[发明专利]电压约束及线损优化的10千伏架空线单点无功补偿法

说明书

为维持10千伏架空线末端电压的安全水平并优化降低线损，且节省设备投资和运行、维护的工作量，本发明“电压约束及线损优化的10千伏架空线单点无功补偿法”，提出了一种在10千伏架空线路上进行单点自动无功补偿的方法。通过分析出线功率、补偿点位置及补偿量与线路压降的关系，得到了电压约束方程；结合降损函数，构建了相关的拉格朗日函数，并采用条件极值算法，得到了台区负荷均衡分布下的无功补偿点位置及补偿量的确定方法；针对实际线路台区负荷分布不均衡的情况，提出了补偿点位置修正方法和相应的补偿方法。电网中10千伏线路数量巨大，电压和线损问题突出，本申请发明具有较大的工程价值和广阔的市场前景。

技术领域

配电网电压安全性分析，配电网运行与规划。

背景技术

我国10千伏配电网，由于其线路广泛采用树干布线方式，线路分支线众多，实际线损率远高于线损标准。并且，随着负荷增长，供电半径过长的10千伏线路，其末端电压容易低于安全下限值。通过在10千伏架空线路上添加无功补偿设备，既可以提升末端电压，也可降低线路损耗。

目前的工程方法一般是在10千伏架空线路的台区变低压侧安装无功补偿装置，以提高台区负荷功率因数，减小10千伏线路无功传输。但是，地区级供电公司的10千伏架空线路至少有几百条，台区变的数量多达50倍以上。为限制成本，大多台区变的无功补偿装置为手动切换装置。实际调研发现，由于台区日负荷的随机性大，无功补偿需频繁投切，运行、维护工作量超大，故实际投运的装置数量非常少。不仅经济性差，维持电压安全水平和降低线损的效果也不理想。另外，根据线路功率传输原理，即使台区负荷基本为有功，10千伏线路仍然需要从首端注入无功，且随着有功负荷增大而增大。

本发明的思路在10千伏架空线路上选定某个位置，装设单台自动无功补偿装置，设定补偿控制方法，以维持末端电压安全水平并优化降低线损(即“保压”、“降损”)，同时节省设备总投资和运行、维护的工作量。

其实，“10千伏线路单点无功补偿降损”的研究和实践早已存在。但由于理论上的障碍，即10千伏线路末端电压分析困难，此前方法在线损优化的同时，一般无法兼顾保持末端电压安全水平。

本人2018年申请的发明专利(申请号：201810765407.1)”，提出了“基于线路压降力矩模型的10千伏线路电压快速估算方法”。在此基础上，本发明方法提出了“电压约束及线损优化的10千伏架空线单点无功补偿法”。

发明内容

为维持10千伏架空线末端电压的安全水平并优化降低线损，且节省设备投资和运行、维护的工作量，本发明“电压约束及线损优化的10千伏架空线单点无功补偿法”，提出了一种在10千伏架空线路上进行单点自动无功补偿的方法。通过分析出线功率、补偿点位置及补偿量与线路压降的关系，得到了电压约束方程；结合线损函数，构建了相关的拉格朗日函数，并采用条件极值算法，得到了台区负荷均衡分布下的无功补偿点位置及补偿量的确定方法；针对实际线路台区负荷分布不均衡的情况，提出了补偿点位置修正方法和相应的补偿方法。

附图说明

图1负荷均衡分布下的10千伏架空线路简化模型

图2单点无功补偿后的10千伏架空线路简化模型

具体实施方式

1.单点无功补偿后10千伏架空线路的降损率

1.1负荷均匀分布下的10千伏架空线路线损

与输电线路不完全不同，10千伏线路还具有母线的功能，其上分布着众多台区负荷。假设台区负荷均衡分布，且为负荷均衡分布下的10千伏架空线路简化模型如图 1所示。图1中，线路总长为Lkm，阻抗Z_L＝R_L+jX_L；首端出线总功率为该线路线损为ΔP_L。