专利名称：一种地县一体化自动电压控制方法
技术领域：
7
本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，具体涉及一种地县一体化自动电压控制方法。
背景技术：
自动电压控制AVC(automatic voltage control)系统是基于计算机的现代电力系统的全局电压自动闭环控制系统，它基于采集的电网实时运行数据，在确保安全稳定运行的前提下，对无功电压设备进行在线优化闭环控制，保证电网电压质量合格，实现无功分层分区平衡，降低网损。最近几年，AVC系统在各级电网中得到越来越广泛的应用，随着各地自动化水平的提高，AVC系统不仅在省级和地区级电网得到应用，在有些县级电网中，AVC系统也逐步接入使用。针对地县两级均有AVC系统的地区电网，为了有效利用电网中各种无功调节和电压控制手段，基于无功分布的区域性特点，结合普遍采用的电网分级管理原则，建立地县两级互联的地区全网的AVC系统，由县级AVC系统直接控制辖区内的设备，地区电网AVC系统直接控制本级电网的设备，同时间接控制县级电网。由《地县AVC控制的实现》(陈天华，杜磊，栗杰鹏.地县AVC控制的实现.江苏电机工程，2011,30 (6) :23-29)等关于地县AVC系统协调控制研究和应用的文献，总结出如下典型的地县AVC系统协调控制方案(I)地调AVC系统基于地区全网的模型进行无功电压计算，对于地调直接控制的变电站，通过直接下发电容器/电抗器投切和分接头调节等控制命令，保证直辖内各重要变电站的电压质量和无功合理分布。对于县调控制的变电站，地调AVC主站通过下发联络线或变压器关口的功率因数或无功目标以及关口母线电压范围给县调AVC系统，引导县级电网的电压和无功控制方向。(2)考虑地县互联协调限制条件后，优化控制模型加入县区联络节点调节能力约束条件，得到地调在地县互联时的优化控制模型。(3)县调AVC系统基于县调的控制模型，上传自身AVC实时状态、各关口无功补偿实时能力以及电压协调控制请求等信息，并实时接收地调下发的各关口控制目标，按照地调的目标计算各变电站的控制策略。随着电网的快速发展和技术的不断进步，地县两级调度之间的联系越来越紧密，一体化调度运行要求也越来越高，为实现地县调数据资源、技术资源、设备资源的共享，节约人力维护以及系统建设成本，一些供电公司试点应用了地县一体化调度自动化系统，地区调度自动化系统与其所辖的县调自动化系统通过网络互联，使之逻辑上成为一套调度自动化系统。地县一体化的调度自动化系统融合地区和县级调度的业务需求，县调使用地调系统的高级应用软件。现有的地区电网电压控制方法已经不能适应这种调度一体化体系的改变，需要建立相适应的自动电压控制方法，以便更加合理有效地利用电网中各种无功调节和电压控制、手段，并且使自动电压控制系统维护管理灵活方便。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种地县一体化自动电压控制方法，地县共用自动电压控制系统，不但更加合理有效地利用电网中各种无功调节和电压控制手段，而且降低了系统建设投 资，使得系统维护管理灵活方便。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案一种地县一体化自动电压控制方法，所述方法包括以下步骤步骤I :获取电网模型、控制模型和自动电压控制所需实时数据；步骤2 :进行地县区电压无功优化计算，构建控制策略体系，得到地县厂站的控制量;步骤3 :通过调度自动化系统前置通信将所得控制量集中下发给地县厂站执行；步骤4 :进行分区监视和分区管理考核统计；步骤5 :电压控制周期到达时，返回循环进行周期控制监视与统计。所述步骤I中，从调度自动化系统中获取基于地县统ー建模的电网模型和控制模型，所述调度自动化系统包括电网运行实时监控模块、状态估计模块和自动电压控制模块
坐寸ο在调度自动化系统平台上建立所述控制模型，所述控制模型包括地县AVC受控厂站/设备和地县权限。所述步骤I中，从电网运行实时监控功能模块中获取自动电压控制所需实时数据。所述实时数据包括受控并联补偿设备无功量测和电压量测、受控变压器有载调压抽头档位量测、变压器各侧的有功量测/无功量测/电压量测、受控并联补偿设备/受控变压器保护信号、受控发电机/受控并联补偿设备/受控变压器运行状态和监视母线电压量測。所述步骤2中，进行所述地县区电压无功优化计算，构建以实时无功电压优化控制为主，以供区协调优化控制为ー级备用，以变电站就地控制为ニ级备用的控制策略体系，并将地区对县调的管理考核措施納入到自动电压控制策略中；所述电压无功优化计算包括集中优化计算和分区优化计算。所述控制量包括电厂遥调指令和变电站遥控遥调指令。所述步骤2中包括以下步骤步骤2-1 :状态估计结果可用时，建立松弛化电压无功优化模型，并进行地县区电压无功集中优化计算；步骤2-2 :状态估计结果不可用吋，以省地关ロ为根生成不同的供区，进而生成各供区的AVC控制单元的树型结构。所述步骤2-1中，电压无功优化模型将节点电压和地县关ロ功率因数约束区间分为安全区、预警区和警戒区，对预警区和警戒区给予惩罚，分别引入松弛变量以反映最大节点电压越限量和最大地县关ロ无功越限量，并在目标函数中对违反量进行惩罚，得到如下全局无功优化数学模型min F = f (V, Θ , B, T, Qg) +wv Sv2+wq Sq2(I)s. t.
权利要求
1.一种地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤I:获取电网模型、控制模型和自动电压控制所需实时数据； 步骤2 :进行地县区电压无功优化计算，构建控制策略体系，得到地县厂站的控制量； 步骤3 :通过调度自动化系统前置通信将所得控制量集中下发给地县厂站执行； 步骤4 :进行分区监视和分区管理考核统计； 步骤5 :电压控制周期到达时，返回循环进行周期控制监视与统计。
2.根据权利要求I所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤I中，从调度自动化系统中获取基于地县统一建模的电网模型和控制模型，所述调度自动化系统 包括电网运行实时监控模块、状态估计模块和自动电压控制模块等。
3.根据权利要求2所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于在调度自动化系统平台上建立所述控制模型，所述控制模型包括地县AVC受控厂站/设备和地县权限。
4.根据权利要求I所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤I中，从电网运行实时监控功能模块中获取自动电压控制所需实时数据。
5.根据权利要求4所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述实时数据包括受控并联补偿设备无功量测和电压量测、受控变压器有载调压抽头档位量测、变压器各侧的有功量测/无功量测/电压量测、受控并联补偿设备/受控变压器保护信号、受控发电机/受控并联补偿设备/受控变压器运行状态和监视母线电压量测。
6.根据权利要求I所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤2中，进行所述地县区电压无功优化计算，构建以实时无功电压优化控制为主，以供区协调优化控制为一级备用，以变电站就地控制为二级备用的控制策略体系，并将地区对县调的管理考核措施纳入到自动电压控制策略中；所述电压无功优化计算包括集中优化计算和分区优化计算。
7.根据权利要求I所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述控制量包括电厂遥调指令和变电站遥控遥调指令。
8.根据权利要求I所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤2中包括以下步骤 步骤2-1 :状态估计结果可用时，建立松弛化电压无功优化模型，并进行地县区电压无功集中优化计算； 步骤2-2 :状态估计结果不可用时，以省地关口为根生成不同的供区，进而生成各供区的AVC控制单元的树型结构。
9.根据权利要求8所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤2-1中，电压无功优化模型将节点电压和地县关口功率因数约束区间分为安全区、预警区和警戒区，对预警区和警戒区给予惩罚，分别引入松弛变量以反映最大节点电压越限量和最大地县关口无功越限量，并在目标函数中对违反量进行惩罚，得到如下全局无功优化数学模型minF = f (V, 0，B，T, Qg) +wvSv2+WqSq2 (I) S. t.
10.根据权利要求8所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤2-1中，采用原对偶内点法结合分支定界法或遗传算法对所述电压无功优化模型进行集中优化计算，得到控制量。
11.根据权利要求8所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述步骤2-2包括以下步骤 步骤2-2-1 :若供区不存在电磁环网，则该供区的拓扑结构可信，进而以供区为单元进行供区内各AVC控制单元的协调控制，控制策略将地区对县调的具体管理考核措施纳入其中，得到控制量； 步骤2-2-2 :若供区存在电磁环网，或某个AVC控制单元不属于任何供区，则相关区域的拓扑结构不可信，按厂站实现AVC就地无功电压控制，控制策略将地区对县调的具体管理考核措施纳入其中，得到控制量。
12.根据权利要求11所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述协调控制中无功补偿采用自下而上的原则实现无功的就地平衡，AVC控制单元的无功监视均以省地关口无功及相应的考核标准为依据，若省地关口的期望无功调节方向与AVC控制单元自身的期望无功调节方向一致，且AVC控制单元的无功调节有利于改善自身的电压质量，则调节相应的无功补偿设备，否则不进行调节；若下级AVC控制单元无功补偿设备调整时，闭锁上级AVC控制单元的无功调整。
13.根据权利要求11所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述协调控制中电压校正采用自上而下的原则实现电压的校正控制，若AVC控制单元中低压侧电压越限或下级AVC控制单元高压侧电压越限时，调节主变分接头进行电压越限校正控制，若上级AVC控制单元分接头调整时自动闭锁下级AVC控制单元的分接头调节。
14.根据权利要求I所述的地县一体化 自动电压控制方法，其特征在于所述步骤4中，按照监视周期进行实时监视，当达到一定监视周期后进行历史考核指标统计，基于调度自动化系统平台上建立的地县权限从人机画面浏览分区实时监视或分区管理考核信息。
15.根据权利要求14所述的地县一体化自动电压控制方法，其特征在于所述地县权限包括画面权限和画面数据权限；所述画面权限表示用户具有打开画面的权限，所述画面数据权限表示用户具有浏览和修改设置画面中不同数据记录的权限。
全文摘要
本发明提供一种地县一体化自动电压控制方法，包括以下步骤获取电网模型、控制模型和自动电压控制所需实时数据；进行地县区电压无功优化计算，构建控制策略体系，得到地县厂站的控制量；通过调度自动化系统前置通信将所得控制量集中下发给地县厂站执行；进行分区监视和分区管理考核统计；电压控制周期到达时，返回循环进行周期控制监视与统计。地县共用自动电压控制系统，不但更加合理有效地利用电网中各种无功调节和电压控制手段，而且降低了系统建设投资，使得系统维护管理灵活方便。
文档编号H02J3/12GK102738800SQ201210232030
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者于汀, 吴新景, 王伟, 范征, 蒲天骄, 韩巍 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司