基于边界条件的分层分区无功电压分析方法
基于边界条件的分层分区无功电压分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网无功电压控制技术领域，尤其设及一种基于边界条件的分层分区 无功电压分析方法。
【背景技术】
[0002] 在目前电力系统中，随着负荷增长和各项新增工程不断开展，电网运行情况愈加 复杂，无功电压控制面临各种新挑战。为保障电压运行质量，有必要对电网无功电压情况变 化进行跟踪，及时开展电网无功电压分析，提出切实可行的决策建议。无功电压分析已成为 目前电网建设维护过程中的一项不可或缺的工作，对电网的安全、稳定、经济运行具有重要 意义。随着大电网互联，电网规模不断扩大，无功电压分析效率亟待提高。
[0003] 目前，对无功电压控制的研究大多集中于无功优化方面，而对无功电压校核方法 的研究较为缺乏，并且大电网分析效率不高，仅有局部电网数据时，电网无功电压分析受 限。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于边界条件的分层分区无功电 压分析方法，其目的是为了提供一种可W大幅提高电网无功电压分析效率，并能针对局部 电网开展重点分析，为电网运行决策提供指导的无功电压分析方法。
[0005] 为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1:对电网进行分层分区；
[000引步骤2:确定所研究区域及其边界；
[0009] 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况， 区域电网限值；
[0010] 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件；
[0011] 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况；
[0012] 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。
[0013] 所述步骤1中分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级 电网分为一层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪 一区供电划分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。
[0014] 所述步骤2中确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网；所 述确定边界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该研究区域的 边界。
[0015] 所述步骤3中所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最 大的一日和负荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况； 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负荷、各发电 机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂站的负荷、 各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题;所述边界条件是指，将所 研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及功率因数作为边界条件;所述无功 补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配置总容量化max、容 性无功补偿装置配置总容量舶max;所述区域电网限制，是指区域电网各厂站正常运行电压 限值、功率因数限值；
[0016] 所述步骤4中所述进行潮流计算的方式包括：
[0017] 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压；
[0018] 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0019] 所述步骤5中所述判断区域内电压是否存在娜良情况，是指将步骤4中得到的电压 计算结果，与步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在 越限情况包括W下方式：
[0020] (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微 调，重新进行电压计算;若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限电压，进行下一 步;若不存在变电站电压越限，则进行下一步；
[0021] (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。
[0022] 所述步骤6中所述判断各主变功率因数是否满足限值规定的方式中，各主变的功 率因数进行计算，将计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进行比较，判断 各主变功率因数是否存在超出限值的情况；
[0023] (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好；
[0024] (2)若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分 析越限原因，并针对具体原因进行调整优化。
[0025] 所述步骤3中：输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置 情况，区域电网限值，是指将电网信息输入PSASP仿真软件开展无功电压分析;所述PSASP仿 真软件不局限于一种仿真计算软件。
[0026] 所述步骤4中：进行潮流计算能够用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔法等多种计算方 法进行计算，不局限于一种潮流计算方法。
[0027] 本发明的优点及有益效果是：
[0028] 本发明通过分层分区和边界条件等效对所研究电网进行简化;通过调节现有无功 补偿投入容量，进行电网潮流计算，判断电网内变电站电压是否越限，校核现有无功补偿设 备配置情况是否满足相关规定和电压调整需要;通过调整主变功率因数至规定限值内，对 电网无功分布进行优化。该方法较为全面，可W同时进行无功电压校核和无功电压优化;并 且该方法通过边界条件等效对大电网分层分区，大幅提高大规模电网无功电压分析效率。 并能重点针对大电网中的一个局部区域电网开展重点分析，不需要对全网建模，可适用于 区域电网数据较全，但大电网数据不足的情况。易于理解和实现、并贴近电网运行实际，适 合在线应用。
[0029] 下面结合附图和具体实施例，对本发明优选实施例作详细的说明。应该强调的是， 下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明基于边界条件的分层分区无功电压分析方法流程图；
[0031] 图2是本发明实施例提供的电网接线图。
【具体实施方式】
[0032] 实施例1:
[0033] 本发明是一种基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，如图1所示，图1是基 于边界条件的分层分区无功电压分析方法流程图，具体操作步骤包括：
[0034] 步骤1:对电网进行分层分区。
[0035] 所述分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级电网分 为一层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪一区供 电划分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。
[0036] 步骤2:确定所研究区域及其边界。
[0037] 所述确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网。
[0038] 所述确定边界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该 研究区域的边界。
[0039] 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况， 区域电网限值。
[0040] 所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最大的一日和负 荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况。
[0041] 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负 荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂 站的负荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题。
[0042] 所述边界条件是指，将所研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及 功率因数作为边界条件。
[0043] 所述无功补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配 置总容量QLmax、容性无功补偿装置配置总容量Qcmax。
[0044] 所述区域电网限值，是指区域电网各厂站正常运行电压限值、功率因数限值。
[0045] 将上述电网信息输入PSASP等各种仿真软件开展无功电压分析，不局限于一种仿 真软件。
[0046] 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件。
[0047] 可在PSASP仿真软件中分两种方式进行潮流计算：
[0048] 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0049] 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0050] 该步骤中，进行潮流计算的方法还包括用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔计算方法等 计算方法进行潮流计算，不局限于一种潮流计算方法。
[0051] 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况。
[0052] 上述步骤4中，PSASP潮流计算后，可输出方式一、方式二两种方式下的电压计算结 果EAC化表，方便进行排序比较。
[0053] 所述判断区域内电压是否存在越限情况，是指将步骤4中得到的电压计算结果，与 步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在越限情况。
[0054] (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微 调，重新在PSASP软件中进行潮流计算。若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限 电压，进行下一步;若不存在变电站电压越限，则进行下一步。
[0055] (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。
[0056] 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。
[0057] 在PSASP软件中对方式一、方式二两种方式分别进行潮流计算后，可方便输出各主 变的功率因数，将主变功率因 素计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进 行比较，判断各主变功率因数是否存在超出限值的情况。
[0058] (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好。
[0059 ] (2)若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分 析越限原因。并针对具体原因进行调整优化。
[0060] 实施例2:
[0061] 下面W2015年内蒙古赤峰电网作为本发明的一个实施例，对本发明的
【发明内容】
做 进一步说明。
[0062] 首先对赤峰电网进行分层分区，按500^、220^、66^、10^分为四层;举例研究 66kV层级电网，按负荷供电范围和地理位置分区，分为中京系统、平庄系统、锦山系统、赤峰 系统、金沟梁系统、林东系统、天山系统、太本系统、西郊系统、宁城系统、热水系统、乌丹系 统、大板系统、元宝山系统、新惠系统、铜都系统、城东系统共17个区域。
[0063] 确定研究区域为66kV锦山系统，内蒙古赤峰锦山地区电网接线图如图2所示。
[0064] 确定该区域的边界为220kV锦山变，边界条件包括锦山变66kV侧电压、锦山变高压 侧功率因数。
[0065] 输入各站的最大负荷日负荷(最大负荷）、最小负荷日负荷(最小负荷），W及无功 补偿装置配置情况，如表1所示。该地区无发电厂，所W不需输入发电机组负荷日出力情况。
[0066] 输入锦山电网边界条件数值：
[0067] (1)低电压情况(最大负荷日）：锦山变66kV侧电压为65.3kV;锦山变高压侧功率因 数0.957;
[006引 （2)高电压情况(最小负荷日）：锦山变66kV侧电压为67.5kV;锦山变高压侧功率因 数0.991。
[0069] 输入区域电网限值包括:各66kV变电站正常运行母线电压控制在64.02-70.62kV 之间；各变电站lOkV侧母线电压控制10-10.7kV;接入66kV电网的发电机功率因数可控0.8-0.85控制;66kV主变功率因数控制在0.9-1; 220kV主变功率因数控制在0.95-1。
[0070] 运用PSASP软件对大小负荷两种方式进行潮流计算，调节配置的无功补偿容量，将 区域电网边界分别调至边界条件。
[0071] 经计算，大负荷方式下，旺业甸变66kV母线电压低至61.4kV，西山变投入电容器后 lOkV母线电压为9.95kV，均低于正常运行电压下限；旺业甸变lOkV母线为10.8化V，高于电 压运行上限。小负荷方式下，旺业甸变lOkV母线电压为llkV，牛营子变lOkV母线电压为 10.8kV，均高于电压运行上限。
[0072] 旺业甸变、牛营子变主变功率因数均低于0.9,不满足运行要求。
[0073] 1、分析原因：旺业甸变属于系统末端站，无功负荷较大，负荷功率因数低，为0.78， 导致出现低电压问题，并且该站没有配置无功补偿装置。在将旺业甸变的负荷功率因数优 化至0.9,并对同一线路上的小府变、四十家子变的无功负荷就地补偿后，旺业甸变新投入 6Mva;r电容器后，66kV母线电压可升至合格范围。
[0074] 并且，旺业甸两台主变变比不一致，分别为63±2X2.5%/11、66±2X2.5%/11。 变比不一致导致站内无功流动，进一步降低了旺业甸变功率因数。两台主变可W调至变比 相近的最局档位分别为1档和3档。
[0075] 解决措施:建议提高负荷功率因数，将旺业甸变功率因数优化至0.9。目前旺业甸 站没有配置无功补偿装置，考虑到该站移址新建，建议新站应至少配置6Mvar电容器。
[0076] 2、分析原因：牛营子变目前有两台无载调压主变，一组1.2Mvar的电容器。负荷功 率因数低和两台主变变比不一致导致主变功率因数低于0.9。在大小方式下，10kV母线电压 存在调节困难的问题。经计算，主变分接开关调至2档为最合理的运行档位。
[0077] 解决措施:建议提高负荷功率因数，将牛营子变功率因数优化至0.9,牛营子变有 移址新建的计划，并且伴随负荷的增长，lOkV侧的高电压问题将有所缓解。
[007引 3、分析原因：西山变lOkV母线电压调压困难，目前配置一台1.5Mvar的电容器，#1 主变共17档位，有载调压;#2主变共5档位，无载调压。#1主变在5档，#2在1档为相对合理的 运行档位。
[0079] 解决措施:建议西山变增加一台2Mvar的电容器。
[0080] 经上述电压调整后，解决了电压和主变功率因数越限问题，地区电压情况良好，无 功电压分布得W优化。
[0081] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范围 为准。
[0082] 表1:输入信息表。
[0083]
【主权项】
1. 基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:包括以下步骤： 步骤1:对电网进行分层分区； 步骤2:确定所研究区域及其边界； 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域 电网限值； 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件； 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况； 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。2. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤1中分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级电网分为一 层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪一区供电划 分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。3.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤2中确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网；所述确定边 界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该研究区域的边界。4.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤3中所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最大的一日和 负荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况； 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负荷、各 发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂站的 负荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题； 所述边界条件是指，将所研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及功率 因数作为边界条件； 所述无功补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配置总 容量、容性无功补偿装置配置总容量； 所述区域电网限制，是指区域电网各厂站正常运行电压限值、功率因数限值。5.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤4中所述进行潮流计算的方式包括： 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变电站 无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及功率 因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压； 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变电站 无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及功率 因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。6. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤5中所述判断区域内电压是否存在越限情况，是指将步骤4中得到的电压计算结果， 与步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在越限情况 包括以下方式： (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微调，重 新进行电压计算;若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限电压，进行下一步;若 不存在变电站电压越限，则进行下一步； (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。7.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤6中所述判断各主变功率因数是否满足限值规定的方式中，各主变的功率因数进行 计算，将计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进行比较，判断各主变功率 因数是否存在超出限值的情况； (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好； (2 )若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分析越 限原因，并针对具体原因进行调整优化。8. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤3中：输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域 电网限值，是指将电网信息输入PSASP仿真软件开展无功电压分析;所述PSASP仿真软件不 局限于一种仿真计算软件。9.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤4中：进行潮流计算能够用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔法等多种计算方法进行计算， 不局限于一种潮流计算方法。
【专利摘要】本发明属于电网无功电压控制技术领域，尤其涉及一种基于边界条件的分层分区无功电压分析方法。包括以下步骤：对电网进行分层分区；确定所研究区域及其边界；输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域电网限值；进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件；判断区域内电压是否存在越限情况；判断各主变功率因数是否满足限值规定。本发明可以同时进行无功电压校核和无功电压优化，大幅提高大规模电网无功电压分析效率，并能针对局部电网开展重点分析，适用于区域电网数据较全，但大电网数据不足的情况下。易于理解和实现、并贴近电网运行实际，适合在线应用。
【IPC分类】H02J3/16
【公开号】CN105490281
【申请号】CN201510879612
【发明人】吴晓丹, 韩建军, 刘景远, 肖冰, 李袖, 刘卫明, 陈肖璐, 李卓男, 郑婷婷, 张明明, 耿文晶, 陈颖, 苏瑞, 宋洋, 王瑞, 杨倩倩
【申请人】国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网无功电压控制技术领域，尤其设及一种基于边界条件的分层分区 无功电压分析方法。
【背景技术】
[0002] 在目前电力系统中，随着负荷增长和各项新增工程不断开展，电网运行情况愈加 复杂，无功电压控制面临各种新挑战。为保障电压运行质量，有必要对电网无功电压情况变 化进行跟踪，及时开展电网无功电压分析，提出切实可行的决策建议。无功电压分析已成为 目前电网建设维护过程中的一项不可或缺的工作，对电网的安全、稳定、经济运行具有重要 意义。随着大电网互联，电网规模不断扩大，无功电压分析效率亟待提高。
[0003] 目前，对无功电压控制的研究大多集中于无功优化方面，而对无功电压校核方法 的研究较为缺乏，并且大电网分析效率不高，仅有局部电网数据时，电网无功电压分析受 限。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于边界条件的分层分区无功电 压分析方法，其目的是为了提供一种可W大幅提高电网无功电压分析效率，并能针对局部 电网开展重点分析，为电网运行决策提供指导的无功电压分析方法。
[0005] 为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤1:对电网进行分层分区；
[000引步骤2:确定所研究区域及其边界；
[0009] 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况， 区域电网限值；
[0010] 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件；
[0011] 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况；
[0012] 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。
[0013] 所述步骤1中分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级 电网分为一层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪 一区供电划分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。
[0014] 所述步骤2中确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网；所 述确定边界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该研究区域的 边界。
[0015] 所述步骤3中所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最 大的一日和负荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况； 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负荷、各发电 机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂站的负荷、 各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题;所述边界条件是指，将所 研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及功率因数作为边界条件;所述无功 补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配置总容量化max、容 性无功补偿装置配置总容量舶max;所述区域电网限制，是指区域电网各厂站正常运行电压 限值、功率因数限值；
[0016] 所述步骤4中所述进行潮流计算的方式包括：
[0017] 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压；
[0018] 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0019] 所述步骤5中所述判断区域内电压是否存在娜良情况，是指将步骤4中得到的电压 计算结果，与步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在 越限情况包括W下方式：
[0020] (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微 调，重新进行电压计算;若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限电压，进行下一 步;若不存在变电站电压越限，则进行下一步；
[0021] (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。
[0022] 所述步骤6中所述判断各主变功率因数是否满足限值规定的方式中，各主变的功 率因数进行计算，将计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进行比较，判断 各主变功率因数是否存在超出限值的情况；
[0023] (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好；
[0024] (2)若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分 析越限原因，并针对具体原因进行调整优化。
[0025] 所述步骤3中：输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置 情况，区域电网限值，是指将电网信息输入PSASP仿真软件开展无功电压分析;所述PSASP仿 真软件不局限于一种仿真计算软件。
[0026] 所述步骤4中：进行潮流计算能够用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔法等多种计算方 法进行计算，不局限于一种潮流计算方法。
[0027] 本发明的优点及有益效果是：
[0028] 本发明通过分层分区和边界条件等效对所研究电网进行简化;通过调节现有无功 补偿投入容量，进行电网潮流计算，判断电网内变电站电压是否越限，校核现有无功补偿设 备配置情况是否满足相关规定和电压调整需要;通过调整主变功率因数至规定限值内，对 电网无功分布进行优化。该方法较为全面，可W同时进行无功电压校核和无功电压优化;并 且该方法通过边界条件等效对大电网分层分区，大幅提高大规模电网无功电压分析效率。 并能重点针对大电网中的一个局部区域电网开展重点分析，不需要对全网建模，可适用于 区域电网数据较全，但大电网数据不足的情况。易于理解和实现、并贴近电网运行实际，适 合在线应用。
[0029] 下面结合附图和具体实施例，对本发明优选实施例作详细的说明。应该强调的是， 下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明基于边界条件的分层分区无功电压分析方法流程图；
[0031] 图2是本发明实施例提供的电网接线图。
【具体实施方式】
[0032] 实施例1:
[0033] 本发明是一种基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，如图1所示，图1是基 于边界条件的分层分区无功电压分析方法流程图，具体操作步骤包括：
[0034] 步骤1:对电网进行分层分区。
[0035] 所述分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级电网分 为一层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪一区供 电划分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。
[0036] 步骤2:确定所研究区域及其边界。
[0037] 所述确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网。
[0038] 所述确定边界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该 研究区域的边界。
[0039] 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况， 区域电网限值。
[0040] 所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最大的一日和负 荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况。
[0041] 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负 荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂 站的负荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题。
[0042] 所述边界条件是指，将所研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及 功率因数作为边界条件。
[0043] 所述无功补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配 置总容量QLmax、容性无功补偿装置配置总容量Qcmax。
[0044] 所述区域电网限值，是指区域电网各厂站正常运行电压限值、功率因数限值。
[0045] 将上述电网信息输入PSASP等各种仿真软件开展无功电压分析，不局限于一种仿 真软件。
[0046] 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件。
[0047] 可在PSASP仿真软件中分两种方式进行潮流计算：
[0048] 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0049] 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变 电站无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及 功率因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。
[0050] 该步骤中，进行潮流计算的方法还包括用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔计算方法等 计算方法进行潮流计算，不局限于一种潮流计算方法。
[0051] 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况。
[0052] 上述步骤4中，PSASP潮流计算后，可输出方式一、方式二两种方式下的电压计算结 果EAC化表，方便进行排序比较。
[0053] 所述判断区域内电压是否存在越限情况，是指将步骤4中得到的电压计算结果，与 步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在越限情况。
[0054] (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微 调，重新在PSASP软件中进行潮流计算。若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限 电压，进行下一步;若不存在变电站电压越限，则进行下一步。
[0055] (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。
[0056] 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。
[0057] 在PSASP软件中对方式一、方式二两种方式分别进行潮流计算后，可方便输出各主 变的功率因数，将主变功率因 素计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进 行比较，判断各主变功率因数是否存在超出限值的情况。
[0058] (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好。
[0059 ] (2)若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分 析越限原因。并针对具体原因进行调整优化。
[0060] 实施例2:
[0061] 下面W2015年内蒙古赤峰电网作为本发明的一个实施例，对本发明的
【发明内容】
做 进一步说明。
[0062] 首先对赤峰电网进行分层分区，按500^、220^、66^、10^分为四层;举例研究 66kV层级电网，按负荷供电范围和地理位置分区，分为中京系统、平庄系统、锦山系统、赤峰 系统、金沟梁系统、林东系统、天山系统、太本系统、西郊系统、宁城系统、热水系统、乌丹系 统、大板系统、元宝山系统、新惠系统、铜都系统、城东系统共17个区域。
[0063] 确定研究区域为66kV锦山系统，内蒙古赤峰锦山地区电网接线图如图2所示。
[0064] 确定该区域的边界为220kV锦山变，边界条件包括锦山变66kV侧电压、锦山变高压 侧功率因数。
[0065] 输入各站的最大负荷日负荷(最大负荷）、最小负荷日负荷(最小负荷），W及无功 补偿装置配置情况，如表1所示。该地区无发电厂，所W不需输入发电机组负荷日出力情况。
[0066] 输入锦山电网边界条件数值：
[0067] (1)低电压情况(最大负荷日）：锦山变66kV侧电压为65.3kV;锦山变高压侧功率因 数0.957;
[006引 （2)高电压情况(最小负荷日）：锦山变66kV侧电压为67.5kV;锦山变高压侧功率因 数0.991。
[0069] 输入区域电网限值包括:各66kV变电站正常运行母线电压控制在64.02-70.62kV 之间；各变电站lOkV侧母线电压控制10-10.7kV;接入66kV电网的发电机功率因数可控0.8-0.85控制;66kV主变功率因数控制在0.9-1; 220kV主变功率因数控制在0.95-1。
[0070] 运用PSASP软件对大小负荷两种方式进行潮流计算，调节配置的无功补偿容量，将 区域电网边界分别调至边界条件。
[0071] 经计算，大负荷方式下，旺业甸变66kV母线电压低至61.4kV，西山变投入电容器后 lOkV母线电压为9.95kV，均低于正常运行电压下限；旺业甸变lOkV母线为10.8化V，高于电 压运行上限。小负荷方式下，旺业甸变lOkV母线电压为llkV，牛营子变lOkV母线电压为 10.8kV，均高于电压运行上限。
[0072] 旺业甸变、牛营子变主变功率因数均低于0.9,不满足运行要求。
[0073] 1、分析原因：旺业甸变属于系统末端站，无功负荷较大，负荷功率因数低，为0.78， 导致出现低电压问题，并且该站没有配置无功补偿装置。在将旺业甸变的负荷功率因数优 化至0.9,并对同一线路上的小府变、四十家子变的无功负荷就地补偿后，旺业甸变新投入 6Mva;r电容器后，66kV母线电压可升至合格范围。
[0074] 并且，旺业甸两台主变变比不一致，分别为63±2X2.5%/11、66±2X2.5%/11。 变比不一致导致站内无功流动，进一步降低了旺业甸变功率因数。两台主变可W调至变比 相近的最局档位分别为1档和3档。
[0075] 解决措施:建议提高负荷功率因数，将旺业甸变功率因数优化至0.9。目前旺业甸 站没有配置无功补偿装置，考虑到该站移址新建，建议新站应至少配置6Mvar电容器。
[0076] 2、分析原因：牛营子变目前有两台无载调压主变，一组1.2Mvar的电容器。负荷功 率因数低和两台主变变比不一致导致主变功率因数低于0.9。在大小方式下，10kV母线电压 存在调节困难的问题。经计算，主变分接开关调至2档为最合理的运行档位。
[0077] 解决措施:建议提高负荷功率因数，将牛营子变功率因数优化至0.9,牛营子变有 移址新建的计划，并且伴随负荷的增长，lOkV侧的高电压问题将有所缓解。
[007引 3、分析原因：西山变lOkV母线电压调压困难，目前配置一台1.5Mvar的电容器，#1 主变共17档位，有载调压;#2主变共5档位，无载调压。#1主变在5档，#2在1档为相对合理的 运行档位。
[0079] 解决措施:建议西山变增加一台2Mvar的电容器。
[0080] 经上述电压调整后，解决了电压和主变功率因数越限问题，地区电压情况良好，无 功电压分布得W优化。
[0081] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范围 为准。
[0082] 表1:输入信息表。
[0083]
【主权项】
1. 基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:包括以下步骤： 步骤1:对电网进行分层分区； 步骤2:确定所研究区域及其边界； 步骤3:输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域 电网限值； 步骤4:进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件； 步骤5:判断区域内电压是否存在越限情况； 步骤6:判断各主变功率因数是否满足限值规定。2. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤1中分层分区采用的具体方法为:根据不同电压等级分层，同一电压等级电网分为一 层;在同一层电网里，根据地理位置和负荷供电范围进行分区，变电站根据由哪一区供电划 分在哪一区内，由不同区同时供电的变电站，按供电负荷大小分配到各区中。3.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤2中确定所研究区域，即根据研究需要确定接下来要研究的区域电网；所述确定边 界，是指选出所研究区域电网与上一层电网相连接的变电站，作为该研究区域的边界。4.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤3中所述最大负荷日、最小负荷日分别是指地区电网在一年当中负荷最大的一日和 负荷最小的一日，此专利将最大负荷日和最小负荷日作为两种电压分析情况； 所述输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，是指将最大负荷日中各厂站的负荷、各 发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网低电压问题;将最小负荷日中各厂站的 负荷、各发电机出力作为一种电压分析情况，分析区域电网高电压问题； 所述边界条件是指，将所研究区域电网边界变电站在最大、最小负荷日的电压及功率 因数作为边界条件； 所述无功补偿配置情况，是指得到所研究区域电网各变电站感性无功补偿装置配置总 容量、容性无功补偿装置配置总容量； 所述区域电网限制，是指区域电网各厂站正常运行电压限值、功率因数限值。5.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤4中所述进行潮流计算的方式包括： 方式一:各厂站负荷为最大负荷日负荷，各发电机出力为最大负荷日出力，在各变电站 无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及功率 因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压； 方式二:各厂站负荷为最小负荷日负荷，各发电机出力为最小负荷日出力，在各变电站 无功补偿装置配置总容量范围内，调节投入的无功补偿容量，将边界变电站的电压及功率 因数调至最大负荷日水平，计算得到各厂站电压。6. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤5中所述判断区域内电压是否存在越限情况，是指将步骤4中得到的电压计算结果， 与步骤3输入的各厂站正常运行电压限值进行比较，判断电压计算结果是否存在越限情况 包括以下方式： (1)若存在电压越限情况，则分析电压越限原因，对投入的无功补偿容量进行微调，重 新进行电压计算;若仍存在变电站电压越限，则输出该变电站及越限电压，进行下一步;若 不存在变电站电压越限，则进行下一步； (2)若不存在电压越限情况，则输出区域电压情况良好，进行下一步。7.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤6中所述判断各主变功率因数是否满足限值规定的方式中，各主变的功率因数进行 计算，将计算结果与步骤3输入的各厂站正常运行功率因数限值进行比较，判断各主变功率 因数是否存在超出限值的情况； (1)若不存在主变功率因数超出限值的情况，则输出该区域主变功率因数良好； (2 )若存在主变功率因数超出限值的情况，则输出越限主变和越限功率因数，并分析越 限原因，并针对具体原因进行调整优化。8. 根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤3中：输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域 电网限值，是指将电网信息输入PSASP仿真软件开展无功电压分析;所述PSASP仿真软件不 局限于一种仿真计算软件。9.根据权利要求1所述的基于边界条件的分层分区无功电压分析方法，其特征在于:所 述步骤4中：进行潮流计算能够用牛顿-拉夫逊法、高斯赛德尔法等多种计算方法进行计算， 不局限于一种潮流计算方法。
【专利摘要】本发明属于电网无功电压控制技术领域，尤其涉及一种基于边界条件的分层分区无功电压分析方法。包括以下步骤：对电网进行分层分区；确定所研究区域及其边界；输入最大、最小负荷日负荷及发电机出力，边界条件，无功补偿配置情况，区域电网限值；进行潮流计算，调节无功补偿容量，将区域电网边界调至边界条件；判断区域内电压是否存在越限情况；判断各主变功率因数是否满足限值规定。本发明可以同时进行无功电压校核和无功电压优化，大幅提高大规模电网无功电压分析效率，并能针对局部电网开展重点分析，适用于区域电网数据较全，但大电网数据不足的情况下。易于理解和实现、并贴近电网运行实际，适合在线应用。
【IPC分类】H02J3/16
【公开号】CN105490281
【申请号】CN201510879612
【发明人】吴晓丹, 韩建军, 刘景远, 肖冰, 李袖, 刘卫明, 陈肖璐, 李卓男, 郑婷婷, 张明明, 耿文晶, 陈颖, 苏瑞, 宋洋, 王瑞, 杨倩倩
【申请人】国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日
最新回复(0)