变电站无功补偿优化配置计算器及其优化配置的方法.pdf

一种变电站无功补偿优化配置计算器及其优化配置的方法，通过网络和电力系统数据采集与监视系统相连接，它包括有功与无功数据输入模块、无功补偿优化配置计算模块和结果输出模块，方法是先计算各时刻无功补偿需要容量，形成无功补偿需要容量队列；然后将队列从大到小排序；删除1％的最大值；设置计算精度和需要补偿设备组数；采用穷举法计算所有电容器组合或电抗器组合的覆盖率；取覆盖率最大的组合作为最终结果，如果两套组合的覆盖率相同，取容量差小的组合作为最终结果。有利于降低电网运行损耗，提高电压控制质量。

1.  一种变电站无功补偿优化配置计算器，通过网络和电力系统数据采集与监视系统相连接，其特征在于包括以下功能模块：有功与无功数据输入模块、无功补偿优化配置计算模块和结果输出模块，上述有功与无功等数据输入模块与无功补偿优化配置计算模块连接，无功补偿优化配置计算模块接收电网中变压器主变高压侧的测量数据和对应无功补偿装置的无功数据，并分析所需要的无功补偿需求，然后进行优化计算，给出对该主变的无功优化配置方案，然后通过结果输出模块输出结果。

2.  根据权利要求1所述的变电站无功补偿优化配置计算器，其特征在于上述优化配置计算模块从数据输入端至数据输出端依次连接有以下功能模块：
无功补偿需求计算模块：用于计算出各时刻无功补偿需要的容量；
排序模块：将各时刻的无功补偿需要容量，从大到小排序；
优化计算模块：按照事先设定的精度用穷举法计算出各电容器或电抗器的优化容量。

3.  根据权利要求2所述的变电站无功补偿优化配置计算器，其特征在于：上述功能模块中的每个模块可对应一个可编程控制器，可编程控制器由中央处理器单元和与之连接的输入数据存储单元、输出数据存储单元、系统程序存储单元、应用程序存储单元、网卡和电源组成，每个可编程控制器之间通过网卡用网线连接。

4.  根据权利要求2所述的变电站无功补偿优化配置计算器，其特征在于：上述功能模块集成在一块可编程控制器中。

5.  一种应用上述变电站无功补偿优化配置计算器、进行变电站无功补偿优化配置的方法，其特征在于有以下步骤：
步骤1，应用上述计算器计算出变电站各个时刻的无功补偿需要容量，形成无功补偿需要容量队列；
步骤2，将队列从大到小排序；
步骤3，删除1％的最大值；
步骤4，设置计算精度和需要补偿设备组数；
步骤5，采用穷举法计算所有电容器组合或电抗器组合的覆盖率；
步骤6，取覆盖率最大的组合作为最终结果，如果两套组合的覆盖率相同，取容量差小的组合作为最终结果。

变电站无功补偿优化配置计算器及其优化配置的方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统变电站无功补偿优化的设备和优化方法。
背景技术
变电站运行一段时间后，其所供负荷基本稳定，这时可以根据其所供负荷的运行规律更换为变电站主变压器(简称：主变)提供无功补偿的电容器或电抗器，通过采用容量更合适的电容器或电抗器，可以对负荷进行有效的无功补偿，使得自动电压控制系统的有效控制时间变长，使得降低电网损耗降低。
变电站内对一台主变，主要受场地的限制，一般配一到两台无功补偿设备(电容器或电抗器)，无功补偿设备的主要参数就是其容量，根据负荷特性选择合适容量可以大大提高电网的安全经济水平，但是以往由于缺少有效的分析手段，对无功补偿设备容量的选择较为随意，这导致安装的无功补偿设备由于电压约束等原因，在实际中往往不能投入运行，这不仅浪费了设备投资，而且使得电网缺乏无功补偿，导致用户电压偏高或偏低，影响供电质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种变电站无功补偿优化配置计算器及其优化配置的方法，解决电网不能及时、准确、有效地进行无功补偿，不能快速确定主变无功补偿设备所需要的合适容量，导致用户电压偏高或偏低，影响供电质量的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种变电站无功补偿优化配置计算器，通过网络和电力系统数据采集与监视系统相连接，其特征在于包括以下功能模块：有功与无功数据输入模块、无功补偿优化配置计算模块和结果输出模块，上述有功与无功等数据输入模块与无功补偿优化配置计算模块连接，无功补偿优化配置计算模块接收电网中变压器主变高压侧的测量数据和对应无功补偿装置的无功数据，并分析所需要的无功补偿需求，然后进行优化计算，给出对该主变的无功优化配置方案，然后通过结果输出模块输出结果。
上述优化配置计算模块从数据输入端至数据输出端依次连接有以下功能模块：
无功补偿需求计算模块：用于计算出各时刻无功补偿需要的容量；
排序模块：将各时刻的无功补偿需要容量，从大到小排序；
优化计算模块：按照事先设定的精度用穷举法计算出各电容器或电抗器的优化容量。
上述功能模块中的每个模块可对应一个可编程控制器，可编程控制器由中央处理器单元和与之连接的输入数据存储单元、输出数据存储单元、系统程序存储单元、应用程序存储单元、网卡和电源组成，每个可编程控制器之间通过网卡用网线连接。
上述功能模块也可以集成在一个可编程控制器中。
一种应用上述变电站无功补偿优化配置计算器、进行变电站无功补偿优化配置的方法，其特征在于有以下步骤：
步骤1，应用上述计算器计算出变电站各个时刻的无功补偿需要容量，形成无功补偿需要容量队列；
步骤2，将队列从大到小排序；
步骤3，删除1％的最大值；
步骤4，设置计算精度和需要补偿设备组数；
步骤5，采用穷举法计算所有电容器组合或电抗器组合的覆盖率；
步骤6，取覆盖率最大的组合作为最终结果，如果两套组合的覆盖率相同，取容量差小的组合作为最终结果。
本发明采集主变负荷数据，然后进行计算，给出对于该主变负荷进行无功补偿的设备的优化容量，通过采用按给出容量配置的电容器或电抗器，可以对负荷进行有效的无功补偿，使得自动电压控制系统的有效控制时间变长，使得电网运行损耗降低。使用者就象使用计算器一样，输入主变高压侧的有功、无功等数据，装置就给出了对应该主变的配置结果。通过本发明，电力系统无功补偿设计技术人员就可以快速确定主变无功补偿设备所需要的合适容量，避免用户电压偏高或偏低。按照该装置给出的结果配置主变电容器或电抗器有助于提高电压控制质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实际使用示意图。
图2是本发明计算器的模块结构图。
图3是变电站无功补偿优化配置计算器硬件示意图。
图4是覆盖率计算示意图。
图5是优化配置计算流程图。
图6是计算例题中表2中第17行(3，2)组合的覆盖率计算示意图。
具体实施方式
参见图1，这种变电站无功补偿优化配置计算器，通过网络和电力系统数据采集与监视系统(SCADA)相连接，获得电网中变压器主变高压侧的有功、无功数据和对应无功补偿装置的无功数据。
参见图2，这种变电站无功补偿优化配置计算器，包括有功与无功数据输入模块、无功补偿优化配置计算模块、结果输出模块。
上述有功与无功数据输入模块与无功补偿优化配置计算模块连接，该计算模块接收电网中变压器主变高压侧的实时数据和对应无功补偿装置的无功数据，并分析所需要的无功补偿需求，然后进行优化计算，给出对该主变的无功优化配置方案。
参见图3，上述功能模块中的每个模块可对应一个PLC可编程控制器，PLC可编程控制器由中央处理器单元(CPU)和与之连接的输入数据存储单元、输出数据存储单元、系统程序存储单元、应用程序存储单元、网卡和电源组成的PLC可编程控制器。每个可编程控制器PLC板之间通过网卡用网线连接。对于计算能力比较强的中央处理器，也可以采用一块PLC板实现。
参见图4，变电站无功补偿优化配置计算器采用穷举法计算所有电容器组合或电抗器组合的覆盖率，1、无功补偿装置投入构成的阶梯曲线与实际补偿需求曲线重叠部分面积为S1；2、不重叠部分面积为S2；3、覆盖率指标等于重叠部分面积除以重叠部分面积与不重叠部分面积的和，即：S1/(S1+S2)。
参见图5，应用变电站无功补偿优化配置计算器进行无功补偿优化配置计算的方法：
步骤1，计算各时刻无功补偿需求的容量，形成无功补偿需求容量队列；
步骤2，将队列从大到小排序；
步骤3，删除1％的最大值；
步骤4，设置计算精度和需要补偿设备组数；
步骤5，采用穷举法计算所有电容器组合或电抗器组合的覆盖率；
步骤6，取覆盖率最大的组合作为最终结果，如果两套组合的覆盖率相同，取容量差小的组合作为最终结果。
举例说明如下：
比如，电网中变压器主变在上午1点到6点每小时的无功需求如表1：
表1


按照步骤1，形成队列{1，6，3，4，2，5}；
步骤2，排序得到新队列{6，5，4，3，2，1}；
步骤3，得到修正后的队列{6，5，4，3，2，1}(由于数据少于100个，所以没有删除数据)；
步骤4，计算精度设置为1Mvar，补偿设备组数为2，Mvar是功率的单位。
步骤5，穷举所有可能的组合并计算覆盖率，如表2：
表2


步骤6，取覆盖率最大的组合作为最终结果，如果两套组合的覆盖率相同，取容量差小的组合作为最终结果：(3，1)组合和(3，2)组合覆盖率最高且相同，(3，1)组合的容量差为3-1＝2，(3，2)组合的容量差为3-2＝1，(3，2)组合的容量差小，所以(3，2)组合作为最终配置结果传给输出模块输出。
计算例题中，表2中第17行的(3，2)组合与无功补偿需求曲线的重叠面积如图6所示。