CN101207286A - 一种电压无功调节切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压无功调节切换控制方法，其包括以下步骤：步骤一：设定切换周期和启动切换的概率临界值；步骤二：启动一个切换周期，并对变压器低压侧母线电压V和变压器高压侧无功功率Q进行采样；步骤三：计算在一个设定切换周期内采样的运行点在九区图或改进的九区图中不同区域的停留概率；步骤四：将上述最大的停留概率与启动切换的概率临界值比较；步骤五：如果其概率大于临界值，则启动切换策略，将运行点向最佳工作区方向切换。与现有技术相比，能有效避免现有技术中如果采样点在边界处晃动，连续在某一区域的时间不能达到设定切换周期，那么就无法启动切换控制策略的缺点。

Description

一种电压无功调节切换控制方法

技术领域

本发明涉及一种电压无功调节切换控制方法。

背景技术

随着对供电质量和可靠性要求的提高，电压成为衡量电能质量的一个重要指标。保证用户处的电压接近额定值，成为电力系统运行控制的基本任务。而电力系统的电压水平取决于系统无功功率的平衡，维持电网正常运行下的无功功率平衡是改善和提高电压质量的基本条件。

在联系电网和用户的变电站自动化系统中加入电压无功综合控制功能，而变电站自动化系统中电压无功综合控制的基本原理是实时采集系统侧无功和低压侧母线电压，然后根据调节判据得出控制方法(调节主变压器分接头或投切电容器)，改变无功分布并调节电压，保证电压合格和无功基本平衡。其中电压U取值于主变压器低压侧对应母线的线电压，无功Q则取值于变压器高压侧无功功率。

目前，较多的电压无功综合控制产品采用基于九区图(即常说的“井字图”)的控制策略，九区图法控制策略是按照固定的电压和无功(或变电站进线端功率因数)上下限将电压-无功平面划分为9个区域，见附图1，其中中间的区域(即第9区)为最佳工作区(或正常工作区)，其余八个区为不正常工作区，通过调节主变压器分接头及并联电容器的投切，使系统尽可能运行在最佳工作区。电压无功综合控制产品一般会根据变压器低压侧母线电压V、变压器高压侧无功功率Q、时间、负荷率、开关信息、有载调压变压器分接头档位和电容器投切等多因素进行综合判断，根据实时数据判断当前的运行区域，再按照一定的控制方案，闭环地控制站内并联补偿电容器的投切及有载调压变压器分接头的调节，以最优的控制顺序和最少的动作次数使运行点进入到第9区(正常工作区)。但是传统九区图法由于未考虑无功调节对电压的影响及电压调节对无功的影响，实际使用时会造成振荡、装置频繁动作的现象。例如在附图2中，如系统运行于A点(位于ΔUq小区，ΔUq为投入1组电容器所引起的电压变化量)，电压接近上限而无功严重不足，根据3区的控制方案，将投入1组电容器进行无功补偿，引起电压升高，则投电容后运行点将可能进入2区而非9区(也可能进入1区)；装置再根据2区的控制方案(下调分接头降压)使运行点可能又回到ΔUq小区，如此反复，从而产生振荡动作。又例如在附图2中，如系统运行于B点(位于ΔQu小区，ΔQu为上调1档分接头所引起的无功变化量)，电压越下限而无功接近上限，根据5区的控制方案，应先上调分接头升压，引起无功变大，则上调分接头后，运行点有可能进入3区；而根据3区的控制方案：先投电容，若无电容可投，则下调分接头。如果无足够的电容可投，则下调分接头，运行点就又可能回到ΔQu小区，从而产生振荡。

针对传统九区图法对于某些区对控制的结果产生振荡现象以及装置频繁动作的缺陷，对传统的九区图进行了改进，见附图3所示。其增加了2-3和6-7两个小区作为防振区，ΔUq为投切1组电容器所引起的电压变化最大量。当运行点位于2-3(或6-7)小区内时，控制方案为下调分接头降压或上调分接头升压。

还有人提出了较附图3更完善的改进的九区图(实质为13区域图法)，见附图4，其中，ΔU为投切1组电容器引起的电压最大变化量；ΔQ为调节1档分接头引起的无功最大变化量。

更为改进的策略是在9区图中再细分8个小区，采用17区域图法的控制策略，见附图5所示，Q+(Q-)表示无功越上限(下限)，U+(U-)表示电压越上限(下限)。每个区的控制方案可自动整定，也可手动整定。自动整定时可按5种方式进行：只考虑电压、只考虑无功、电压优先、无功优先、综合考虑。

然而这些改进的控制策略存在的一个普遍问题是控制为单向控制，认为ΔUu、ΔUq、ΔQu、ΔQq为恒定值，电压无功综合控制将一直使用这些定值。而这些定值与实际值的误差往往会导致装置的误动作或振荡动作。

所以，常用的上述九区图法控制策略存在着投切振荡、装置频繁调节的缺陷，虽进行了改进(如采用17区域图法)，仍存在不少弊端。传统九区图法和改进九区图法的电压无功综合控制切换控制方法为：

步骤一：设定切换周期，例如N秒；

步骤二：启动一个切换周期，并对变压器低压侧母线电压V和变压器高压侧无功功率Q进行采样；

步骤三：记录每次采样数据所在区域

步骤四：在一个切换周期内采样点连续落在某一区域(第九区之外的)，则启动控制策略(切换)；

其切换控制方法流程图见附图6，传统切换控制方法存在的问题是：

如果采样点在边界处晃动，连续在某一区域的时间不能达到设定切换周期，那么就无法启动切换控制策略。而此时的无功是不经济的，电压质量是不好的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种针对九区图法或改进型九区图法电压无功综合控制时如何启动切换控制策略的电压无功综合控制切换控制方法，该方法特别是针对运行点在各区临界处晃动时如何判断切换控制策略时非常经济有效。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该电压无功调节切换控制方法，其特征在于由以下步骤实现：

步骤一：设定切换周期和启动切换的概率临界值；

步骤二：启动一个切换周期，并对变压器低压侧母线电压V和变压器高压侧无功功率Q进行采样；

步骤三：计算在一个设定切换周期内采样的运行点在在九区图或改进的九区图中不同区域的停留概率；

步骤四：将上述最大的停留概率与启动切换的概率临界值比较；

步骤五：如果其概率大于临界值，则启动切换策略，将运行点向最佳工作区方向切换。

上述步骤三中计算停留概率可以采用以下步骤实现：

步骤(一)：为九区图中每一个区域设置一个记录采样点在相应区域停留时间的计时器；

步骤(二)：在一个切换周期内分别记录每个计时器的计时总值；

步骤(三)：将每个计时器的计时总值除以切换周期即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率。

上述步骤三中停留概率也可以采用以下方法来计算：

步骤(一)：为九区图中每一个区域设置一个记录采样点在相应区域进行采样次数的计数器；

步骤(二)：在一个切换周期内分别记录每个计数器的计数总值；

步骤(三)：将所有计数器的计数总值累加得到在一个切换周期内采样点采样次数总和。

步骤(四)：将每个计数器的计数总值除以采样次数总和即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过计算在设定切换周期内对采样的运行点在各一区域停留的概率，将其中最大的概率与设定的启动动作的概率限值比较，如果超过限制，则启动切换策略，将运行点向最佳工作区方向动作，能有效避免现有技术中如果采样点在边界处晃动，连续在某一区域的时间不能达到设定切换周期，那么就无法启动切换控制策略的缺点。

附图说明

图1为传统九区图法示意图；

图2为传统九区图法运行点处于第3区和第5区时示意图；

图3为改进的九区图法一示意图；

图4为改进的九区图法二示意图；

图5为十七区域图法示意图；

图6为现有技术中电压无功调节切换控制方法流程图；

图7为本发明实施例中电压无功调节切换控制方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提供了一种电压无功调节切换控制方法，该方法首先会设定一个固定时间的切换周期和当运行点不在最佳工作区时启动切换的概率临界值，并为九区图中每一个区域设置一个记录采样点在相应区域停留时间的计时器或记录采样点在相应区域进行采样次数的计数器，其工作流程始于启动一个切换周期1，并对变压器低压侧母线电压V和变压器高压侧无功功率Q进行采样2，根据采样数据判断运行点所在区域3，然后将采样时间或本次采样计入该区域的计时器或计数器4，待一个设定切换周期结束后，计算在一个设定切换周期内采样的运行点在九区图或改进的九区图中不同区域的停留概率5；然后将这个最大概率与启动切换的概率临界值比较6；如果这个最大停留概率大于启动切换的概率临界值，判断上述最大的停留概率所在区域是否为非最佳工作区域7，如果不是最佳工作区，则启动切换策略，将运行点向最佳工作区方向切换8；如果最大的停留概率所在区域为最佳工作区，就不用启动切换策略9；如果最大停留概率小于启动切换的概率临界值，也不用启动切换策略9，详见图7所示。

上述计算在一个设定切换周期内采样的运行点在九区图或改进的九区图中不同区域的停留概率5的方法中，当采用计时器记录采样时间时，其计算方法如下：在一个切换周期内分别记录每个计时器的计时总值，将每个计时器的计时总值除以切换周期即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率；当采用计数器记录采样次数时，其计算方法如下：在一个切换周期内分别记录每个计数器的计数总值，然后将所有计数器的计数总值累加得到在一个切换周期内采样点采样次数总和，最后将每个计数器的计数总值除以采样次数总和即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率。

Claims (3)

1.一种电压无功调节切换控制方法，其特征在于由以下步骤实现：

步骤一：设定切换周期和启动切换的概率临界值；

步骤二：启动一个切换周期，并对变压器低压侧母线电压V和变压器高压侧无功功率Q进行采样；

步骤三：计算在一个设定切换周期内采样的运行点在九区图或改进的九区图中不同区域的停留概率；

步骤四：将上述最大的停留概率与启动切换的概率临界值比较；

步骤五：如果其概率大于临界值，则启动切换策略，将运行点向最佳工作区方向切换。

2.根据权利要求1所述的电压无功调节切换控制方法，其特征在于所述步骤三中计算停留概率采用以下步骤：

步骤(一)：为九区图中每一个区域设置一个记录采样点在相应区域停留时间的计时器；

步骤(二)：在一个切换周期内分别记录每个计时器的计时总值；

步骤(三)：将每个计时器的计时总值除以切换周期即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率。

3.根据权利要求1所述的电压无功调节切换控制方法，其特征在于所述步骤三中计算停留概率采用以下步骤：

步骤(一)：为九区图中每一个区域设置一个记录采样点在相应区域进行采样次数的计数器；

步骤(二)：在一个切换周期内分别记录每个计数器的计数总值；

步骤(三)：将所有计数器的计数总值累加得到在一个切换周期内采样点采样次数总和。

步骤(四)：将每个计数器的计数总值除以采样次数总和即得到采样点在九区图中每个区域的停留概率。

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