一种高压电网变电站电压无功变量的控制方法

摘要

本发明属于电力系统电压及无功控制技术领域，具体涉及一种高压电网变电站电压无功变量的控制方法。该方法包括以下步骤：A.确定变压器元件的适用条件；B.建立所述变压器元件的数学模型；C.取所述数学模型中的数学表达式化简结果；D.确定变电站电压无功变量并计算无功变量相互关系；E.确定所述变电站电压无功变量的控制范围；F.提出所述变电站电压无功变量的控制策略。本发明提供的控制方法具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理的优点，具有较高的实用价值和良好的市场前景。

主权项

一种高压电网变电站电压无功变量的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括下述步骤：A、确定变压器元件的适用条件；B、建立所述变压器元件的数学模型；C、取所述数学模型中的数学表达式化简结果；D、确定变电站电压无功变量并计算无功变量相互关系；E、确定所述变电站电压无功变量的控制范围；F、提出所述变电站电压无功变量的控制策略；步骤A中所述变压器元件的适用条件包括不计变压器元件功率损耗和计及变压器元件的标准变比；步骤B中所述变压器元件采用下述数学表达式的数学模型：变压器元件的高压侧有功功率表达式（1）、高压侧无功功率表达式（2）、中压侧有功功率表达式（3）和中压侧无功功率表达式（4）：$P_1=\frac{U_1{U}_0}{X_1}\sin {\delta }_1;---\left(1\right)$$Q_1=\frac{{U_1^2-U}_1{U}_0\cos {\delta }_1}{X_1};---\left(2\right)$$P_2=\frac{U_2{U}_0}{X_2}\sin {\delta }_2;---\left(3\right)$$Q_2=\frac{U_2{U}_0\cos {\delta }_2-U_2^2}{X_2};---\left(4\right)$其中：P₁‑三绕组变压器高压侧有功功率；Q₁‑三绕组变压器高压侧无功功率；P₂‑三绕组变压器低压侧有功功率；Q₂‑三绕组变压器低压侧无功功率；U₁‑三绕组变压器高压侧电压；U₂‑三绕组变压器中压侧电压；U₀‑三绕组变压器中性点电压；δ₁‑中性点相对高压侧电压相角差；δ₂‑中性点相对中压侧电压相角差；X₁‑变压器元件高压侧漏电抗；X₂‑变压器元件中压侧漏电抗；由所述表达式（1）‑（4）得到表达式（5）和（6）：$U_0^2=\frac{P_1^2{X}_1^2+{(U_1^2-Q_1{X}_1)}^2}{U_1^2};---\left(5\right)$$U_0^2=\frac{P_2^2{X}_2^2+{(U_2^2+Q_2{X}_2)}^2}{U_2^2};---\left(6\right)$化简所述表达式（5）和（6）分别有下述表达式（7）和（8）：$U_0^2\approx \frac{K^2{(U_1^2-Q_1{X}_1)}^2}{U_1^2};---\left(7\right)$U₀≈U₂；    （8）其中：K‑系数在1～1.03之间；当变压器元件负载率为0%～50%时，取系数K=1；当变压器元件负载率为50%～80%，K=1.01；当变压器元件负载率在>80%，系数K=1.02；所述步骤D中，所述无功变量包括三绕组变压器高压侧电压U₁、三绕组变压器中压侧电压U₂和三绕组变压器高压侧无功功率Q₁；计算所述无功变量相互关系如下：$U_2=\frac{K(U_1^2-Q_1{X}_1)}{U_1};---\left(9\right)$所述步骤E中，确定三绕组变压器高压侧无功功率Q₁控制范围的方法如下：Ⅰ、所述三绕组变压器高压侧无功功率Q₁控制范围由两条斜线界定：一条斜线由两个端点Q″_1max和Q'_1max确定；另一条斜线由两个端点Q″_1min和Q'_1min确定；或Ⅱ、所述三绕组变压器高压侧无功功率Q₁控制范围边界是与三绕组变压器中压侧电压U₂边界线垂直的两条直线，分别为和即九区图的Q₁控制范围边界曲线；其中：Q″_1max‑U₁取控制上限值时与U₂取控制上限值交点的Q₁控制范围最大阈值；Q'_1max‑U₁取控制上限值时与U₂取控制下限值交点的Q₁控制范围最大阈值；Q″_1min‑U₁取控制下限值时与U₂取控制上限值交点的Q₁控制范围最小阈值；Q'_1min‑U₁取控制下限值时与U₂取控制下限值交点的Q₁控制范围最小阈值；‑由无功分层分区要求确定的与U₂边界垂直的控制范围最大阈值直线；‑由无功分层分区要求确定的与U₂边界垂直的控制范围最小阈值直线；所述Q″_1max、Q'_1max、Q″_1min和Q'_1min的表达式分别如下：$Q_{1\max }^{\prime }=\frac{{\mathrm{KU}}_{1\max }^2-U_{1\max }{U}_{2\min }}{{\mathrm{KX}}_1};---\left(10\right)$$Q_{1\max }^{\prime \prime }=\frac{{\mathrm{KU}}_{1\max }^2-U_{1\max }{U}_{2\max }}{{\mathrm{KX}}_1};---\left(11\right)$$Q_{1\min }^{\prime }=\frac{{\mathrm{KU}}_{1\min }^2-U_{1\min }{U}_{2\min }}{{\mathrm{KX}}_1};---\left(12\right)$$Q_{1\min }^{\prime \prime }=\frac{{\mathrm{KU}}_{1\min }^2-U_{1\min }{U}_{2\max }}{{\mathrm{KX}}_1};---\left(13\right)$步骤F中，根据无功边界与电压关系的表达式（10）‑（13），提出十三区图电压无功变量的控制策略；根据十三区图，结合无功分层分区要求和避免无功补偿设备反复投切问题，提出十一区图电压无功变量的控制策略。