具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在配网中，为了补偿动态负荷的不平衡，消除不平衡负荷在电力系统中造成的有害电流，同时对负荷所需要的无功功率进行快速补偿，以提高系统功率因数，对此，本发明实施例提供了一种配网动态无功补偿方法。

具体地，如图1所示，本实施例所提供的配网动态无功补偿方法包括下述步骤：

S1：构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络。

所述无功补偿装置具体包括零序电流补偿网络和负序电流补偿网络，用于对三相四线制和星型接法下的三相不平衡负荷进行无功补偿，其中，每一个补偿网络分别对应一个无功补偿装置。

S2：利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量。

对称分量法广泛应用于三相交流电参量的不对称程度分析中，是电力系统短路电流计算的基本方法，其目的是将一组不对称的ABC三相的量变换为三组各自对称的三相相量，所述三相相量分别称为正序、负序和零序量。

在本实施例中，可利用对称分量法分别将配网负荷电流、零序电流补偿网络和负序电流补偿网络的电流分解为正序电流分量、负序电流分量及零序电流分量。

具体地，零序电流补偿网络参照图2，在零序电流补偿网络中，电力系统的三相电压完全对称，故有其中，因此，配网负荷三相电流可表示为下式：

进一步地，可根据对称分量法将配网负荷三相电流转换为基于正序分量I₁、负序分量I₂及零序分量I₀的表示形式：

由上述公式可得到配网负荷电流的正序分量负序分量及零序分量分别表示为：

同理，基于上述推导方式可得到零序电流补偿网络的电流的正序分量负序分量及零序分量具体表示为：

负序电流补偿网络参照图3，对于负序电流补偿网络，其中的两相电流表示为：

由于三角形接法的负序电流补偿网络中不存在零序电流，因此可推导出负序电流的各分量为：

S3：根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量，确定配网三相平衡的条件集，所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件。

电力系统正常运行时，可认为是三相对称的，即各元件的三相电压、电流大小相等，相与相间的相位差也相等，且具有正弦波形和正常相序；当电力系统配网中发生三相不平衡时，所产生的不对称电流量可通过对称分量法分解为三个分量，并基于配网三相平衡时电流对称的原则进行分析，进而得到配网三相平衡的条件集。

具体地，首先可根据配网负荷电流和零序电流补偿网络对应的零序电流分量，确定配网三相平衡的零序电流平衡条件。

可以理解的是，由于三角形接法的负序电流补偿网络线电流不产生零序分量，因此，只要星形接法的零序电流补偿网络与正序网络抵消，即满足电力系统配网的零序电流即可达到平衡，具体地，零序电流平衡条件推导得：

对于配网三相平衡的条件集中的负序电流平衡条件，可根据配网负荷电流、零序电流补偿网络及负序电流补偿网络所对应的负序电流分量进行确定。

具体地，当负序电流补偿网络、零序电流补偿网络以及系统的负序电流相互抵消时(即时)，电力系统的负序电流达到平衡，因此，负序电流平衡条件表示为：

为了提高电力系统的功率因素，本实施例需对无功功率进行补偿，以确保系统的正序电流为纯有功功率，此时系统正序电流的虚部的总和为零；因此，可根据配网负荷电流、零序电流补偿网络及负序电流补偿网络所对应的正序电流分量，确定配网三相平衡的正序电流平衡条件，具体可表示为：

上述正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件可进一步化简，得到下述配网三相平衡的条件集方程组：

上述方程组中有五个等式，但共有和六个未知变量，因此存在无穷多组解，即：在该补偿方案下，各相补偿网络存在多种情况可满足补偿要求。

可以理解的是，在零序补偿网络中，共有三个未知变量，而零序电流平衡条件中仅有两个方程，且均与负序电流补偿网络对应的参数无关联；因此，当变量均确定时，在负序补偿网络中就有和三个未知变量，而正序电流平衡条件和负序电流平衡条件中有三个方程，因而和可唯一确定。

基于上述分析，在一个具体实施例中，设变量为已知变量，则其它五个参数就可确定为：

可以理解的是，当配网三相平衡的条件集均满足时，不平衡负荷的无功电流即可完全补偿。

S4：基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数，得到无功补偿量；根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。

在本实施例中，所述无功补偿装置的无功容量优化函数具体包括：最小化无功补偿装置的无功容量。

考虑多数补偿场合对无功补偿装置的无功容量要求很大，从而导致无功补偿装置的设计难度和经济成本均增大，补偿效果降低；对此，本发明实施例将无功补偿装置的无功容量作为优化目标，实现在达到目标补偿效果的前提下，无功补偿装置的容量最小。

具体地，可设置总无功容量最小作为优化目标，并定义无功补偿装置的无功容量优化函数F：

具体地，F表示两个补偿网络中六个未知变量( 和)矢量和的平分。

在一个实施例中，为使F取最小值，可假设为已知，此时F是关于的常数，其求导结果为零，且F中的其他未知变量可使用含的已知量表示，因此，令可得：

进一步地，将变量代入函数F中，可得到在无功容量最优条件下的无功补偿量，具体表示为补偿电纳公式：

为了简化计算，可将上述公式转换为功率表示形式：

上述实施例所提供的配网动态无功补偿方法通过将无功补偿装置对应的无功补偿网络接入配网中，以进行零序电流补偿和负序电流补偿，可有效消除零序电流对系统设备的不良影响，实现电力系统无功功率的快速调节。

参照图4，第二方面，本发明一个实施例还提供一种配网动态无功补偿装置，包括构建模块101、分解模块102、第一计算模块103和第二计算模块104。

构建模块101用于构建无功补偿装置所对应的无功补偿网络。

分解模块102用于利用对称分量法得到所述无功补偿网络的电流各分量以及配网负荷电流各分量。

第一计算模块103用于根据所述无功补偿网络的电流各分量和所述配网负荷电流各分量，确定配网三相平衡的条件集，所述条件集合包括正序电流平衡条件、负序电流平衡条件以及零序电流平衡条件。

第二计算模块104用于基于所述条件集求解所述无功补偿装置的无功容量优化函数，得到无功补偿量；根据所述无功补偿量对配网进行无功补偿。

上述装置内的各模块之间信息交互、执行过程等内容，由于与本发明第一方面提供的配网动态无功补偿方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方法的目的。

第三方面，本发明提供一种数据处理设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序，所述程序由所述处理器执行，使得所述数据处理设备执行第一方面所述的配网动态无功补偿方法。

第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述第一方面所述的配网动态无功补偿方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可监听存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。