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1、(10)申请公布号 CN 102651549 A (43)申请公布日 2012.08.29 C N 1 0 2 6 5 1 5 4 9 A *CN102651549A* (21)申请号 201210128488.7 (22)申请日 2012.04.28 H02J 3/18(2006.01) (71)申请人沈阳华岩电力技术有限公司 地址 110179 辽宁省沈阳市浑南新区金仓路 20号 (72)发明人张浩 (74)专利代理机构沈阳利泰专利商标代理有限 公司 21209 代理人刘忠达 (54) 发明名称 自寻优多级电压无功控制方法 (57) 摘要 自寻优多级电压无功控制方法，是一种以提 高电网电压。
2、合格率为目的的自寻优控制方法。多 级补偿控制器与按九区图方式自动控制的变电 站、线路、台区三级无功补偿装置及电压监测终端 通讯连接，并以动态自寻优多级控制方法，增量式 调节无功补偿装置的九区图电压下限阀值，使各 级无功补偿装置通过就近支援补偿，进一步提高 补偿电容的利用率，达到全网低电压率最低化。按 照本方法进行全网电压无功优化控制，成本低，效 果直接，易于实现，解决了无法自动利用全网无功 补偿装置的剩余资源，进一步降低线损，提高电压 合格率的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说。
3、明书 6 页 附图 1 页 1/2页 2 1.自寻优多级电压无功控制方法，其特征在于： （1）在一个变电站及以下的多条10KV配电线路中，自寻优多级电压无功控制系统按如 下方式配置： 在变电站装设一个多级补偿控制器，在变电站10KV侧装设一个或多个变电站无功 补偿装置，在各条10KV配电线路上装设0到2个线路无功补偿装置，在各条10KV配电线路 台区变压器的0.4kV侧装设1个台区无功补偿装置，在设定的台区变压器的0.4kV侧供电 线路中装设电压监测终端； 多级补偿控制器与变电站无功补偿装置通过现场总线连接和双向通讯，多级补偿控 制器与线路无功补偿装置，台区无功补偿装置以及配电电压监测终端通过。
4、无线通讯连接和 双向通讯； 变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台区无功补偿装置均为按照九区图控制 策略进行电压无功自动控制的无功补偿装置,并接受多级补偿控制器对九区图电压下限 阈值的增量式修改，增量的级差为额定电压的Z%，Z=0.1到1.5； 多级补偿控制器通过通讯方式采集各变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台 区无功补偿装置，配电电压监测终端处的设备运行参数和电网质量参数，特别是电网的电 压； （2）多级补偿控制器通过如下的方法修改各个无功补偿装置九区图控制电压下限阈 值，实现整个变电站以下监测点的低电压率最低化为的多级自寻优控制： 多级补偿控制器采集变电站无功补偿装置，线路无功补偿。
5、装置，台区无功补偿装置， 配电电压监测终端处检测到的电压数据，比较这些监测点的电压是否低于设定的合格电压 下限值； 多级补偿控制器依照就近支援补偿和避免震荡的原则把调整各级无功补偿控制器 九区图电压下限阈值的周期划分成三个时段，T1,T2和T3，其中T1=A*T2，T2=B*T3，T3等于 5到50小时之间，A=5，B=7， T1为变电站无功补偿控制器调整周期，T2为线路无功补偿控 制器调整周期，T3为台区无功补偿调整周期； 多级补偿控制器统计全站的低电压率K LOW ，各配电分支线路的低电压率K i ，i=1到N， N=变电站配电线路分支数；其中： K LOW =K ltal /K tal 。
6、其中：K ltal 为前一个调整周期内全部检测数据的越下限个数； K tal 为前一个调整周期内全部检测数据个数； K i =K ltali /K tali 其中：K ltali 为第i条配电线路前一个调整周期内全部检测数据的越下限个数； K tali 为第i条配电线路前一个调整周期内全部检测数据个数； 第一级自寻优控制方法是：多级补偿控制器按变电站配电线路数N把T3均分成N个 时段，在每个时段结束时依次对各个配电分支所有台区无功补偿装置九区图电压下限阈值 做一级增量式滚动优化调节，以使低电压率趋于最低；记前次统计的K i 为K a ，本次统计的K i 为K b ，修改的方向按照如下规则确定：。
7、当本次低电压率不低于前次低电压率时，不改变增量 的方向，即当KbKa时，增量方向不变，当KbKa时，增量方向改变； 第二级自寻优控制方法是：多级补偿控制器按变电站配电线路分支数N把T2均分成 权 利 要 求 书CN 102651549 A 2/2页 3 N个时段，在每个时段结束时依次对各个配电分支所有线路无功补偿装置九区图电压下限 阈值做一次增量式滚动优化调节，电压下限阀值增加或减少额定电压的Z%，以使低电压率 趋于最低；记前次统计的K i 为K c ，本次统计的K i 为K d ，电压下限阀值修改的方向按照如下 规则确定：当本次低电压率小于等于前次低电压率时，电压增量方向不变，即当K d K。
8、 c 时， 增量方向不变，当K d K c 时，增量方向改变； 第三级自寻优控制方法是：多级补偿控制器每隔T1时间对变电站无功补偿装置九 区图电压下限阈值做一次增量式滚动优化调节，以使低电压率趋于最低；记前次统计的K LOW 为K L1 ，本次统计的K LOW 为K L0 ，修改的方向按照如下规则确定：当本次低电压率小于等于前次 低电压率时，电压增量方向不变，即当K L0 K L1 时，增量方向不变，当K L0 K L1 时，增量方向 改变。 2.根据权利要求1所述的自寻优多级电压无功控制方法，其特征在于：对于原有变电 站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台区无功补偿装置不支持增量式修改九区图电。
9、压下 限阈值，但支持直接参数修改的情况，多级补偿控制器计算各个无功补偿装置的增量，以直 接参数修改的方式，修改其九区图电压下限阈值。 3.根据权利要求1所述的自寻优多级电压无功控制方法，其特征在于：多级补偿控制 器通过人机界面和通讯接口，向管理人员和上位计算机传输全站的低电压率K LOW 数据。 4.根据权利要求1所述的自寻优多级电压无功控制方法，其特征在于：多级补偿控制 器通过人机界面和通讯接口，接受管理人员和上位计算机下达Z，T1，T2，T3，A，B参数，以实 现进一步人为干预的优化。 权 利 要 求 书CN 102651549 A 1/6页 4 自寻优多级电压无功控制方法 技术领域 00。
10、01 本发明属于电网无功补偿领域，涉及农村电网无功补偿方法，特别是一种自寻优 多级电压无功控制方法。 技术背景 0002 现阶段我国农村电网主要结构为：以110kV/10kV或66kV/10kV变电站为供电电 源，通过10kV高压线路将电能送到10kV/0.4kV变电台区，由配电变压器及低压线路将电能 送给终端用户。农村电网有以下几个特点： 1、负荷分散，线路较长，末端用户电压低； 2、负荷的季节性强，农忙时的负荷比农闲时大十几倍； 近年随着农村电网无功补偿建设的不断发展，农村电网已经形成了以下三级无功补偿 方法： 1、变电站集中补偿：在66kV或110kV变电站10kV侧配置电容集中无功补偿。
11、装置，补偿 容量一般为主变容量的15%30%，通常为一组或二组，能够手动或自动投切。通过电容集中 补偿，提供10kV出口处所需无功，保证10kV侧出口处电压在合格范围。 0003 2、10kV线路集中补偿：在10kV高压输电线路上安装集中电容补偿装置，补偿容量 通常为100600kavr，一条10kV线路上通常选择一到二个点进行安装。通过线路补偿，可以 降低线路的电压降。 0004 3、台区分散补偿：在10kV配电台区，0.4kV侧安装自动无功补偿装置，容量通常为 配变容量的10%20%。根据台区0.4kV出口处负荷，自动进行补偿，提高0.4kV侧出口电压。 0005 目前农村电网无功补偿存在。
12、的问题是：各级无功补偿装置均以本地无功补偿资 源、本地电压为控制目标，而各级补偿装置之间没有相互支援，不能充分利用全网无功资 源。经常出现，末端台区无功补偿装置全部投入而出口电压依然低；上级线路和变电站仍有 剩余无功。形成全网无功有剩余，而局部电压偏低的情况，全网资源没有被充分利用。 发明内容 0006 提供一种利用全网无功资源自动寻优的多级电压无功控制方法，最大限度地降低 线损和提高全网电压合格率，适合我国配电网特别是农村配电网变电站以下三级无功补偿 设备的统一管理。 0007 采用的技术方案是： 1、自寻优多级电压无功控制方法，其特征在于： （1）在一个变电站及以下的多条10KV配电线路中。
13、，自寻优多级电压无功控制系统按如 下方式配置： 在变电站装设一个多级补偿控制器，在变电站10KV侧装设一个或多个变电站无功 补偿装置，在各条10KV配电线路上装设0到2个线路无功补偿装置，在各条10KV配电线路 台区变压器的0.4kV侧装设1个台区无功补偿装置，在设定的台区变压器的0.4kV侧供电 说 明 书CN 102651549 A 2/6页 5 线路中装设电压监测终端； 多级补偿控制器与变电站无功补偿装置通过现场总线连接和双向通讯，多级补偿控 制器与线路无功补偿装置，台区无功补偿装置以及配电电压监测终端通过无线通讯连接和 双向通讯； 变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台区无功补偿装置。
14、均为按照九区图控制 策略进行电压无功自动控制的无功补偿装置,并接受多级补偿控制器对九区图电压下限 阈值的增量式修改，增量的级差为额定电压的Z%，Z=0.1到1.5； 多级补偿控制器通过通讯方式采集各变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台 区无功补偿装置，配电电压监测终端处的设备运行参数和电网质量参数，特别是电网的电 压； （2）多级补偿控制器通过如下的方法修改各个无功补偿装置九区图控制电压下限阈 值，实现整个变电站以下监测点的低电压率最低化为的多级自寻优控制： 多级补偿控制器采集变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台区无功补偿装置， 配电电压监测终端处检测到的电压数据，比较这些监测点的电压。
15、是否低于设定的合格电压 下限值； 多级补偿控制器依照就近支援补偿和避免震荡的原则把调整各级无功补偿控制器 九区图电压下限阈值的周期划分成三个时段，T1,T2和T3，其中T1=A*T2，T2=B*T3，T3等于 5到50小时之间，A=5，B=7， T1为变电站无功补偿控制器调整周期，T2为线路无功补偿控 制器调整周期，T3为台区无功补偿调整周期； 多级补偿控制器统计全站的低电压率K LOW ，各配电分支线路的低电压率K i ，i=1到N， N=变电站配电线路分支数；其中： K LOW =K ltal /K tal 其中：K ltal 为前一个调整周期内全部检测数据的越下限个数； K tal 为前。
16、一个调整周期内全部检测数据个数； K i =K ltali /K tali 其中：K ltali 为第i条配电线路前一个调整周期内全部检测数据的越下限个数； K tali 为第i条配电线路前一个调整周期内全部检测数据个数； 第一级自寻优控制方法是：多级补偿控制器按变电站配电线路数N把T3均分成N个 时段，在每个时段结束时依次对各个配电分支所有台区无功补偿装置九区图电压下限阈值 做一级增量式滚动优化调节，以使低电压率趋于最低；记前次统计的K i 为K a ，本次统计的K i 为K b ，修改的方向按照如下规则确定：当本次低电压率不低于前次低电压率时，不改变增量 的方向，即当KbKa时，增量方向不。
17、变，当KbKa时，增量方向改变； 第二级自寻优控制方法是：多级补偿控制器按变电站配电线路分支数N把T2均分成 N个时段，在每个时段结束时依次对各个配电分支所有线路无功补偿装置九区图电压下限 阈值做一次增量式滚动优化调节，电压下限阀值增加或减少额定电压的Z%，以使低电压率 趋于最低；记前次统计的K i 为K c ，本次统计的K i 为K d ，电压下限阀值修改的方向按照如下 规则确定：当本次低电压率小于等于前次低电压率时，电压增量方向不变，即当K d K c 时， 增量方向不变，当K d K c 时，增量方向改变； 第三级自寻优控制方法是：多级补偿控制器每隔T1时间对变电站无功补偿装置九 说 明。
18、 书CN 102651549 A 3/6页 6 区图电压下限阈值做一次增量式滚动优化调节，以使低电压率趋于最低；记前次统计的K LOW 为K L1 ，本次统计的K LOW 为K L0 ，修改的方向按照如下规则确定：当本次低电压率小于等于前次 低电压率时，电压增量方向不变，即当K L0 K L1 时，增量方向不变，当K L0 K L1 时，增量方向 改变； 2、对于原有变电站无功补偿装置，线路无功补偿装置，台区无功补偿装置不支持增量 式修改九区图电压下限阈值，但支持直接参数修改的情况，多级补偿控制器计算各个无功 补偿装置的增量，以直接参数修改的方式，修改其九区图电压下限阈值。 0008 3、多级。
19、补偿控制器通过人机界面和通讯接口，向管理人员和上位计算机传输全站 的低电压率K LOW 数据。 0009 4、多级补偿控制器通过人机界面和通讯接口，接受管理人员和上位计算机下达的 Z，T1，T2，T3，A，B等参数，以实现进一步人为干预的优化。 0010 按照本发明提供的利用全网无功资源自动寻优控制的多级电压无功控制方 法，改变了各级无功补偿装置均以本地无功资源、本地电压为控制目标，而各级补偿装 置之间没有相互支援，不能充分利用全网无功资源的状况，解决了无法自动利用全网无功 补偿装置的剩余资源，进一步降低线损，提高电压合格率的问题。 0011 按照本方法进行全网无功优化，成本低，效果直接，易于。
20、实现，只需配置多级补偿 控制器，并与三级无功补偿装置通讯，就可以实现全网自动寻优控制的多级电压无功控制， 提高和保持全网电压合格率。 0012 附图说明 图1是本发明的一种实施例结构示意图。 具体实施方式 0013 一种自寻优多级电压无功控制方法，以一个典型变电站及以下配电网为例。配置 一台多级补偿控制器，对各级无功补偿装置的电压下限进行调节,各级无功补偿装置随时 根据新的电压调整范围，对本地无功做出优化调节，使得全网无功得到充分利用，降低全网 低电压率。 0014 全网配置：66kV/10kV变电站有2条10kV配电线路。在变电站B1安装有变电站 无功补偿装置B2和多级补偿控制器B3。 00。
21、15 第一条10KV配电线路X1上分别安装有线路补偿装置X11、台区无功补偿装置 X12、台区无功补偿装置X13、台区无功补偿装置X14和低压监测装置X15。 0016 第二条10KV配电线路X2上分别安装有线路补偿装置X21、线路补偿装置X22、台 区无功补偿装置X23、台区无功补偿装置X24、台区无功补偿装置X25和低压监测装置X26。 0017 多级补偿控制器B3通过485通讯接口与该变电站设置的变电站无功补偿装置B2， 通过无线公网同线路和台区无功补偿装置及低电压监测装置进行通讯，实现接收各级无功 补偿装置及低电压监测终端的信息和发电压下限阀值的通讯功能。 0018 给多级补偿控制器B。
22、3设自寻优控制参数A=5，B=7，T3=12，则T2=84，T1=420，配电 线路数N=2，T3/N=6，即设定每隔6小时多级补偿控制器对台区无功补偿装置电压下限阀值 进行一次调整，T2/N=42，即设定则每隔42小时多级补偿控制器对线路无功补偿装置电压 下限阀值进行一次调整，每隔420小时，多级补偿控制器对变电站无功补偿装置电压下限 说 明 书CN 102651549 A 4/6页 7 阀值进行一次调整。 0019 给多级补偿控制器B3设增量的级差参数Z%=1%。 变电站、线路、台区无功补偿装置九区图电压无功设置如下表： 某时刻，各级无功补偿装置均达到调整电压下限阀值的时各无功补偿装置及低。
23、电压监 测装置采集到的电压和无功情况如下表： 这时，台区无功补偿装置X14处和第一低电压监测装置X15处的电压分别为0.378（KV） 和0.36(KV),低于合格电压下限0.38(KV),越下限。统计的全网电压 合格率K LOW =99.4%。 0020 多级补偿控制器B3陆续按以下策略进行调整。 0021 （1）、台区无功补偿装置X12处：前次低电压率ka=1%本次低电压率kb=0.8%， 前次策略为升压，本次维持升压策略，调整X12电压下限阀值增加额定电压1%，即 0.388+1%*0.4=0.392； 台区无功补偿装置X13处：前次低电压率k a =0.8%本次低电压率k b =0.9。
24、%， 前次策略为升压，本次改为降压策略，调整X14电压下限阀值增加额定电压1%，即 0.388+1%*0.4=0.392； 线路补偿装置X11处：本次低电压率kd=0.6%前次低电压率kc=0.7%，前次策略为升 压，本次维持升压策略，调整X11电压下限阀值增加额定电压1%，即10.1+10*0.01=10.2； 台区无功补偿装置X23处，前次低电压率k a =0.6%本次低电压率k b =0.8%， 前次策略为升压，本次改为降压策略，调整X23电压下限阀值减少额定电压1%，即 0.396-1%*0.4=0.392； 台区无功补偿装置X24处，前次低电压率k a =0.7%本次低电压率k b 。
25、=0.8%， 前次策略为升压，本次改为降压策略，调整X24电压下限阀值减少额定电压1%，即 0.396-1%*0.4=0.392； 台区无功补偿装置X25处，前次低电压率k a =0.7%本次低电压率k b =0.8%， 前次策略为升压，本次维持升压策略，调整X25电压下限阀值增加额定电压1%，即 0.388+1%*0.4=0.392； 线路补偿装置X21处：本次低电压率kd=0.5%前次低电压率kc=0.7%，前次策略为升 压，本次维持升压策略，调整X21电压下限阀值增加额定电压1%，即10.1+10*0.01=10.2； 线路补偿装置X22处：本次低电压率kd=0.65%前次低电压率kc=。
26、0.8%，前次策略为升 压，则本次维持升压策略，调整X22电压下限阀值增加额定电压1%，即10.1+10*0.01=10.2； 变电站无功补偿装置B2处：本次低电压率k L0 =0.6%前次低电压率k L1 =0.75%，前次策 略为升压，本次维持升压策略，调整B2电压下限阀值增加额定电压1%，即 10.1+10*0.01=10.2； 调整后，各级补偿装置及电压监测终端采集到的电压和无功情况如下表： 通过以上调节，台区无功补偿装置X13处电压升高，不再越下限；低压监测装置X15处 的电压有升高。统计的全网电压合格率由原来的99.4%，提高到99.5%。 0022 本系统根据全网无功和电压的变化，在各级无功补偿装置自动调控的基础上，多 说 明 书CN 102651549 A 6/6页 9 级补偿控制器根据全网及各个分支的电压、无功和无功补偿装置的调控情况，增量式逐级 调节各无功补偿装置的九区图电压下限阈值，使全网低电压率逐渐变低，并动态跟踪自优 化调整，实现充分利用全网无功，保持全网电压合格率为最高的目标。适合我国配电网特别 是农村配电网变电站以下三级无功补偿设备的统一管理。 说 明 书CN 102651549 A 1/1页 10 图1 说 明 书 附 图CN 102651549 A 10 。