500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統及方法
【專利摘要】一種500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，省調AVC包括電壓計劃曲線下發模塊和最優潮流計算模塊，地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發模塊向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，通過最優潮流計算模塊向電廠AVC子站下發高壓母線控制目標、向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令，地調AVC根據省調AVC下發的指令通過策略計算模塊計算并下發遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。本發明還涉及采用上述系統進行500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制的方法。
【專利說明】500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統。本發明還涉及采用所述系統進行500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制的方法。
【背景技術】
[0002]500kV變電站的電壓無功運行狀態直接決定了電網的電壓水平與無功平衡狀態，作為主網分區的關口，500kV變電站的220kV母線電壓與無功受到站內低壓無功補償投切的影響與限制，合理調控策略的安排與合適調控目標的設置將直接決定220kV母線的運行質量。
[0003]目前，500kV變電站的電壓無功調節主要有兩種控制模式:
I)人工調節:變電站監控人員根據經驗在典型的負荷變化時間點進行電容電抗投退，這方法的不足之處是可能因調節不及時造成電壓短時越限。
[0004]2) VQC (Voltage Quality Control,電壓無功控制裝置)調節:少量變電站采用VQC對電容電抗進行自動控制。此種模式存在的不足是VQC只有一套定值，無法適應不同工作日、休息日、節假日的調壓需求；同時，VQC運維成本高，各廠家設計的VQC功能和風格不同，調試驗收工作量大，投產后的日常運行維護工作量大。
[0005]此外，現行的調控只考慮單站信息，無法從全網全局的角度進行廠站協調和站站協調，區域優化無法實現。
[0006]為解決以上問題，國內外研究提出了基于軟分區的三級電壓控制的體系架構，通過省調AVC (Automatic Voltage Control,自動電壓控制)從全局角度實現區域協調優化，由省調EMS (Energy Management System,能量管理系統)直控500kV變電站的35kV電容電抗。此種方法雖在理論上能實現全網電壓無功最優，但從全國其它省實施的情況來看，此種模式在工程化及生產實際應用中存在以下難題(所述的省調指省級電網電力調度控制中心，所述的地調指地市級電網電力調度控制中心):
I)信號采集與站端改造難度大。在接入調試方面，因省調無采集詳細的保護動作信號，一般都是在站端合并相關的保護信號形成AVC閉鎖信號，需要站端相關的改造工作(如需將部分的保護動作瞬動節點改造為自保持節點)，增加了投資費用。同時，驗收和運維的工作量大，需要維護復雜繁多的信號合并邏輯，出錯風險較大；當有設備投運或退運時，均需重新到變電站端對合并信號重新測試和驗收。
[0007]2)在運行管理方面，因省調調度員的日常工作量較大，并且省網500kV變電站數量繁多，目前500kV變電站的電壓無功調節工作都是委托變電站運行人員完成。如由省調AVC進行直控，需要調度員投入較大精力去監視和解除AVC閉鎖信號，影響調度員對電網運行情況的監視。
[0008]綜上所述，需要一種能解決傳統人工調壓、VQC、省調AVC直控幾種控制模式的不足的500kV變電站35kV電容電抗自動控制方法。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種綜合考慮區域協調、上下級協調、工程化實施工作量、運行維護和管理等生產實際問題的500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統。
[0010]本發明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種采用上述系統進行500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制的方法。
[0011]采用本發明的系統和方法，能有效解決綜合考慮區域協調、上下級協調、工程化實施工作量、運行維護和管理的生產實際問題，且降低投資、降低出錯概率、減少驗收維護工作量，大大減輕了省調調度員的工作強度。
[0012]解決上述第一個技術問題，本發明采用的技術方案如下:
一種500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發模塊和最優潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優潮流計算模塊以此為約束采用最優潮流算法計算并向電廠AVC子站下發高壓母線控制目標、向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令，地調AVC根據省調AVC下發的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節指令，根據500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
[0013]解決上述第二個技術問題，本發明采用的技術方案如下:
一種500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制方法，其特征是包括以下步驟:
SI省調編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發模塊每天自動下發至地調AVC ;省調AVC主站通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向電廠AVC子站下發高壓母線電壓控制指令，向地調發送500kV變電站主變低壓側無功調節指令；
S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數要求范圍內；所述的步驟S2具體包括以下子步驟:
S2-1電壓控制
狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正常或者與高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正常或者和高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限；
控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志。
[0014]S2-2無功控制
狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略需根據歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節；
狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節；
狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節；
狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節；
狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限；
控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志；
S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發的指令控制變電站電容電抗；
所述的步驟S3具體包括以下子步驟:
S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站；
S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令；
S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據省調下發的500kV變電站主變低壓側無功調節指令，考慮設備故障或異常、動作次數約束、設備狀態及越限等安全約束，下發遙控遠方分合電容器、電抗器。
[0015]上述步驟SI的省調AVC主站通過最優潮流算法實時進行全網協調優化、步驟S2-2的根據歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限和策略須預判等，以及考慮設備故障或異常、動作次數約束、設備狀態及越限等安全約束，下發遙控遠方分合電容器、電抗器都是現有的技術，此不贅述。
[0016]本發明具有以下有益效果:
O由省調AVC從全局角度協調優化，解決了人工調節或VQC只考慮單個變電站無法全局優化的問題； 2)由地調AVC考慮設備安全約束，下發遙控直控35kV電容電抗，并由各地調監控，工程實施工作量小，運行維護和管理簡單清晰，更加適應500kV變電站的分區集中監控的管理模式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明:
圖1是系統總體架構圖；
圖2是方法流程圖；
圖3是地調AVC子站實時計算主變低壓側可增減無功示意圖；
圖4是省調AVC主站下發500kV主變低壓側無功指令示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，本發明的500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統實施例，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發模塊和最優潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優潮流計算模塊以此為約束采用最優潮流算法計算并向電廠AVC子站下發高壓母線控制目標、向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令，地調AVC根據省調AVC下發的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節指令，根據500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
[0019]采用上述系統進行500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制的方法，包括以下步驟:
Si省調方式人員編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發模塊每天自動下發至地調AVC ;省調AVC主站通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向電廠AVC子站下發高壓母線電壓控制指令，向地調發送500kV變電站主變低壓側無功調節指令；
S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數要求范圍內。所述的步驟S2具體包括以下子步驟:
S2-1電壓控制
狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正常或者與高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正常或者和高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節；
狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限；
控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志。
[0020]S2-2無功控制
狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須根據歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節；
狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節；
狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節；
狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器(如無運行的電容器，投入電抗器)，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節；
狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限；
控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志；
S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發的指令控制變電站電容電抗。所述的步驟S3具體包括以下子步驟:
S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站，如圖3所示；
S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令，如圖4所示；
S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據省調下發的500kV變電站主變低壓側無功調節指令，考慮設備故障或異常、動作次數約束、設備狀態及越限等安全約束，下發遙控遠方分合電容器、電抗器。
[0021]方法總體流程見附圖2。
【權利要求】
1.一種500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制系統，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，其特征是:所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發模塊和最優潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優潮流計算模塊以此為約束采用最優潮流算法計算并向電廠AVC子站下發高壓母線控制目標、向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令，地調AVC根據省調AVC下發的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節指令，根據500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
2.一種采用如權利要求1所述系統的500kV變電站35kV電容電抗省地協同自動控制方法，其特征是包括以下步驟: SI省調編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發模塊每天自動下發至地調AVC ;省調AVC主站通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向電廠AVC子站下發高壓母線電壓控制指令，向地調發送500kV變電站主變低壓側無功調節指令； S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數要求范圍內； 所述的步驟S2具體包括以下子步驟: S2-1電壓控制 狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正常或者與高壓側保持同方向電壓越限； 控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節； 狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正常或者和高壓側保持同方向電壓越限； 控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節； 狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常； 控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節； 狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常； 控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節； 狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限； 控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志； S2-2無功控制 狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略需根據歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節； 狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正常或者和高壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節； 狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節； 狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正常或者和中壓側保持同方向無功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節； 狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限； 控制策略:不進行調節，發出告警，提示監控人員，并記錄于日志； S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發的指令控制變電站電容電抗； 具體包括以下子步驟: S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站； S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優潮流算法實時進行全網協調優化，向地調AVC下發500kV變電站主變低壓側無功調節指令； S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據省調下發的500kV變電站主變低壓側無功調節指令，考慮設備故障或異常、動作次數約束、設備狀態及越限等安全約束，下發遙控遠方分合電容器、電抗器。
【文檔編號】H02J3/16GK104167740SQ201410394498
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】郭文鑫, 盧建剛, 向德軍, 林建熙, 溫柏堅 申請人:廣東電網公司電力調度控制中心