基于省地协调的松弛化无功电压优化系统及其工作方法
【专利摘要】基于省地协调的松弛化无功电压优化系统及其工作方法，涉及电力系统自动电压控制【技术领域】。现阶段调度控制中心管辖的是局部区域，电压调节能力得不到充分利用，甚至区域间调节效果相反而影响电压质量。本发明包括：获取模块，取得电网模型和实时数据；计算模块，对采集到的数据进行状态估计，进行松弛化电压无功优化计算，获得协调策略；发送模块，将协调策略发送给地调；处理模块，地调接收到协调策略，经处理后控制动作，如果需要省调配合，则上报期望电压上下限；接收模块，省调接收地调的电压协调请求，作为下次循环的优化约束。本技术方案在保证电压合格的前提下，减少离散设备的调节频率，并有效降低网损，提高了优化算法的收敛可靠性。
【专利说明】基于省地协调的松弛化无功电压优化系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统自动电压控制系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，自动电压控制(AVC)系统是利用SCADA/EMS系统的实时信息，在线分析电网的电压无功运行状况，在此基础上给出相应的电压无功调整策略，使电网尽可能地保持在最优无功运行状态或附近，从而达到提高电压合格率，降低电网能量损耗等目的。
[0003]现阶段调度控制中心管辖的并不是整个电网而是局部区域，这就导致电压调节能力得不到充分利用，甚至区域间调节效果相反而影响电压质量，反而达不到AVC的要求。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于省地协调的松弛化无功电压优化系统及其工作方法，以达到提高电压合格率，降低电网能量损耗目的。为此，本发明采取以下技术方案。
[0005]基于省地协调的松弛化无功电压优化系统，其特征在于包括:
获取模块，用于取得所需要的电网模型和实时数据；
计算模块，用于对采集到的数据进行状态估计，进行松弛化电压无功优化计算，获得考虑负荷变化趋势的协调策略；
发送模块，将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调；
处理模块，地调接收到协调策略，经处理后控制动作，如果需要省调配合，则上报期望电压上下限以请求省调予以支援；
接收模块，省调接收地调的电压协调请求，作为下次循环的优化约束。
[0006]采用权利要求1所述的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤:
a)采集电网实时数据；获取电网模型和实时数据；
b)进行松弛化电网无功优化计算:根据采集到的数据进行状态估计，生成考虑负荷变化趋势的协调策略；如果状态估计合格率超过设定值，则执行全局优化控制，否则执行校正电压控制；
c)将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调，控制策略以省地关口无功电压作为协调变量，以无功电压上下限方式发送；
d)地调接收到协调策略，经处理后控制动作；当需要省调配合时，则以电压协调上下限的方式请求省调予以支援；当地调与省调通信中断超过设定第一时间，自动退出与省调在线协调，并转入就地控制模式，根据各变电站的日前功率因数、计划表进行控制；当省地协调通信中断超过设定的第二时间时，地调根据典型功率因数、计划表进行控制；第二时间长于第一时间；
e)省调接收地调电压协调请求，作为下一周期省调无功电压优化控制的目标之一参与优化控制，回至步骤a)。
[0007]我国省调的无功电压调节手段主要是连续调节设备，而地区电网的无功电压调节手段主要是电容器、电抗器及有载调压变压器档位等离散调节设备，省、地AVC系统的在线协调避免地调无功补偿设备的频繁调节。采用松弛化电压无功优化计算，取消各控制中心背靠背独立实施控制措施的方式，使电网能保持在最优无功运行状态或附近，提高电压合格率，降低电网能量损耗。本技术方案在保证电压合格的前提下，减少离散设备的调节频率，并有效降低网损，提高了优化算法的收敛可靠性。
[0008]作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
[0009]在步骤b)进行松弛化电网无功优化计算时，状态估计采用基于分块Givens旋转的电力系统状态估计算法，属于Givens正交变换法，其根据电力系统状态估计的分块特征对量测雅可比矩阵进行对应分块，并根据信息矩阵的分块稀疏结构进行列编号的优化，采用变转轴逐列消元策略，基于最小度原则动态选择转轴元素，根据非零注入元素最少的原则选择旋转元素以减少所需的内存空间、提高了执行效率。
[0010]省调的无功电压调节通过连续调节设备完成，地调的无功电压调节通过离散调节设备完成。
[0011]地调的无功电压调节设备包括电容器、电抗器、有载调压变压器。
[0012]有益效果:在保证电压合格的前提下，提出了结合省、地实时协调控制方法，尽可能地减少离散设备的调节频率，并有效降低网损，提高了优化算法的收敛可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明流程图。
[0014]图2为本发明结构原理图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0016]如图2所示，本系统包括:
获取模块，用于从电网控制中心取得所需要的电网模型和实时数据。
[0017]计算模块，用于对采集到的数据进行状态估计，如果状态估计合格率超过一定值，则执行全局优化控制，否则执行电压校正控制。
[0018]发送模块，将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调，协调策略以省地关口(220kV主变高压侧)无功作为协调变量，以无功上下限方式发送。
[0019]处理模块，地调接收到协调策略后，辅助以自己的算法进行动作，如果需要省调配合，则上报期望电压上下限以请求省调予以支援。地调如果15分钟内收不到省调协调策略，则根据省调前一天下发的电压控制计划进行控制。如果24小时内收不到省调协调策略，则根据长期功率因数控制计划进行控制。
[0020]接收模块，省调接收地调的电压协调请求，作为下一周期省调无功电压优化控制的目标之一参与省网优化控制。
[0021]如图1所示，本系统的工作方法包括以下步骤:
S1、采集电网实时数据。[0022]从电网控制中心取得所需要的电网模型和实时数据。
[0023]S2、松弛化电网无功优化算法。
[0024]对于采集到的数据进行状态估计，如果状态估计合格率超过一定值，则执行全局优化控制，否则执行校正电压控制。
[0025]状态估计采用基于分块Givens旋转的电力系统状态估计算法。该算法属于Givens正交变换法，但在Givens正交变换的处理上，利用电力系统状态估计问题的分块特征对量测雅可比矩阵进行分块，根据信息矩阵的分块稀疏结构进行列编号的优化，采用变转轴逐列消元策略，基于最小度原则动态选择转轴元素，根据非零注入元素最少的原则选择旋转元素，既减少了所需的内存空间，又明显提高了执行效率。
[0026]S3、向地调发送协调指令。
[0027]将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调，控制策略以省地关口(220kV主变高压侧)无功作为协调变量，以无功上下限方式发送。
[0028]S4、地调响应,请求电压支援。
[0029]地调接收到协调策略后，辅助以自己的算法进行动作，如果需要省调配合，则以电压协调上下限的方式请求省调予以支援。当地调AVC系统与省调AVC系统通信中断超过15分钟时，应自动退出与省调AVC系统的在线协调，并转入就地控制模式，根据各变电站的日前功率因数控制计划表进行控制。当省地协调通信中断超过一天时，日前功率因数控制计划表可能不合理，故根据典型功率因数控制计划表进行控制。
[0030]S5、接收地调响应，将地调请求作为下次循环的优化约束。
[0031]省调接收地调的电压协调请求，作为下一周期省调无功电压优化控制的目标之一参与优化控制，重复SI步骤。
[0032]以上图1、2所示的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统及其工作方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
【权利要求】
1.基于省地协调的松弛化无功电压优化系统，其特征在于包括: 获取模块，用于取得所需要的电网模型和实时数据； 计算模块，用于对采集到的数据进行状态估计，进行松弛化电压无功优化计算，获得考虑负荷变化趋势的协调策略； 发送模块，将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调； 处理模块，地调接收到协调策略，经处理后控制动作，如果需要省调配合，则上报期望电压上下限以请求省调予以支援； 接收模块，省调接收地调的电压协调请求，作为下次循环的优化约束。
2.采用权利要求1所述的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤: 采集电网实时数据；获取电网模型和实时数据； 进行松弛化电网无功优化计算:根据采集到的数据进行状态估计，生成考虑负荷变化趋势的协调策略；如果状态估计合格率超过设定值，则执行全局优化控制，否则执行校正电压控制； 将优化后的考虑负荷变化趋势的协调策略发送给地调，控制策略以省地关口无功电压作为协调变量，以无功电压上下限方式发送； 地调接收到协调策略，经处理后控制动作；当需要省调配合时，则以电压协调上下限的方式请求省调予以支援；当地调与省调通信中断超过设定第一时间，自动退出与省调在线协调，并转入就地控制模式，根据各变电站的日前功率因数、计划表进行控制；当省地协调通信中断超过设定的第二时间时，地调根据典型功率因数、计划表进行控制；第二时间长于第一时间； 省调接收地调电压协调请求，作为下一周期省调无功电压优化控制的目标之一参与优化控制，回至步骤a)。
3.根据权利要求2所述的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统的工作方法，其特征在于:在步骤b)进行松弛化电网无功优化计算时，状态估计采用基于分块Givens旋转的电力系统状态估计算法，属于Givens正交变换法，其根据电力系统状态估计的分块特征对量测雅可比矩阵进行对应分块，并根据信息矩阵的分块稀疏结构进行列编号的优化，采用变转轴逐列消元策略，基于最小度原则动态选择转轴元素，根据非零注入元素最少的原则选择旋转元素以减少所需的内存空间、提高了执行效率。
4.根据权利要求3所述的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统的工作方法，其特征在于:省调的无功电压调节通过连续调节设备完成，地调的无功电压调节通过离散调节设备完成。
5.根据权利要求4所述的基于省地协调的松弛化无功电压优化系统的工作方法，其特征在于:地调的无功电压调节设备包括电容器、电抗器、有载调压变压器。
【文档编号】H02J3/16GK103915847SQ201410144555
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】朱涛, 李文云, 吴琛, 赵川, 程旻, 黄伟, 梁铃, 郭瑞鹏 申请人:云南电力调度控制中心, 浙江大学