CN101159381A - 变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于依照运行要求，确定电压、无功的运行范围，在系统运行区域中划分出一个理想运行区间；在理想区间内部，电压、无功合格，不进行控制；系统运行在理想区间外时，电压或无功越限；计算各无功设备可提供给系统的服务值，对服务值与动作延时进行权衡，初选出可控制设备，结合设备排序方法，最终选择出动作设备及其控制方向。本发明解决了主变、电容/抗器间的设备选择问题；解决了不等容电容/抗器的设备选择问题；解决了多设备不等延时下的设备选择问题；动作合理；摈弃了区域图控制方式，避免了跨区、区域边界划分等问题。更改电压、无功的权重及属性，可适应不同的控制模式。

Description

变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术

技术领域

本发明涉及一种机电变压器的控制或调节技术，具体讲是涉及一种变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

电压是电能质量的一项重要指标，电压的稳定性对于保证国民经济的生产、延长生产设备的使用寿命有着重要的意义。而减少无功在线路上的流动、降低网损以实现经济供电又是每一供电部门的目标。变电站常因负荷的波动、电网结构的改变而导致电压、无功越限。过去需要运行人员持续观察并及时予以干预，既增加了工作强度，又难以保证调节的及时、准确。随着变电站综合自动化能力的提高，电压无功综合控制装置(简称VQC，下同)已成为变电站改善电能质量和减轻运行人员工作强度不可缺少的手段。

早期的变电站电压无功自动控制系统，采用九域图(也称“九区图”)控制方式。《中低压变电站电压无功调节的研究》(施玉祥、陶晓农  电力系统自动化，1996，(9)9。P54~P57)中对此作了介绍，在电压、无功的二维坐标系中，利用电压、无功的上、下限将运行区域划分成九块，简称九域图控制法，在不同的运行区域启用不同的控制策略。如图1所示，图1为九域图基本控制原理示意图。变电站电压无功综合控制系统，多安装在配网变电站中。依照电力系统约定——功率流出为正。但在降压(配网)变电站中，变压器高压侧注入功率始终为负。为此，在变电站综合电压无功控制系统中，将高压侧注入的功率视作正值，以便于计算、分析。这里同样采用了这一约定规则(以高压侧注入功率为正)。但是此种九域图法控制精度低、设备动作频繁，而且所述的区域控制策略有误。

经过一段时间的经验积累，人们对常规九域图进行了一些改进。《基于ANN的变电站电压和无功综合自动控制》(杨争林、孙雅明  电力系统自动化，1999，(13)7。P10~P13)和《变电站电压无功控制策略和实现方式》(庄侃沁、李兴源  电力系统自动化，2001，(15)8，P47~P50)中通过智能算法将常规九域图的边限由水平、垂直的直线变换成斜折线，如图2所示，图2是改进九域图——智能法九域图控制原理示意图，图中主要改变了运行区间的边界。在此控制模式下，可以减少无功设备的动作次数，避免发生振荡控制。无功设备是指可以改变系统电压或无功功率分布的设备。如：有载调压变压器、电容器、电抗器及调相机、SVC、SVG等。在VQC中无功设备主要指有载调压变压器、电容器及电抗器。

上述两篇文献中的方法有其局限性，一方面，在本控制模式下电容器投、退时仍可能产生振荡；另一方面，通常电压、无功的限定范围(控制边界)必须以运行要求为准，一旦被智能算法改变，将影响控制精度。《电压无功自动控制软件及其应用》(周邺飞、赵金荣  电力系统自动化，2000，(9)5。P56~P59)介绍了另外一种划分方法，将九域图细分为十七域，对原九域的区域边沿进行严格控制，可以在不破坏电压、无功限定范围的情况下，避免发生振荡控制。区间划分如图3所示，图3是电压无功自动控制十七域图控制原理示意图。图中ΔUu为分接头调节一档引起的电压最大变化量；ΔUq为投切一组电容器引起的电压最大变化量；ΔQu为分接头调节一档引起的无功最大变化量；ΔQq为投切一组电容器引起的无功最大变化量。

《电压无功综合控制装置控制原理的新讨论——由“九区图”到“五区图”》(蔡凯  电力系统自动化，2004，(19)10。P92~P95)则对运行区域重新划分，依照五种控制模式，将运行区间划分成五域，各区域对应一种控制策略。区域划分情况大体上如图4所示，图4是电压无功自动控制五域图控制原理示意图。但在实际运行过程中，存在部分运行区间，同时允许调节主变分接头和投、退电容/抗器，这些区间没能在五域图中反映出来。同样，五域图控制方法改变了无功限定区域，降低了无功控制精度。

《基于专家系统的变电站电压无功控制装置》(刘志超、陈宏钟、张伟等  电力系统自动化，2003，(2)1。P74~P77)中采用的控制方法，同样对控制边界的运行区间进行了处理，其处理过程与《电压无功自动控制软件及其应用》类同。并利用历史数据，使边界处理更加精细。

同时，人们也试图加入负荷预测功能，提高控制精度，在《引入负荷预测的变电站电压无功控制》(熊小伏、王志勇  电力系统自动化，2003，(13)7。P58~P60)中对此有介绍。《分布式电压无功全局优化控制系统的研制与应用》(钱康龄，纪红，李芳红等  电力系统自动化，2004，(18)9。P96~P99)和《高压变电站电压和无功的关联分散控制》(黄益庄、王蕾、吕文哲  电力系统自动化，1998，(10)10。P63~P65)中，将一个地区多台VQC装置互联以提高本地区电压无功控制水平。同时为了更好地适应各种系统控制模式而设计出的新型装置，《新型电压无功控制装置的设计与应用》(白钟  电力系统自动化，2004，(1)1。P85~P87)中对其进行了改进。但上述改进并不涉及到控制原理问题。这里不予以讨论，下面仅就当前主要的控制方法——区域图控制法进行简要分析。

区域图控制法在原理上是相通的，即：将运行区域划分成不同的控制区间，按照运行点所在区域，给出相关控制措施。即：运行位置决定控制策略。这种控制方法的合理性在于——每一种无功设备动作后，都会使系统运行点向预定的方向移动。在离散控制系统中，受控状态会发生跳变，控制效果不如连续控制过程精确。为此对运行区域进行划分，对各运行区间进行一定的限制，如：闭锁电容器的投、退，力求保留合理的控制方案，以此作为当前控制策略。

但上述方法的局限性也是显而易见的。首先，控制过程模糊，对控制结果无法精确预测。因此，在多设备同时可控时，控制的判断标准不是控制效果，而是既定的控制方案，如：先投电容器、后调档。通常在同一运行区间内，不同运行点最优控制策略并不相同，因此区域图控制法始终只能提出优化方案，没有寻求最优解的理论基础。其次，控制标准不完善，难以在多台容量不等的无功设备(如：有多台不等容量的电容器)间进行选择。例如：区域控制法的控制策略取决于当前运行区域，如果需要在某运行区域投入电容器，无法确定应投入哪种容量的电容器，已有的选择方法包括先大后小、先退先投等，没有优化的理论依据。再次，区域图控制策略的得出，并没有考虑无功设备当前的动作延时，当最佳控制设备尚处于动作等待(动作延时＞0秒)期间，依照区域图控制原理会导致两种可能结果：一、对当前可用设备进行控制，如果当前可控制设备不能取得较好的控制效果，会因此增加设备的动作次数；二、始终等待最佳控制设备，当动作延时很长时(10分钟)，会严重降低控制效果。最后，区域图控制法不利于控制策略的拓展。如：在对一个控制点(电压、无功)进行控制时，可以将运行区间划分成九域，需要同时兼顾另一个测点时，既便兼顾的测点仅有三个运行区间，也必须针对不同运行区间制定出不同的九域控制策略，即：需要设定3×9＝27域控制方案。当兼顾测点条件细化时，区间划分异常复杂。

术语：动作延时——依照运行要求，无功设备必须等待的延时时间。如：电容器退出后，必须经充分放电后才允许投入使用，等待时间在10分钟左右。为此，电容器退出时刻的动作延时为600秒。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，通过本方法可以实现：

1、以严谨的理论做基础，得出理论上的最优控制方案(最优解)，再进行工程优化，控制结果合理、准确；

2、当系统电压、无功偏离设定范围时，直接进行控制设备的选择。选择过程不依赖于运行区间的划分；

3、直接选择出特定无功设备，无功设备容量不等时同样适用；

4、将处于动作等待期间(动作延时＞0秒)的设备一并纳入考虑范围，争取最佳控制方案；

5、条理清晰，利于编程实现；

6、多重控制条件下，拓展方便。

本发明的实现原理：依照运行要求，确定系统电压、无功允许的运行范围(上、下限)，在系统(一个单元的电压、无功)运行区域中划分出一个理想运行区间(如图5)。当运行点位于理想运行区间内部时，电压、无功合格，不进行控制；当系统运行在理想区间外时，电压或无功越限。预测各种无功设备动作后的系统运行状态，比较受控量的改变情况，将各种改变情况折算成相应无功设备提供给系统的服务值。综合考虑无功设备服务值及设备的其他属性，如：无功设备的动作延时，初步选择出可控制设备，结合无功设备排序流程，在可控制设备(等服务值设备)中最终选择出控制设备及其控制方向。更改电压、无功的服务值权重及属性(主受控量/从受控量)，使本控制方法可适用于不同的控制模式。

术语：单元——一条母线上并联无功设备的总和。包括并联的主变及并补的电容器、电抗器。

术语：受控量——控制系统中被控制的目标量(也称：目标量或目标值)，指电压无功综合控制系统中的受控电压或受控无功功率。受控量还被细分为主受控量和从受控量。

术语：主受控量——需要首先满足运行条件的受控量。如：电压优先控制系统中的受控电压。智能控制系统中的电压、无功等。这里提及的电压、无功通常针对变电站二次输出电压(幅值)及高压侧注入无功功率。控制输出电压的幅值可以保证电压质量；限制高压侧注入无功功率可以降低网损，实现无功优化。

术语：从受控量——在主受控量已经得到优化后，需要考虑的受控量。如：电压优先控制系统中的受控无功功率；无功优先控制系统中的受控电压等。

针对不同的变电站(系统结构)及不同容量的无功设备，控制后所产生的影响各不相同。但对于同一个变电站的同一台无功设备，其动作后所产生的影响却比较接近，与运行状态及当前时段(当前系统结构)存在一定的对应关系。可以利用这种对应关系，结合每次无功设备动作后测量值变化的反馈量，对该设备在当前运行状态下可产生的动作影响进行预测，进而得出其服务值。

为实现上述发明目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于：确定系统电压、无功功率允许的运行范围，在系统运行区域中划分出一个理想运行区间；当系统发生受控量越限时，预测各无功设备的动作影响，所述的受控量为受控电压或受控无功，所述的动作影响为在当前运行方式下，预设发生特定无功设备动作，各受控量将会达到的运行状态；针对各种可能的预设情况，分析各受控量预测值与当前实际值的差异；在系统运行状态可能发生好转的方案中，结合当前无功设备的动作延时，得出选择控制设备及其控制方向的最终控制方案；其包括以下具体步骤：

(1)、测算或预设各无功设备的动作影响，确定理想运行区间；

(2)、受控量越限时，计算各种无功设备动作后，每个受控量的预测值，

X_j，pre＝X_j，now+ΔX_j，i

其中，X_j，pre为第j个受控量的预测值，X_j，now为第j个受控量的当前值，

ΔX_j，i为第i台无功设备动作后，对第j个受控量的影响值；

(3)、对各种无功设备动作后的运行状态进行预测，比较各受控量的预测值与当前值，得出系统状态可能发生的改变情况，在系统状态可能发生改善的方案中，结合无功设备的动作延时，给出最终控制方案；最终控制方案可以直接给出，也可分作以下两步完成：

(3.1)预测各无功设备动作对系统的影响，将影响结果转换为无功设备对系统的服务值；

(3.2)结合各无功设备的服务值及其动作延时，得出选择控制设备及其控制方向的最终控制结果。

前述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于选择所述的无功设备服务值，在需要对无功设备进行优化选择时，可以针对当前运行状态，计算各无功设备动作对系统产生的影响，将影响情况折算为服务值；(服务值可以反映无功设备动作对系统运行状态的改善情况，服务值高的设备优先动作。)借助于服务值及无功设备的动作延时，综合得出具体的控制设备及其控制方向的控制方案。

前述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在选择无功设备时，对于同类不等容无功设备的选择，在多台容量不等电容器/电抗器间可以先计算各电容器/电抗器的服务值，通常不同容量范围内的电容器/电抗器的服务值不同，结合各电容器/电抗器的动作延时及无功设备优先级辅助判断过程，可以得出最终控制方案。

前述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在多受控量时，针对每台无功设备的允许动作情况，逐一分析其对各受控量的影响，将影响结果折算为服务值。综合考虑无功设备的服务值及其动作延时，并通过无功设备优先级辅助判断过程，得出最终控制方案。如：需要同时兼顾到多个受控电压时，包括兼顾中压侧电压时，可以逐一判断各无功设备动作后会对每个受控电压的影响；利用各受控电压的预测值与当前值的差异，得出优化的预测结果；结合无功设备的动作延时及无功设备优先级辅助判断过程，得出优化控制方案。同样，考虑到工程应用，可以将控制结果的改善差异(如：服务值差)与设备动作延时综合考虑(如：折算为最大允许延时等待)，以此作为高服务级设备的最大允许等待期限，得出最终控制方案。

前述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在进行无功设备选择时，当系统受控量越限后，可以省略服务值的计算过程，利用各无功设备的动作影响，优先选择影响效果最好的无功设备做为首选动作对象，并设定允许延时等待值。

前述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于还包括以下步骤：结合负荷预测或边界处理方式改进控制模式。

本发明的有益效果是：本发明解决了主变、电容/抗器间的设备选择问题；解决了不等容电容/抗器的设备选择问题；解决了多设备不等延时下的设备选择问题；动作合理；摈弃了区域图控制方式，避免了跨区、区域边界划分等问题。更改电压、无功的权重及属性，可适应不同的控制模式。

附图说明

图1为九域图基本控制原理示意图；

图2为改进九域图——智能法控制原理示意图；

图3为电压无功自动控制十七域图控制原理示意图；

图4为电压无功自动控制五域图控制原理示意图；

图5为本发明中理想运行区间的设定示意图；

图6为本发明中的服务值计算的主体流程图；

图7为本发明中的无功设备针对主受控量服务值的计算流程图；

图8为本发明中的无功设备针对从受控量服务值的计算流程示意图；

图9为本发明中利用服务值确定设备优先级的流程图；

图10为本方面中电压无功综合控制系统一次接线示例图；

图11为本发明中各无功设备动作后运行点的偏移位置预测示意图；

图12为本发明中无功设备对受控量的影响情况示意图。

图中参数/变量说明如下：

i——无功设备的编号；

j——主(或从)受控量的编号；

iServer(i)——第i台无功设备的服务值；

Xj——第j个主受控量的当前状态值；

X’j——第j个主受控量的预测值；

iPMcb——主受控量恢复的服务值权重；

iPMimp——主受控量好转的服务值权重；

iPMwors——主受控量恶化的服务值权重；

Yj——第j个从受控量的当前状态值；

Y’j——第j个从受控量的预测值；

iPScb——从受控量恢复的服务值权重；

iPSimp——从受控量好转的服务值权重；

iPSwors1——从受控量恶化的服务值权重；

iPSwors2——从受控量恶化的服务值权重；

iActPermit(i)——无功设备i允许动作标识；iActPermit(i)＝1，无功设备i允许动作，即：无功设备i是最终选择出的动作设备(i为控制设备号)；iActPermit(i)＝0，当前状态下，不允许无功设备i动作。

iDelay(i)——无功设备i的动作延时；

Ksd——服务值的延时折算系数。可以取值1秒/分(分：服务值的分值)；

iDcan——由于服务值差导致的最大允许延时等待，中间变量。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作具体的介绍如下：

本发明的具体实现过程如下：

1、测量出各无功设备动作后引发受控量的变化量(值，即：反馈差值)：

ΔU_j＝U_j，Now-U_j，Bef    (1)

ΔQ_j＝Q_j，Now-Q_j，Bef    (2)

其中，ΔU_j为无功设备动作(以下简称：动作)前后第j个受控电压的变化量；U_j，Now为动作后的第j个受控电压(值)；U_j，Bef为动作前的第j个受控电压(值)。同样，ΔQ_j为动作前后第j个受控无功功率的变化量；Q_j，Now为动作后的第j个受控无功功率(值)；Q_j，Bef为动作前的第j个受控无功功率(值)。

实现以上的计算，需要对系统各测量量进行连续记录(可以采用循环记录方法)。结合信号变位判断无功设备的动作情况。另外，在本说明书中，所有信息均针对单台(任意一台)无功设备。为此，必须对不同的无功设备开辟独立的存储、计算空间。可以在工程实现上进行适当简化。同步记录以下信息：  动作前的第j个有功功率(值)P_j，Bef及当前动作时刻T_Now。这里“第j个”表示第j个单元的相关信息。

2、受控量越限时，预测特定无功设备动作后各受控量的值(预测值)。即：在当前运行状态下，如果无功设备进行特定动作后，各受控量将达到的预计值。

分析设备可用情况，结合当前运行状态，计算无功设备动作将会引发受控量的变化。无功设备动作后所产生的影响与当前网络结构、系统电压、无功功率及有功功率有关，对动作影响进行预测。

无功设备动作后，有多种自适应预测方法可以跟踪当前的运行状态，包括神经元法与经验公式法。这里仅以变压器分接头变化对受控电压的影响为例，给出一种可行的预测方法(核心部分)。

可以设定，变压器分接头变位对电压的动作影响近似为：

ΔU＝U*K_T，UU-P*K_T，PU-Q*K_T，QU+ΔU₀    (3)

其中所有的K值均大于0，K_T，UU为电压的影响系数；K_T，PU为当前有功功率的影响系数；K_T，QU为当前无功功率的影响系数；ΔU₀为电压变化的起始偏移量；ΔU为电压的实际变化量。

初值设定：K_T，UU设定为主变分接头档差变比。K_T，PU、K_T，QU、ΔU₀取0。在主变分接头动作后，利用已有的K值及动作前的U_Bef、P_Bef、Q_Bef，计算出预测变化量ΔU_Pre：

ΔU_Pre＝U_Bef*K_T，UU-P_Bef*K_T，PU-Q_Bef*K_T，QU+ΔU₀(4)

利用测量到的数据(电压的实际变化量ΔU)进行反馈计算，修正K值(K_T，UU、K_T，PU和K_T，QU)及ΔU₀。过程如下：计算出的预测量ΔU_Pre与实际变化量ΔU间的差值d(ΔU_T)：

d(ΔU_T)＝ΔU-ΔU_Pre    (5)

利用d(ΔU_T)修正K值及起始偏移量。如：

dK_T，UU＝d(ΔU_T)/U_Bef  *K_Step  (6-1)

ΔU₀＝d(ΔU_T)*K_Step            (6-2)

K_step为单次修正迭代步长，可以取0.05。

K′_T，UU＝K_T，UU+d K_T，UU       (7)

其中K′_T，UU为K_T，UU的修正值(即：修正后的系数)。

其他系数的修正方法类同，可以利用修正后的系数对下次调档进行预测。

通过以上示例，可知统一的预测过程如下：

预测受控量的变化值

ΔX_j，Pre＝U_Bef*K_Ui，j+P_Bef*K_Pi，j+Q_Bef*K_Qi，j+X_j，0  (8)

上式中，ΔX_j，Pre为受控量j的预测变化值；K_Ui，j为第i台无功设备对第j个受控量的电压灵敏系数；K_Pi，j为第i台无功设备对第j个受控量的有功灵敏系数；K_Qi，j为第i台无功设备对第j个受控量的无功灵敏系数；X_j，0为受控量j的初始偏移量。这里的K值正、负号视情况而定。

利用测量到的受控量实际变化值ΔX_j，Re al与预测值ΔX_j，Pre的差值，对各灵敏系数K及初始偏移量进行修正。

d(ΔXi，j)＝ΔX_j，Re al-ΔX_j，Pre    (9)

修正过程如下：

d K_Ui，j＝d(ΔXi，j)/U_Bef  *K_Step    (10-1)

d K_Pi，j＝d(ΔXi，j)/P_Bef  *K_Step    (10-2)

d K_Qi，j＝d(ΔXi，j)/Q_Bef*K_Step      (10-3)

ΔX_j，0＝d(ΔXi，j)*K_Step            (10-4)

K′_Ui，k＝K_Ui，j+d K_Ui，j            (11-1)

K′_Pi，j＝K_Pi，j+dK_Pi，j(11-2)

K′_Qi，j＝K_Qi，j+dK_Qi，j(11-3)

X′_j，0＝X_j，0+ΔX_j，0(11-4)

上式(8)～(11)中，符号U_Bef、P_Bef、Q_Bef和K_Step的定义与(3)～(7)式相同。K′(K′_Ui，j、K′_Pi，j、K′_Qi，j)均为对应系数的修正量；X′_j，0为X_j，0的修正量；在随后的运算中启用修正量进行计算。

如果测量量过小，如P_Bef或Q_Bef过小时，可以不修正其灵敏系数，以进行适当保护。

无功设备引发受控量的变化值，通常呈正态分布。计算前需要对测量信息的有效性进行判断。

3、计算无功设备的服务值

术语：服务值——无功设备动作后，可以使系统状态得以改变的量化数值。无功设备的服务值越高，其动作后系统状态改善得越佳。

受控量越限时，通过计算可以预测出设备动作后，各受控量的变化ΔXj(或ΔYj)。其中j为受控量号，X对应于主受控量，Y对应于从受控量。通常主变分接头可以双向调节，可以将其视作两台无功设备分别进行计算；也可以通过电压、无功的越限情况确定合理调压方向。如：对低电压进行调节时，必然选择上调分接头动作方向(这里分接头上调是指：调节过后二次电压升高)。将当前运行值Xj，now(或Yj，now)加上预测变化值ΔXj，pre(或ΔYj，pre)作为受控量在i台无功设备动作后的预测值。即：

Xj，pre＝Xj，now+ΔXj，pre(12-1)

Yj，pre＝Yj，now+ΔYj，pre(12-2)

比较Xj，pre与Xj，now、Yj，pre与Yj，now，可以得出本无功设备的服务值。

具体服务值的计算流程如图6、图7和图8所示。图6为本发明中的服务值计算的主体流程图；图7为本发明中的无功设备针对主受控量服务值的计算流程图；图8为本发明中的无功设备针对从受控量服务值的计算流程示意图。

图7主受控量好转是指——主受控量移近边限，但不穿越。主受控量临界处理是指——如果控制后，主受控量与边限太接近，将无法抵御波动，为此可以在边限附近进行一些处理，处理过程并非必要。

图8从受控量好转是指——从受控量移近边限，但不穿越。从受控量临界处理是指——与主受控量临界处理类似。如果控制后，从受控量与边限太接近，将无法抵御波动，为此可以在边限附近进行一些处理，处理过程并非必要。

4、利用服务值判断设备动作的优先级

只允许服务值大于0的设备动作，同时服务值高的设备优先动作。当服务值高的设备动作延时不为0时(动作延时＞0秒)，可以将服务值差折算为最大允许等待延时，最终选择出控制设备。选择流程见图9。图9为本发明中利用服务值确定设备优先级的流程图。

图中优先级辅助判断过程如下：

①如果iDelay(j)＞0，不进行任何改变；否则利用无功设备排序流程判断设备的优先级。②如果无功设备j的优先级高于无功设备i，iServer(i)＝0；否则，不进行任何改变。

上述无功设备排序流程为：依据运行经验、规程制定的无功设备动作顺序。如：(希望)先投入电容器、后调节分接头；电容器先投先退、先退先投；电容器曰动作次数低的先动等。

这里可以将并列的主变视作一台大主变，但控制出口必须同步(同升、同降)。

本发明可以作为核心控制过程，以替代常规的区域图控制过程，直接得出控制方案(结果)，即：选择出控制设备及控制方向。

实施例

以双主变并联系统为例，系统结构如图10所示，图10为本发明中电压无功综合控制系统一次接线示例图。主变T1带二次分段母线并列运行(主变T2停运)。四台电容器均可使用(C1、C3、C4退，C2投)。可预测出各无功设备动作后，系统运行点的移动位置如图11所示，无功设备对各受控量的影响如图12所示。图11为本发明中各无功设备动作后运行点的偏移位置预测示意图，图12为本发明中无功设备对受控量的影响情况示意图。

在电压无功智能控制系统中，电压、无功均为主受控量，利用上述判断方法可知：电容器C1的服务值为30、电容器C2的服务值为-100、电容器C3的服务值为100、电容器C4的服务值为-100、主变T1升档的服务值为30、主变T1降档的服务值为-100。可见，短期(允许等待期限)内首选投入电容器C3。如果电容器C3短期内不可投入使用，主变T1升档与电容器C1投入具备同样服务值，可以依据无功设备排序流程(如：调档优先)选择动作设备(主变T1升档)。

本发明提供的核心控制过程作为变电站电压无功综合控制的核心技术，必须服从电力系统运行规程。如：电容器与电抗器不可同时投入。

本发明提供的控制方法同样可以利用辅助手段提高控制水平。如：负荷预测方法，及临界处理方法。

控制模式的更改：可以通过改变受控量的属性或服务权重，适应于不同的控制模式。如：将电压受控量设定为主受控量、将无功受控量设定为从受控量，即可实现电压优先的控制模式；将电压受控量设定为主受控量、取消无功受控量(或将无功受控量设定为从受控量并将从服务权重全设为0)，即可实现只调电压的控制模式。其余变化方式类同。

仍以上述控制过程为例，如果在电压优先控制模式中，将受控电压设定为主受控量，受控无功为从受控量。通过计算可以得出：电容器C1的服务值为30、电容器C2的服务值为-100、电容器C3的服务值为100、电容器C4的服务值为85、主变T1升档的服务值为30、主变T1降档的服务值为-100。可见最优的控制策略仍为投入电容器C3；但在电容器C3短期内不可用时，电容器C4将成为首选控制对象，可以尽快恢复受控电压。

系统运行方式改变后，即：系统一次网架结构改变后，会使得原无功设备动作影响预测失准。而在变电站又无法得知系统的一次网架结构，为此可以使用必要的工程方法进行处理，处理过程不属于本专利范畴。这里给出一种参考处理方式：将一天分为不同时段(如白天、夜晚两个时段)，不同时段的网架结构不同，分别对各自时段进行数据记录及预测，预测过程需参照当前运行时间。

本发明提供的方法，从本质上讲是通过比较各种无功设备动作后的预测结果，选择得出效果最好的控制方案，即：得出控制设备及控制方向。凡以此原理为基础的(核心)控制过程，均属于本专利的适用范围。包括本专利的改进方法及简化方法。

如：简化服务值计算结果的元件选择过程。仍以上述实施例为例，当前运行点在常规九域图的2区，参见附图1中的区域划分方法。控制策略可以是升档或投入电容器，分析各电容器对电压、无功的影响，认为电容器C3适合投入。这里省略了服务值的计算过程，但同样采用了动作结果比较方法，也是本专利提供的技术，属本专利的适用范畴。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于：依照运行要求，确定系统电压、无功功率允许的运行范围，在系统运行区域中划分出一个理想运行区间；当系统发生受控量越限时，预测各无功设备的动作影响，所述的受控量为受控电压或受控无功，所述的动作影响为在当前运行方式下，预设发生特定无功设备动作，各受控量将会达到的运行状态；针对各种可能的预设情况，分析各受控量预测值与当前实际值的差异；在系统运行状态可能发生好转的方案中，结合当前无功设备的动作延时，得出选择控制设备及其控制方向的最终控制方案；其包括以下具体步骤：

(1)、测算或预设各无功设备的动作影响，确定理想运行区间；

(2)、受控量越限时，计算各种无功设备动作后，每个受控量的预测值，

X_j，pre＝X_j，now+ΔX_j，i

其中，X_j，pre为第j个受控量的预测值，X_j，now为第j个受控量的当前值，

ΔX_j，i为第i台无功设备动作后，对第j个受控量的影响值；

(3)、对各种无功设备动作后的运行状态进行预测，比较各受控量的预测值与当前值，得出系统状态可能发生的改变情况，在系统状态可能发生改善的方案中，结合无功设备的动作延时，给出最终控制方案；最终控制方案可以直接给出，也可分作以下两步完成：

(3.1)预测各无功设备动作对系统的影响，将影响结果转换为无功设备对系统的服务值；

(3.2)结合各无功设备的服务值及其动作延时，得出选择控制设备及其控制方向的最终控制结果。

2.根据权利要求1所述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于选择所述的无功设备服务值，在需要对无功设备进行优化选择时，可以针对当前运行状态，计算各无功设备动作对系统产生的影响，将影响情况折算为服务值；借助于服务值及无功设备的动作延时，综合得出具体的控制设备及其控制方向的控制方案。

3.根据权利要求2所述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在选择无功设备时，对于同类不等容无功设备的选择，在多台容量不等电容器/电抗器间可以先计算各电容器/电抗器的服务值，通常不同容量范围内的电容器/电抗器的服务值不同，结合各电容器/电抗器的动作延时及无功设备优先级辅助判断过程，可以得出最终控制方案。

4.根据权利要求1所述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在多受控量时，针对每台无功设备的允许动作情况，逐一分析其对各受控量的影响，将影响结果折算为服务值。综合考虑无功设备的服务值及其动作延时，并通过无功设备优先级辅助判断过程，得出最终控制方案。

5.根据权利要求1所述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于在进行无功设备选择时，当系统受控量越限后，可以省略服务值的计算过程，利用各无功设备的动作影响，优先选择影响效果最好的无功设备做为首选动作对象。

6.根据权利要求1所述的变电站电压无功综合控制系统动作设备选择技术，其特征在于还包括以下步骤：结合负荷预测或边界处理方式改进控制模式。

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