基于变电站控制单元的主变低压侧可增减无功计算方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及一种自动电压控制中的变电站控制单元内主变低压侧可增减无功的计算方法。
【背景技术】
[0002]自动电压控制(AVC)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。
[0003]在我国电力系统的调度是分层分级调度模式，网调、省调、地调是最为常见的几个调度等级。国家电网公司在“十二五”期间的发展战略中提出“三集五大”，实施两个转变:转变公司发展方式，转变电网发展方式。其中大运行要求整合电力调度运行与设备运行相关业务，调整调度体系功能结构，变革组织架构、创新管理方式、优化业务流程，建立各级输变电设备运行集中监控与电网调度业务高度融合的一体化调度控制体系，实现国调、分调运行业务一体化运作。大运行的管理模式给各大区域电网公司提出了新的挑战。
[0004]在“网省协调变电站自动电压控制方法”(专利号ZL201310754032.6)中研究了电力系统中一种网省协调500kV变电站自动电压控制方法。该方法提出大运行管理模式下网省协调500kV变电站自动电压控制的技术方案，通过建立网调AVC主站和省调AVC子站，由省调AVC子站上传500kV主变低压侧可增减无功，网调侧AVC进行全局优化后，向省调AVC发送无功增减指令，省调AVC子站根据实际情况选择无功设备的投切，解决了现有电压控制技术存在的“无法获得全局最优、信息闭塞、效率低下、省调监控量过大”的问题。
[0005]在这种网省协调的大背景下，省调AVC子站需要向网调AVC主站上传500kV主变低压侧可增减无功，来供网调AVC系统进行全局无功优化，可增减无功的计算是基于控制单元来进行的，关于控制单元的概念在专利“自动电压控制中基于拓扑着色实时生成控制单元的方法”(专利号ZL201410637577.3)中进行了阐述。简要的说，一个变电站中如果有两个或者多个主变，并且高压侧和中压侧的母联开关都闭合，则这个变电站为一个控制单元，反之则有两个或者多个控制单元；如果这个变电站只有一个主变，则只有一个控制单
J L ο
[0006]控制单元形成了之后就要来计算500kV主变低压侧的可增减无功了，可如何计算才能更好得满足网调AVC系统的全局无功优化呢？为了计算可增减无功，首先要明确无功设备有哪些？在500kV主变低压侧，无功设备有电容器和电抗器两种无功设备，其中电容器可以给电网提供无功功率，而电抗器则是吸收电网中的无功功率。其次则需要知道每个无功设备的运行状态，主要有“运行”、“热备用”和“冷备用”三种状态。“运行”状态指与无功设备相连的断路器开关和刀闸都是闭合状态，无功设备处于带电并发出无功状态；“热备用”状态指与无功设备相连的断路器开关为断开状态，而刀闸是闭合状态，无功设备处于失电状态，这时可以通过调度中心下发的遥控指令将断路器合上，使得设备投入运行状态，因此是“热备用”状态；“冷备用”状态指与无功设备相连的断路器开关和刀闸都是断开状态，无功设备处于失电状态。由于自动电压控制系统遥控的对象为与无功设备相连的断路器开关，故在计算主变低压侧可增减无功时，只需要统计处于“运行”和“热备用”状态的无功设备。对于无功设备的特性而言，统计主变低压侧的可增无功时，需要统计“运行”状态下的电抗器以及“热备用”状态下的电容器；统计主变低压侧的可减无功时，需要统计“运行”状态下的电容器以及“热备用”状态下的电抗器。
[0007]现有的主变低压侧可增减无功计算方法则是将500kV主变的低压侧所有的可进行统计的无功设备的容量根据它的运行状态进行累加，然后将得出的当前的无功功率与所有统计的无功设备的无功的上限和下限来进行比较，从而得出可增减无功的数值。但这种方法没有能正确的考虑主变低压侧无功设备作为离散型无功设备这一主要特性，网调侧由于没有500kV主变低压侧设备的具体信息，则只能根据省调上送的500kV主变低压侧可增减无功来进行优化计算，如果优化计算的结果的数值不是这个500kV主变低压侧所属的无功设备的容量的数值，而直接给省调侧下发了这个数值指令，由于省调只是执行上级的指令而投入或者切除一个接近指令数值容量的无功设备，并不会对进行结果的预估计算，难免会出现过度的调节而导致电压的越限或者无功的不合理流动。不仅如此，现有方法的统计也没有对电力运行的无功设备运行规程进行考虑，会导致在进行无功容量统计时认为电容器和电抗器同时投入是允许的，故可能会导致上级网调AVC系统给出错误的计算策略。
[0008]现有的方法存在的这些弊端问题值得去深入研究，得出更加合理的在网省协调的500kV变电站中主变低压侧可增减无功的计算方法，从而使AVC产生的控制策略能够保证电压的安全、经济、优质运行。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出基于变电站控制单元计算主变低压侧可增减无功计算方法。可用于大运行管理模式下网省协调500kV主变低压侧的可增减无功计算，能够正确地进行全局无功优化计算，并且在指令下发时也能考虑离散设备的特性，使得控制策略的执行更加安全高效。
[0010]本发明提出的基于变电站控制单元计算主变低压侧可增减无功计算方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0011]I)首先从电网监控系统获得当前变电站完整的拓扑结构，以此来形成变电站的控制单元(变电站的控制单元的生成的方法可以采用专利号为201410637577.3，名称为“自动电压控制中基于拓扑着色实时生成控制单元的方法”中描述的变电站控制单元的生成方法)；
[0012]2)变电站内控制单元生成后，就可以根据变电站控制单元内的无功设备状态计算每台主变低压侧可增加无功和可减少无功；
[0013]3)根据控制单元结构，找到每台主变低压侧处于热备用状态或运行状态的电容器、电抗器；
[0014]4)根据运行设备安全规程、运行规程和电压安全要求约束条件不能投入或切除的设备在可投/切容量计算中排除该设备；
[0015]5)统计主变低压侧可增无功:在剩余的电容器、电抗器中找到处于热备用的电容器，或者处于运行状态的电抗器，并得到容量，如果有多个不同容量的设备，则最多上送2组可选的可增无功，否则仅上送I组；
[0016]6)统计主变低压侧可减无功:在剩余的电容器、电抗器中找到处于热备用的电抗器，或者处于运行状态的电容器，并得到容量，如果有多个不同容量的设备，则最多上送2组可选的可减无功，否则仅上送I组；
[0017]7)本计算周期计算完成，将计算出来的可增减无功的结果上送到上级网调AVC系统中，等待上级AVC系统再下发无功的增减或者平调指令转步骤I)。
[0018]上述步骤4)具体包括:
[0019]4.1)设备安全规程要求:
[0020]4.11)控制设备的动作次数和时间间隔不满足预置的约束条件(当日动作次数上限根据情况预先设定)，以及电容器投退时间间隔不满足约束条件则在可投/切容量计算中排除该设备；
[0021]4.12)根据变电站设备的遥控“远方/就地”控制把手的状态进行自动闭锁，当某个设备在“就地控制”，则在可投/切容量计算中排除该设备；
[0022]4.13)设备故障状态下继电保护动作，不满足运行条件，应闭锁相应设备，在可投/切容量计算中排除该设备；
[0023]4.2)运行规程要求
[0024]4.21)同一逻辑母线上有电容器投入运行时，该母线上其他热备用的电抗器在可投/切容量计算中排除；
[0025]4.22)同一逻辑母线上有电抗器投入运行时，该母线上其他热备用的电容器在可投/切容量计算中排除；
[0026]4.23)同一控制单元中，有主变低压侧带有电容器投入运行时，该控制单元中其他热备用的电抗器在可投/切容量计算中排除；
[0027]4.24)同一控制单元中，有主变低压侧带有电抗器投入运行时，该控制单元中其他热备用的电容器在可投/切容量计算中排除；
[0028]4.3)电压安全要求
[0029]4.31)对可增加无功的计算，预估计算该无功设备投入/切除后，造成控制单元内任何的母线电压越上限，则该设备不予计算在可增无功内；
[0030]4.32)对可减少无功的计算，预估计算该无功设备投入/切除后，造成控制单元内任何的母线电压越下限，则该设备不予计算在可减无功内。
[0031]本发明的特点及有益效果:
[0032]本发明针对网省协调500kV变电站中主变低压侧可增减无功的计算方法进行了创新，充分考虑了容抗器这种无功设备的离散无功的特性，也切实考虑了实际运行中的各种规程的限制等特殊情况，使得网调侧接收到省调侧的500kV主变低压侧可增减无功后，能够正确得进行全局无功优化计算，并且在指令下发时也能考虑离散设备的特性，使得控制策略的执行更加安全高效。
【附图说明】
[0033]图1是基于本发明的实施例示意图。
【具体实施方式】
[0034]本发明提出的基于变电站控制单元计算主变低压侧可增减无功计算方法结合附图及一个具体实施例，更清楚说明本方法的流程，先对实施例的模型进行简单的描述:
[0035]不失一般性，本实施例中仅以一个500kV变电站的一台主变为例，其结构如图1所示，该主变记为Tl，它是一个三绕组变压器，三侧所接电压等级依次为高压侧500kV、中压侧220kV、低压侧35kV，其中Tl低压侧所接的电容器Cl =