一种煤矿供电系统无功补偿方法与流程

1.本发明涉及供电系统无功补偿技术领域，具体而言，涉及一种煤矿供电系统无功补偿方法。


背景技术：

2.煤矿井下负荷分散，并且移动变压器、电动机负荷居多，运行时的功率因数较低，除了线损较大外、电压损失也较大，往往引发电动启动困难。无功补偿是提高供电系统功率因数，降低电压损失、降低线损的有效的技术手段。
3.有些煤矿在地面10kv（6kv）母线上安装了集中式的无功补偿设备，个别煤矿还在井下零星安装了隔爆型无功补偿设备，虽然安装了无功补偿设备，但是无功补偿设备的安装位置和安装数量等是否是较优或最优策略，不得而知，则可能存在无功补偿设备过多而成本较高，或者过少而无法满足相应的无功补偿效果的问题，也就是说，现有技术还没有实现无功补偿优化的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种煤矿供电系统无功补偿方法，以解决煤矿供电系统无功补偿优化问题。
5.本发明实施例提供一种煤矿供电系统无功补偿方法，应用于煤矿供电系统，所述方法包括以下步骤：绘制待优化回路的无功功率曲线；根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线；根据所述理想补偿曲线制定补偿策略。
6.可选地，所述绘制待优化回路的无功功率曲线步骤之前，包括以下步骤：周期性获取所述供电系统的有功电量和无功电量；根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路；其中，预设周期为小于1小时的周期值。
7.可选地，所述根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路，包括以下步骤：根据所述有功电量和所述无功电量，计算得到日有功电量和日无功电量；其中，所述日有功电量为所述有功电量一年中每日平均值，所述日无功电量为所述无功电量一年中每日平均值。
8.可选地，所述根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路，还包括以下步骤：根据所述日有功电量和所述日无功电量，计算得到第一功率因数；根据所述有功电量，得到平均有功电量；判断回路中所述第一功率因数是否低于第一预设功率因数，且所述回路在典型日
中所述平均有功电量是否大于预设有功电量，若是，则确定所述回路为所述待优化回路；其中，所述典型日为所述回路中一年内日有功电量最大的日期。
9.可选地，所述第一功率因数的计算公式，包括：；其中，为所述第一功率因数；为所述日有功电量；为所述日无功电量。
10.可选地，所述绘制待优化回路的无功功率曲线，包括以下步骤：周期性获取无功功率；根据所述无功功率，绘制所述典型日的待优化回路的所述无功功率曲线；其中，所述无功功率曲线的横坐标为时间，所述无功功率曲线的纵坐标为无功功率值。
11.可选地，所述根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，包括以下步骤：绘制所述理想补偿曲线为阶梯状，且所述理想补偿曲线的坐标点的纵坐标不高于所述无功功率曲线的坐标点的纵坐标。
12.可选地，所述根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，还包括以下步骤：周期性获取所述有功功率；计算得到所述理想补偿曲线的坐标点的纵坐标和所述无功功率曲线的坐标点的纵坐标的差值；根据所述差值和所述有功功率，计算得到第二功率因数；判断所述第二功率因数是否大于等于第二预设功率因数，若是，则所述理想补偿曲线满足无功补偿要求。
13.可选地，所述第二功率因数的计算公式，包括：；其中，cos为所述第二功率因数；p为所述有功功率；
∆
q为所述差值。
14.可选地，所述根据所述理想补偿曲线制定补偿策略，包括以下步骤：根据所述理想补偿曲线的梯度变化次数，确定补偿电容器组的数量；根据所述理想补偿曲线的梯度变化值，确定所述补偿电容器组的补偿容量。
15.与现有技术相比，本发明所提供的煤矿供电系统无功补偿方法具有的有益效果在于：本发明实施例提供的煤矿供电系统无功补偿方法，绘制待优化回路的无功功率曲线，确定待优化回路的无功功率变化；根据无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，便于后续制定补偿策略；根据理想补偿曲线制定补偿策略，实现煤矿供电系统无功补偿优化，以安装最少、容量最适宜的无功补偿设备实现整个供电系统最优的无功调节。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中，煤矿供电系统无功补偿方法的示意性流程图；图2为本发明实施例中，待优化回路包括无功功率曲线、理想补偿取向和补偿后无功率曲线的示意图。
具体实施方式
18.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
19.本发明实施例提供一种煤矿供电系统无功补偿方法，应用于煤矿供电系统，上述方法包括以下步骤：s110，绘制待优化回路的无功功率曲线；s120，根据所无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线；s130，根据理想补偿曲线制定补偿策略。
20.本发明实施例提供的煤矿供电系统无功补偿方法，绘制待优化回路的无功功率曲线，确定待优化回路的无功功率变化；根据无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，为后续制定补偿策略制定提供依据；根据理想补偿曲线制定补偿策略，确定无功补偿设备数量和位置，进行无功补偿设备的采购和部署，既不进行无畏的无功补偿设备投资，又能起到煤矿供电系统功率因数最佳的效果，实现煤矿供电系统无功补偿优化。
21.本发明实施例中，上述步骤s110之前，包括以下步骤：s140，周期性获取供电系统的有功电量和无功电量；s150，根据有功电量和无功电量，确定待优化回路；其中，预设周期为小于1小时的周期值。
22.如此，周期性获取供电系统的有功电量和无功电量，以便根据有功电量和无功电量，确定待优化回路。
23.需要说明的是，预设周期可以为5分钟，15分钟，30分钟等小于1小时的周期值，优选值为5分钟。
24.本发明实施例中，上述步骤s150，包括以下子步骤：s1502，根据有功电量和无功电量，计算得到日有功电量和日无功电量；其中，日有功电量为有功电量一年中每日平均值，日无功电量为无功电量一年中每日平均值。
25.如此，根据有功电量和无功电量，计算得到日有功电量和日无功电量，便于后续计算第一功率因数。
26.需要说明的是，根据有功电量和无功电量可以计算得到每小时平均有功电量、每日平均有功电量、每月平均有功电量和每年平均有功电量。
27.本发明实施例中，上述步骤s114，还包括以下子步骤：s1504，根据日有功电量和日无功电量，计算得到第一功率因数；s1506，根据有功电量，得到平均有功电量；s1508，判断回路中第一功率因数是否低于第一预设功率因数，且回路在典型日中
平均有功电量是否大于预设有功电量，若是，则确定回路为待优化回路；其中，典型日为回路中一年内日有功电量最大的日期。
28.如此，根据日有功电量和日无功电量，计算得到第一功率因数；根据有功电量，得到平均有功电量；通过判断回路中日平均功率因数是否低于预设功率因数，且回路中典型日有功电量平均值是否大于预设有功电量，确定需要进行优化的回路。
29.本发明实施例中，上述第一功率因数的计算公式，包括：；其中，为第一功率因数；为日有功电量；为日无功电量。
30.如此，提供一种第一功率因数的计算方法，计算得到第一功率因数。
31.本发明实施例中，上述步骤s110，包括以下子步骤：s112，周期性获取无功功率；s114，根据无功功率，绘制典型日的待优化回路的无功功率曲线；其中，无功功率曲线的横坐标为时间，无功功率曲线的纵坐标为无功功率值。
32.如此，提供一种绘制无功功率曲线的具体方法，以实现准确全面的绘制典型日无功功率曲线。
33.本发明实施例中，上述步骤s120，包括以下子步骤：s1202，绘制理想补偿曲线为阶梯状，且理想补偿曲线的坐标点的纵坐标不高于无功功率曲线的坐标点的纵坐标。
34.如此，提供一种绘制理想补偿曲线的方法，绘制理想补偿曲线为阶梯状且理想补偿曲线的坐标点的纵坐标不高于无功功率曲线的坐标点的纵坐标，以便于后续制定补偿策略，确定最少的电容组数。
35.本发明实施例中，上述步骤s120，还包括以下字步骤：s1204，周期性获取有功功率；s1206，计算得到理想补偿曲线的坐标点的纵坐标和无功功率曲线的坐标点的纵坐标的差值；s1208，根据差值和有功功率，计算得到第二功率因数；s1210，判断第二功率因数是否大于等于第二预设功率因数，若是，则理想补偿曲线满足无功补偿要求。
36.如此，通过周期性获取有功功率；计算得到理想补偿曲线的坐标点的纵坐标和无功功率曲线的坐标点的纵坐标的差值；根据差值和有功功率，计算得到第二功率因数；判断第二功率因数是否大于等于第二预设功率因数，确定理想补偿曲线是否符合无功补偿要求，进而得到满足无功补偿要求的电容组容量。
37.示例性地，上述第二预设功率因数可设为不低于0.95的值，以获取更优的无功补偿效果。
38.本发明实施例中，上述第二功率因数的计算公式，包括：；其中，cos为第二功率因数；p为有功功率；
∆
q为差值。
39.如此，提供一种第二功率因数的计算方法，计算得到第二功率因数。
40.本发明实施例中，上述步骤s130，包括以下子步骤：s1302，根据理想补偿曲线的梯度变化次数，确定补偿电容器组的数量；s1304，根据理想补偿曲线的梯度变化值，确定补偿电容器组的补偿容量。
41.如此，提供一种制定补偿策略的具体方法，实现回路的无功补偿优化，以安装最少、容量最适宜的无功补偿设备实现整个供电系统最优的无功调节。
42.下面结合附图对本发明实施例的系统结构或使用方法进一步进行说明：示例性地，如图2所示，根据无功功率曲线，绘制理想补偿曲线为阶梯状且理想补偿曲线的坐标点的纵坐标不高于无功功率曲线的坐标点的纵坐标，通过通过判断第二功率因数是否大于等于第二预设功率因数，确定理想补偿曲线平行于横坐标轴的曲线段的纵坐标值，进而确定最大补偿容量为400kvar；根据理想补偿曲线梯度变化次数，确定补偿的电容器组可分为三组；根据理想补偿曲线平行于横坐标轴的各个曲线段的纵坐标值，确定电容组两组为100kvar、一组为200kvar，根据无功功率曲线和理想补偿曲线，得到补偿后无功功率曲线，上述补偿后无功功率曲线的最大值小于100kvar，可判断满足补偿优化效果。
43.当然，本领域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度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
44.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且 还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
45.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

技术特征：
1.一种煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，应用于煤矿供电系统，所述方法包括以下步骤：绘制待优化回路的无功功率曲线；根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线；根据所述理想补偿曲线制定补偿策略。2.根据权利要求1所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述绘制待优化回路的无功功率曲线步骤之前，包括以下步骤：周期性获取所述供电系统的有功电量和无功电量；根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路；其中，预设周期为小于1小时的周期值。3.根据权利要求2所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路，包括以下步骤：根据所述有功电量和所述无功电量，计算得到日有功电量和日无功电量；其中，所述日有功电量为所述有功电量一年中每日平均值，所述日无功电量为所述无功电量一年中每日平均值。4.根据权利要求3所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述根据所述有功电量和所述无功电量，确定所述待优化回路，还包括以下步骤：根据所述日有功电量和所述日无功电量，计算得到第一功率因数；根据所述有功电量，得到平均有功电量；判断回路中所述第一功率因数是否低于第一预设功率因数，且所述回路在典型日中所述平均有功电量是否大于预设有功电量，若是，则确定所述回路为所述待优化回路；其中，所述典型日为所述回路中一年内日有功电量最大的日期。5.根据权利要求4所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述第一功率因数的计算公式，包括：；其中，为所述第一功率因数；为所述日有功电量；为所述日无功电量。6.根据权利要求4所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述绘制待优化回路的无功功率曲线，包括以下步骤：周期性获取无功功率；根据所述无功功率，绘制所述典型日的待优化回路的所述无功功率曲线；其中，所述无功功率曲线的横坐标为时间，所述无功功率曲线的纵坐标为无功功率值。7.根据权利要求1所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，包括以下步骤：绘制所述理想补偿曲线为阶梯状，且所述理想补偿曲线的坐标点的纵坐标不高于所述无功功率曲线的坐标点的纵坐标。8.根据权利要求7所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述根据所述无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线，还包括以下步骤：周期性获取所述有功功率；
计算得到所述理想补偿曲线的坐标点的纵坐标和所述无功功率曲线的坐标点的纵坐标的差值；根据所述差值和所述有功功率，计算得到第二功率因数；判断所述第二功率因数是否大于等于第二预设功率因数，若是，则所述理想补偿曲线满足无功补偿要求。9.根据权利要求8所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述第二功率因数的计算公式，包括： ；其中，cos为所述第二功率因数；p为所述有功功率；
∆
q为所述差值。10.根据权利要求7所述的煤矿供电系统无功补偿方法，其特征在于，所述根据所述理想补偿曲线制定补偿策略，包括以下步骤：根据所述理想补偿曲线的梯度变化次数，确定补偿电容器组的数量；根据所述理想补偿曲线的梯度变化值，确定所述补偿电容器组的补偿容量。

技术总结
本发明涉及供电系统无功补偿技术领域，具体而言，涉及一种煤矿供电系统无功补偿方法。该煤矿供电系统无功补偿方法，应用于煤矿供电系统，包括以下步骤：绘制待优化回路的无功功率曲线；根据无功功率曲线和有功功率绘制理想补偿曲线；根据理想补偿曲线制定补偿策略，实现煤矿供电系统无功补偿优化。现煤矿供电系统无功补偿优化。现煤矿供电系统无功补偿优化。


技术研发人员：郝强 张朝平 王耀辉 刘杰 王铮 涂辉 李天潇 杨阳 楚子琪 徐浩 张倍宁 张亚军 孙晓虎 郭孝琛 伏明
受保护的技术使用者：华能煤炭技术研究有限公司
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20