高等現(xiàn)象長期存在，使得配電臺區(qū)電能質量難以得到保證，網絡損耗問題日益突出。

工程中常采用的無功補償裝置主要有：固定電容器(Fixed Capacitor，F(xiàn)C)、靜止無功補償裝置(Static Var Compensatory，SVC)等無源補償裝置，以及靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)等有源補償裝置。它們各自都存在一定的優(yōu)勢和局限性，綜合不同裝置的優(yōu)點、通過合適控制和容量優(yōu)化配置，研制有源設備與無源設備配合運行的混合無功補償裝置，是性價比最好的一種方案，目前得到廣泛研究。

補償容量的優(yōu)化配置是裝置補償效果的重要保障。目前，很多電力單位還依靠于規(guī)劃人員的經驗進行無功規(guī)劃配置，不能滿足配電網的實際情況。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低壓工業(yè)配電臺區(qū)混合無功補償裝置的容量配置方法，克服現(xiàn)有技術的缺點和不足；針對典型低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷的運行特性，建立工業(yè)臺區(qū)負荷群的總體外部特性模型，根據(jù)負荷模型對混合補償裝置的有源部分和無源部分容量進行優(yōu)化配置。

本發(fā)明首先對低壓工業(yè)配電臺區(qū)的負荷特性進行分析，在此基礎上，建立低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷群的總體外部特性模型；其次，分析負荷模型中無功的基本需求容量和動態(tài)變化容量，以及功率因數(shù)的變化，計算出臺區(qū)負荷需要補償?shù)目傮w無功功率；最后，按照無源部分補償固定無功，有源部分補償動態(tài)無功的優(yōu)化補償方案，對綜合補償裝置無源部分和有源部分的容量進行配置。其被廣泛應用于電能質量控制裝置的容量配置領域，尤其針對于低壓工業(yè)配電臺區(qū)綜合補償裝置的優(yōu)化配置，提供了更為清晰的指導思路。具體步驟如下：

(1)分析工業(yè)配電臺區(qū)負荷的運行特性

獲取低壓工業(yè)配電臺區(qū)的電力負荷數(shù)據(jù)，繪出臺區(qū)日負荷曲線，根據(jù)時間段劃分出峰值時段，正常負荷時段以及負荷谷值時段，計算負荷峰谷差值以及峰谷之間的平均負荷值，負荷的功率因數(shù)。

(2)建立工業(yè)配電臺區(qū)負荷群的總體外部特性模型

由于工業(yè)配電臺區(qū)負荷以照明、空調等靜態(tài)負荷為主，所以工業(yè)配電臺區(qū)負荷群的外部特性可以通過建立一個靜態(tài)模型來描述。基于步驟(1)對工業(yè)配電臺區(qū)負荷特性的分析，結合臺區(qū)的負荷曲線，通過線性擬合可以得到低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷群總體外部特性模型如下：

其中，當t＝17:30時x＝0，時間每增加1分鐘x加1。

(3)分析負荷模型中無功的基本需求容量和動態(tài)變化容量，以及功率因數(shù)的變化

通過對步驟(2)建立的負荷群外部特性模型進行分析，求解各個時間段臺區(qū)負荷無功功率、有功功率、功率因數(shù)的平均值，將三個時間段中平均無功功率的最小值作為臺區(qū)負荷無功功率的基本需求容量，超出最小值的那部分無功功率作為臺區(qū)負荷無功功率的動態(tài)變化容量。

(4)根據(jù)負荷模型分析結果，對補償裝置有源部分和無源部分的容量進行配置

根據(jù)步驟(3)得出的負荷無功功率的需求情況，為了提高補償效果同時降低補償成本，裝置采用無源部分補償負荷的固定無功，有源部分補償負荷的變化無功的優(yōu)化方案，對補償裝置有源部分和無源部分的容量進行配置。補償裝置有源部分和無源部分的容量配置方法中，對于補償容量可采用下式計算：

式中：ΔQ為無功補償容量；P為有功功率；為補償前的功率因數(shù)角；為補償后的功率因數(shù)角，低壓配電網一般要求不低于0.95。

取為0.95，則該低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷需要補償?shù)臒o功功率可以計算。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，廣泛應用于電能質量控制裝置的容量配置領域，尤其針對于低壓工業(yè)配電臺區(qū)綜合補償裝置的優(yōu)化配置，提供了更為清晰的指導思路。

附圖說明

圖1一種低壓工業(yè)配電臺區(qū)混合無功補償裝置的容量配置方法的流程圖。

圖2是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷的有功功率日曲線。

圖3是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷的無功功率日曲線。

圖4是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷的功率因數(shù)日曲線。

圖5是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷實際有功功率與等效負荷模型的有功功率對比圖。

圖6是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷實際無功功率與等效負荷模型的無功功率對比圖。

圖7是典型工業(yè)配電臺區(qū)負荷實際功率因數(shù)與等效負荷模型的功率因數(shù)對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖和典型實例對本發(fā)明的具體實施方式做詳細說明，但是本發(fā)明的實施和保護不限于此。

如圖1所示，一種低壓工業(yè)配電臺區(qū)混合無功補償裝置的容量配置方法的流程圖，包括如下步驟：

(1)分析低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷的運行特性。

圖2和圖3為廣東地區(qū)某典型低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷的有功日曲線和無功日曲線。對該臺區(qū)的負荷曲線進行分析，可以看出負荷在一天之內存在明顯差異，峰荷出現(xiàn)在11點，谷荷出現(xiàn)在5點，負荷峰谷差約為223kW，平均負荷約為184kW，負荷高峰期出現(xiàn)在8：00～21:30時間段，8:00正是工廠開始一天勞作的時間，在8:00～11:00期間高峰較為明顯；負荷低谷期出在0:00～8:00，此時，工人們下班，工廠也停止生產，因此出現(xiàn)負荷低谷。

(2)建立低壓臺區(qū)臺區(qū)負荷群的總體外部特性模型。

由于該工業(yè)配電臺區(qū)的負荷以照明、空調等靜態(tài)負荷為主，所以臺區(qū)負荷可以用一個靜態(tài)負荷來描述。基于步驟(1)中的分析，負荷大體走勢可分為如下表所示的三個階段：

表1負荷階段劃分

為了形象描述負荷特性，定義負荷D為典型低壓工業(yè)配電臺區(qū)靜態(tài)負荷，根據(jù)負荷群總體外部特性，按照表1所示負荷階段的劃分，可建立如下負荷模型：

其中，當t＝17:30時x＝0，時間每增加1分鐘x加1。

將該負荷數(shù)學模型圖像化后，和實際負荷的有功功率、無功功率曲線分別進行對比，對比結果如圖5和圖6所示，可以看出整體負荷的靜態(tài)模型基本滿足實際負荷的功率特性。

(3)分析負荷模型中無功的基本需求容量和動態(tài)變化容量，以及功率因數(shù)的變化。通過步驟(2)建立的臺區(qū)靜態(tài)負荷模型B，可以計算出各個時間段的平均功率因數(shù)，如表2所示。與實際功率因數(shù)對比，如圖7所示。

表2各時間段功率因數(shù)

從表中可以看出每個時間段內的功率因數(shù)存在不同程度的差異，因此為了保證良好的補償效果，需要進行動態(tài)無功補償。

(4)根據(jù)負荷模型分析結果，對補償裝置有源部分和無源部分的容量進行配置。對于補償容量可采用下式計算：

式中：ΔQ為無功補償容量；P為有功功率；為補償前的功率因數(shù)角，由表2可以求得；為補償后的功率因數(shù)角，低壓配電網一般要求不低于0.95。

取為0.95，則該城市居民配電臺區(qū)負荷需要補償?shù)臒o功功率計算結果如表3所示：

表3典型低壓工業(yè)臺區(qū)負荷需要補償?shù)臒o功功率

低壓工業(yè)臺區(qū)混合無功補償裝置的優(yōu)點在于有源與無源裝置協(xié)調運行，既能實現(xiàn)無功動態(tài)補償又能減少有源部分的容量，因此無源部分負責補償基本的固定無功，有源部分負責補償變化的動態(tài)無功?；谝陨显瓌t，結合表3所示的無功補償需求，可將工業(yè)配電臺區(qū)綜合補償裝置的容量配置如下：

本發(fā)明的有益效果在于，根據(jù)低壓工業(yè)配電臺區(qū)負荷群外部特性的分析對混合無功補償裝置有源部分和無源部分的容量進行優(yōu)化配置。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。