專利名稱：一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地區(qū)電網(wǎng)電壓無功控制方法和系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種可消除反調(diào)現(xiàn)象、減小調(diào)節(jié)損耗的變電站電壓無功控制方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)外對地區(qū)電網(wǎng)電壓無功控制有大量研究，已有大量變電站級電壓無功綜合控制裝置(VQC, Voltage Quality Control)開發(fā)成功，VQC對提高電壓合格率和降低網(wǎng)損都有很大的作用，同時(shí)可減少運(yùn)行人員工作量，并在35 220kV變電站得到了廣泛的應(yīng)用。地區(qū)電網(wǎng)電壓無功控制是以變電站為中心，通過調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位 和控制低壓無功補(bǔ)償設(shè)備的工作狀態(tài)，維持受控低壓母線電壓和從電網(wǎng)注入主變高壓側(cè)的無功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)。隨著電網(wǎng)自動化技術(shù)的發(fā)展，全網(wǎng)電壓無功控制技術(shù)逐漸成熟。目前，VQC的控制策略主要是按變電站低壓側(cè)電壓和高壓側(cè)注入無功綜合進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)已知的電壓上下限和無功上下限范圍，綜合邏輯判據(jù)把電壓和無功平面分割成九個(gè)控制區(qū)，每個(gè)區(qū)域和一種控制策略相對應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)對有載調(diào)壓變壓器和電容器的調(diào)節(jié)，達(dá)到電壓合格和注入無功合格的目的。如圖I和2所示，圖I是現(xiàn)有技術(shù)中地區(qū)電網(wǎng)變電站的典型接線方式圖，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中變電站VQC模塊的九區(qū)分割圖，圖I中的U1和Qh分別代表主變低壓側(cè)母線電壓和高壓側(cè)從電網(wǎng)注入的無功功率，其他字母代號為本領(lǐng)域所熟知，在此不再贅述；圖2中電壓的上下限(Ulmaj^PUlmin)和無功功率的上下限(Qhmaj^PQhmin)主要由該電網(wǎng)對該變電站的運(yùn)行要求決定的，由電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度部門下發(fā)到變電站。變電站VQC模塊的控制策略主要是按電壓和無功上下限曲線綜合進(jìn)行調(diào)整，即按照九區(qū)分割圖或其擴(kuò)展形式。變電站綜合自動控制策略的判別量是實(shí)時(shí)監(jiān)測的無功Qh和電壓U1兩個(gè)量，根據(jù)已知的電壓上下限(Ulmax和Ulmin)和無功上下限(Qhmaj^PQhmin)范圍，綜合邏輯判據(jù)把電壓和無功平面分割成九個(gè)控制區(qū)，每個(gè)區(qū)域與一種控制策略相對應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)對有載調(diào)壓變壓器變比和低壓并聯(lián)電容電抗器的調(diào)節(jié)。變電站VQC模塊的調(diào)節(jié)控制策略主要是基于這種九區(qū)分割圖，其動作規(guī)則如下I)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為O區(qū)時(shí)，表明變電站電壓和注入無功均合格，不需要進(jìn)行控制。2)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為I區(qū)時(shí)，表明電壓越上限，需要將變壓器高壓側(cè)抽頭升檔。3)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為5區(qū)時(shí)，表明電壓越下限，需要將變壓器高壓側(cè)抽頭降檔。4)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為3區(qū)時(shí)，表明注入無功越上限，需要投電容或切電抗。5)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為7區(qū)時(shí)，表明注入無功越下限，需要切電容或投電抗。6)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為2區(qū)時(shí)，表明電壓和注入無功均越上限，可投電容也可降壓，若先投電容則電壓會更高，因此應(yīng)先將抽頭升檔降壓，待電壓合格后若無功仍越限再投電容。7)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為4區(qū)時(shí)，表明電壓越下限和注入無功越上限，可投電容也可升壓，若先升壓，則注入無功會更大，因此應(yīng)先投電容后升壓。
8)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為6區(qū)時(shí)，表明電壓和注入無功均越下限，可切電容也可升壓，若先切電容，則電壓會更下降，因此應(yīng)先升壓后切電容。9)當(dāng)運(yùn)行區(qū)為8區(qū)時(shí)，表明電壓越上限和注入無功越下限，可切電容也可降壓，若先降壓則無功會反送更多，因此應(yīng)先切電容后降壓。但是，按照傳統(tǒng)的九區(qū)分割圖在實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓無功控制時(shí)，只能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)的局部控制，不能實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制，并且僅能保證受控母線電壓合格。此外，不同變電站之間的VQC調(diào)節(jié)缺乏協(xié)調(diào)，各個(gè)變電站根據(jù)自身的低壓側(cè)電壓和主要高壓側(cè)無功確定調(diào)控策略，然而由于不同變電站之間的相互影響，導(dǎo)致反調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重，增大了裝置的調(diào)節(jié)損耗。因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進(jìn)和發(fā)展。 本發(fā)明是在國家863計(jì)劃項(xiàng)目基金資助下，著力解決上述問題而產(chǎn)生的。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，可實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)中各個(gè)變電站電壓無功的協(xié)調(diào)控制，避免變電站進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)時(shí)的反復(fù)來回操作。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制系統(tǒng)，可提高電網(wǎng)運(yùn)行中各個(gè)變電站低壓側(cè)電壓和主變高壓側(cè)注入無功的合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，包括以下步驟A、從地區(qū)電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，獲取該電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)及各節(jié)點(diǎn)電壓值和負(fù)荷量；B、按照各變電站主變低壓側(cè)電壓上下限和高壓側(cè)注入無功的上下限；C、采用區(qū)間潮流計(jì)算獲得各變電站的電容/電抗器的投切量區(qū)間和變比調(diào)節(jié)區(qū)間；D、將獲得的電容/電抗器的投切組數(shù)和OLTC的變比檔位下發(fā)到各個(gè)變電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，設(shè)系統(tǒng)共有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中，第η個(gè)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，所述步驟C中的區(qū)間潮流按照下述潮流平衡方程計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，包括以下步驟 A、從地區(qū)電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，獲取該電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)及各節(jié)點(diǎn)電壓值和負(fù)荷量； B、按照各變電站主變低壓側(cè)電壓上下限和高壓側(cè)注入無功的上下限； C、采用區(qū)間潮流計(jì)算獲得各變電站的電容/電抗器的投切量區(qū)間和變比調(diào)節(jié)區(qū)間； D、將獲得的電容/電抗器的投切組數(shù)和OLTC的變比檔位下發(fā)到各個(gè)變電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，設(shè)系統(tǒng)共有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中，第η個(gè)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，所述步驟C中的區(qū)間潮流按照下述潮流平衡方程計(jì)算
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，對于變電站低壓側(cè)母線節(jié)點(diǎn)，所述步驟C中的區(qū)間潮流按照下述無功功率平衡方程計(jì)算
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，對于變電站高壓側(cè)母線節(jié)點(diǎn)，所述步驟C中的區(qū)間潮流按照下述主變高壓側(cè)注入無功功率的平衡方程計(jì)算
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，所述步驟C中的區(qū)間潮流包括以h(x)=0表示潮流方程組,采用Krawczyk算子的Moore形式進(jìn)行區(qū)間潮流計(jì)算 計(jì)算所述Krawczyk-Moore算子時(shí)，給定未知量的初始區(qū)間為
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法，其特征在于，所述步驟C還包括對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行取整處理，根據(jù)各變電站當(dāng)前的電容/電抗器投切量和主變變比檔位，以并聯(lián)電容/電抗器組及OLTC分接頭動作次數(shù)最少為原則，取解區(qū)間中最靠近當(dāng)前值的電容/電抗器的投切量和變比檔位，最終得到所有變電站的電容/電抗器的投切組數(shù)和OLTC的變比檔位。
7.—種如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的變電站電壓無功控制系統(tǒng)，其特征在于，包括參數(shù)采集模塊、參數(shù)注入模塊、區(qū)間潮流計(jì)算模塊和下發(fā)調(diào)節(jié)模塊，其中 所述參數(shù)采集模塊用于從地區(qū)電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，獲取該電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)及各節(jié)點(diǎn)電壓值和負(fù)荷量； 所述參數(shù)注入模塊用于按照各變電站主變低壓側(cè)電壓上下限和高壓側(cè)注入無功的上下限； 所述區(qū)間潮流計(jì)算模塊用于采用區(qū)間潮流計(jì)算獲得各變電站的電容/電抗器的投切量區(qū)間和變比調(diào)節(jié)區(qū)間； 所述下發(fā)調(diào)節(jié)模塊用于將獲得的電容/電抗器的投切組數(shù)和OLTC的變比檔位下發(fā)到各個(gè)變電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于區(qū)間潮流的變電站電壓無功控制方法和系統(tǒng)，包括從地區(qū)電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；按照各變電站主變低壓側(cè)電壓上下限和高壓側(cè)注入無功上下限；采用區(qū)間潮流計(jì)算各變電站的電容/電抗器的投切量區(qū)間和變比調(diào)節(jié)區(qū)間并下發(fā)到各個(gè)變電站進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于采用了以各個(gè)變電站的低壓側(cè)電壓和主變高壓側(cè)注入無功的調(diào)節(jié)目標(biāo)區(qū)間為已知量，并考慮負(fù)荷測量誤差的影響，通過對地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)間潮流計(jì)算，確定了各個(gè)變電站的主變變比和低壓并聯(lián)無功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)量，實(shí)現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)中各個(gè)變電站電壓無功的協(xié)調(diào)控制，確保了變電站進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)時(shí)不需要反復(fù)來回操作，提高了電網(wǎng)運(yùn)行中各個(gè)變電站低壓側(cè)電壓和主變高壓側(cè)注入無功的合格率。
文檔編號H02J3/18GK102904265SQ20121039418
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者林舜江, 楊柳青, 劉明波, 趙建寧 申請人:華南理工大學(xué), 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司