CN101697474B - 考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域；本发明的方法为设母线电压越限综合指标X，以此作为高压并联电抗器自动退出运行的判据；设计了母线电压恢复综合指标X′，以此作为高压并联电抗器自动退出运行后自动恢复投运的判据。通过在线获取电网数据并实时计算X和X′，实现了高压并联电抗器的在线远方自动控制；本发明可实现在紧急情况下将高压并联电抗器自动切除，以及在系统恢复正常后，将此高压并联电抗器自动投运，从而保证电网安全稳定运行。

Description

考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及变电站高压并联电抗器的控制方法。

背景技术

高压并联电抗器是输电系统的重要组成部分，其主要作用是削弱空载或轻载时长线路的电容效应所引起的工频电压升高。与低压电容电抗器不同，高压并联电抗器直接接入高压或超高压输电网，电压等级高，设备容量大，实现可控投切非常困难，一般要通过人工离线进行运行方式计算，根据计算结果如果需要投切高压并联电抗器，则需要在设备停运情况下完成。

对于受端电网来说，根据电网需求自动投切高压并联电抗器，可以改善受端电网电压支撑能力及其暂态故障后稳态电压水平，对受端电网的稳定运行具有重要意义。现有与高压并联电抗器可控投切的研究更多的集中在设备本身，属于本地控制方式，没有实现远方控制。比如周勤勇，郭强，冯玉昌等在《可控高压电抗器在西北电网的应用研究》(《电网技术》，2006，30(6))中，给出了两种应用最广泛的可控高压并联电抗器，包括磁饱和式可控电抗器(MCR)和可控硅控制电抗器(TCR)，通过在限制工频过电压、提高大负荷方式下的电压、降低网损、提高系统暂态和动态稳定性等几个方面进行研究，给出了在西北电网安装MCR型可控电抗器的可行性分析。但如何从全局角度出发研究高压并联电抗器的投切方法尚无研究成果。

高压并联电抗器的自动控制方法与普通低压电容器、电抗器不同。由于高压并联电抗器的投退对电网的电压影响较大，因此其日常的运行方式相对稳定，只有在电网发生故障后，作为故障恢复的手段使用。从现有研究成果来看，尚未提出在现有的自动电压控制(AVC，Automatic Voltage Control)系统中实现对高压并联电抗器的自动投切方法，也未提出在考虑电网电压安全的情况下如何在远方实现对高压并联电抗器的投切。

发明内容

本发明为实现对高压并联电抗器的自动投切，提出一种考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法，可实现在紧急情况下将高压并联电抗器自动切除，以及在系统恢复正常后，将此高压并联电抗器自动投运，从而保证电网安全稳定运行。

本发明提出的考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法，其特征在于，包括当前运行的高压并联电抗器自动退出运行和已退出的高压并联电抗器自动恢复投运两部分；其中，所述当前运行的高压并联电抗器自动退出运行的方法，具体包括以下步骤：

11)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex、X初始化，令T^ex＝0，X＝0；其中，X为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标，X值由计算得到，T^ex为连续对X的判断结果为X＞1的次数；

T^ex其取值范为是0到T^exmax，其中T^exmax为整数，且满足(T^exmax+1)*Δt＝T；T为当高压并联电抗器的母线电压越限综合指标X大于1的时间达到退出当前高压并联电抗器的时间，T取值范围为5-15分钟；Δt为监测周期，Δt取值为3-5分钟；

12)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，集合S内包含n条母线，且n＝m+1，n、m是自然数；

13)采集集合S内n条母线的电压，对其中第j条母线，1≤j≤n，进行滤波，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\≤U_j^{\mathrm{Cur}}\≤U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；滤波后，集合S中还存在n′条母线，n′≤n；其中，U_j ^Cur为母线j的实时测量电压，U_j ^UL为母线j的滤波电压上限，U_j ^DL母线j的滤波电压下限；设定U_j ^DL为额定线电压的0.8倍，U_j ^UL为额定线电压的1.2倍；

14)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X；具体步骤如下：

141)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，使每一组的母线属于同一变电站；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值U_k ^st，即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j\∈S_k}{\mathrm{\Σ}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，U_j ^bs表示变电站k内母线j的电压；

若U_j ^bs低于该变电站设定的母线的高压并联电抗器退运电压控制下限U_k ^actDL，则令 $X_k^{\mathrm{st}}=1,$ 否则 $X_k^{\mathrm{st}}=0,$ X_k ^st为变电站k内母线是否越下限的综合指标； $U_k^{\mathrm{actDL}}=U_k^{\mathrm{stDL}}-\mathrm{\ΔU};$ 其中，U_k ^stDL为母线当前时刻的运行电压下限，ΔU为裕度值；

142)令 $X=\underset{k\∈l}{\mathrm{\Σ}}{X}_k^{\mathrm{st}}\·W_k^{\mathrm{st}},$ 其中W_k ^st为被检测的变电站k内的各母线电压权重系数，变电站k内n_k条母线电压权重系数相同；集合S内的各变电站母线电压权重系数取值范围是0-1.0内的实数；各变电站母线权重系数确定原则是：与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1；

15)如果X＞1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标越限，转入步骤16)如果X≤1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标没有越限，然后转入步骤17)；

16)T^ex数值加1，判断此时T^ex是否超过设定值T^exmax；如果T^ex＞T^exmax，则认为满足高压并联电抗器退出运行的条件，下指令退出运行该高压并联电抗器的指令，转入步骤17)；如果T^ex≤T^exmax，则认为时间上还未达到退运的条件，等待时间Δt后转入步骤13)；

18)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤11)；

所述已退出的高压并联电抗器自动恢复投运的方法，具体包括以下步骤：

21)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex′、X′初始化，令T^ex′＝0，X′＝0；其中X′为该高压并联电抗器的的母线电压恢复综合指标，X′值由计算得到，T^ex′为连续对X′的判断结果为X′＞1的次数；

T^ex′其取值范为是0到T^exmax′，其中T^exmax′为整数，且满足(T^exmax′+1)*Δt＝T′；T′为当高压并联电抗器的母线电压恢复综合指标X′＞1的时间达到恢复投运当前高压并联电抗器的时间，T′典型值为5-15分钟；Δt为监测周期，Δt典型值为3-5分钟；

22)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，集合S内包含n条母线，且n＝m+1，n、m是自然数；

23)采集集合S内n条母线的电压，对其中第j条母线，1≤j≤n，进行滤波，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\≤U_j^{\mathrm{Cur}}\≤U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；滤波后，集合S中还存在n′条母线，n′≤n；其中U_j ^UL为母线j的滤波电压上限，U_j ^DL为母线j的滤波电压下限，U_j ^Cur为母线j的实时测量电压；设定U_j ^DL为额定线电压的0.8倍，U_j ^UL为额定线电压的1.2倍；

24)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X′；具体步骤如下：

241)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，使每一组的母线属于同一变电站；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值U_k ^st，即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j\∈S_k}{\mathrm{\Σ}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，U_j ^bs表示变电站k内母线j的电压；

若U_j ^bs高于该变电站设定的高压并联电抗器恢复投运电压定值U_k ^resDL，则令 ${X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}=1,$ 否则 ${X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}=0,$ X_k ^st′为变电站k内母线是否恢复到一定水平的综合指标；

242)令 $X^{\′}=\underset{k\∈l}{\mathrm{\Σ}}{X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}\·W_k^{\mathrm{st}},$ 其中W_k ^st为被检测的变电站k的母线电压值权重系数，变电站k内的n_k条母线权重系数相同；集合S内的各变电站母线电压权重系数取值范围是0-1.0内的实数；各变电站母线权重系数确定原则是：与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1；

25)判断是否所有母线电压已恢复，如果X′＞1，则认为所有母线电压已恢复，则转入步骤26)，否则转入步骤28)；

26)T^ex′数值加1，判断此时T^ex′是否超过设定值T^exmax′；如果T^ex′＞T^exmax，则认为满足高压并联电抗器恢复投运条件，下指令恢复投运该高压并联电抗器，转入步骤27)；如果T^ex′≤T^exmax′，则认为时间上还未达到该高压并联电抗器恢复投运的条件，等待时间Δt后转入步骤23)，其中Δt为监测周期；

27)判断该高压并联电抗器是否允许自动恢复，若判断结果为允许自动恢复则下发指令使该高压并联电抗器自动恢复投运；

允许自动恢复投运当前高压并联电抗器的判断准则至少同时满足以下4个条件：

271)该高压并联电抗器是由于自动控制退出的电抗；

272)该高压并联电抗器在被切除后到自动回复之前，其高压并联电抗器开关位置没有发生过变化，并且其高压并联电抗器一次、二次设备没有发出过告警，并且远方/就地软压板没有发生过变位；

273)若该高压并联电抗器安装在变电站，则该变电站现场的电容器均已退出，或都准备退出，低压电抗器尚未投入，或准备投入；

274)若该高压并联电抗器安装在电厂，在其自动恢复投入状态之前投入高压并联电抗器前，发电机的功率因数在0.98-1.0之间或机组进相运行；

30)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤21)；

本发明的特点和效果：

本发明从考虑系统全局控制的角度出发，针对正常方式为投运的高压并联电抗器，研究如何在紧急情况下将高压并联电抗器自动切除，以及在系统恢复正常后，如何将此高压并联电抗器自动投运。

本发明设计了母线电压越限综合指标X，以此作为高压并联电抗器自动退出运行的判据；设计了母线电压恢复综合指标X′，以此作为高压并联电抗器自动退出运行后自动恢复投运的判据。通过在线获取电网数据并实时计算X和X′，实现了高压并联电抗器的自动控制。

本发明提出的方法可保证电网安全稳定运行，该方法可集成在现场运行的自动电压控制系统中，从控制中心对高压并联电抗器实现远方自动控制。

附图说明

图1为本发明中高压并联电抗器的自动退出运行的方法流程图。

图2为本发明中高压并联电抗器的自动恢复投运的方法流程图。

具体实施方式

本发明提出的考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法结合附图以及实施例详细说明如下：

本发明提出的方法，对于每一个要进行自动退出运行和自动恢复投运高压并联电抗器，通过基于一定准则的自动检索或者事先设定，可以得到对这个高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S，集合S内所有母线的电压作为该高压并联电抗器是否动作的判断函数的输入参数。对于需要进行自动退出运行和自动恢复投运的高压并联电抗器，校核集合S内母线电压是否越下限。集合S内的不同母线在判断函数中的权重是不同的，本发明采用加权求和的方式给出该高压并联电抗器关于集合S中母线电压的综合电压越限指标X和母线电压恢复综合指标X′，以此为高压并联电抗器动作的判断条件。

本发明提出的考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法，其特征在于，包括高压并联电抗器的自动退出运行和高压并联电抗器自动恢复投运两部分；其中，第一部分的控制对象为投运中、待判断是否需要自动退出运行的高压并联电抗器，其控制流程图如图1所示，具体包括以下步骤：

11)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex、X初始化，令T^ex＝0，X＝0；其中，X为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标，X值由计算得到，T^ex为连续对X的判断结果为X＞1的次数；

由于电网电压是在一定范围内不断变化的，本发明方法并不是一检测到母线电压越限综合指标X大于1就立刻对高压并联电抗器进行控制。当连续判断X大于1的次数累计达到一定值T^exmax时可以认为电网电压状态确实发生了较大变化，说明母线电压越限这一状态已经持续了相应的一段时间，不是一个短暂现象，需要进行控制。同时这也是为了避免设备不必要的频繁动作；因此T^ex其取值范为是0到T^exmax，其中T^exmax是事先设定的整数，设定原则如下：首先事先设定当高压并联电抗器的母线电压越限综合指标X大于1的时间达到一定值T时可以退出当前高压并联电抗器，T典型值为5-15分钟；然后由监测周期Δt来推算，Δt典型值为3-5分钟，据此计算T^exmax，必须满足(T^exmax+1)*Δt＝T。

12)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

(对于要进行控制的高压并联电抗器，其控制策略生成函数的输入参数并不是来自全网所有母线，而是有范围的)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S；搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，集合S内包含n条母线，n、m是自然数，且n＝m+1；

13)采集集合S内n条母线的电压，对于其中第j条母线，其中1≤j≤n，进行滤波(由于采集的母线电压可能存在错误，需要进行滤波，将坏数据剔除，避免坏数据干扰高压并联电抗器的自动控制的判断准则)，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\≤U_j^{\mathrm{Cur}}\≤U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；滤波结果后，集合S中还存在n′条母线(作为监测范围内的母线)，n′≤n；其中，U_j ^Cur为母线j的实时测量电压，U_j ^UL、U_j ^DL依次为母线j的滤波电压上限、母线j的滤波电压下限；U_j ^DL、U_j ^UL为事先设定；一般设定U_j ^DL为额定线电压的0.8倍，U_j ^UL为额定线电压的1.2倍；

14)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X；具体步骤如下：

141)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，每一组的母线属于同一变电站(不同组的母线不可能属于同一变电站)；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值U_k ^st，即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j\∈S_k}{\mathrm{\Σ}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内的母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，U_j ^bs表示变电站k内母线j的电压；

若U_j ^bs低于该变电站设定的母线的高压并联电抗器退运电压控制下限U_k ^actDL，则令 $X_k^{\mathrm{st}}=1,$ 否则 $X_k^{\mathrm{st}}=0,$ X_k ^st为变电站k内母线是否越下限的综合指标； $U_k^{\mathrm{actDL}}=U_k^{\mathrm{stDL}}-\mathrm{\ΔU};$ 式中，U_k ^stDL为母线当前时刻的运行电压下限(U_k ^stDL值由电力系统的运行规则设定：ΔU为裕度值(ΔU可以根据运行经验或者仿真计算得出仅由于当前高压并联电抗器的切除导致母线j的电压上升，ΔU取为母线j的这个电压上升量作为ΔU的值，典型的ΔU值为2kV)；

142)令 $X=\underset{k\∈l}{\mathrm{\Σ}}{X}_k^{\mathrm{st}}\·W_k^{\mathrm{st}},$ 其中W_k ^st为被检测的变电站k内的各母线电压权重系数，变电站k内n_k条母线电压权重系数相同；集合S内的各变电站母线电压权重系数取值范围是0-1.0内的实数；各变电站母线权重系数确定原则是：与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1(即如果母线j与当前要控制的高压并联电抗器属于同一变电站，则其权重系数要明显大于其他不属于当前要控制的高压并联电抗器所属变电站的母线)。

15)如果X＞1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标越限，转入步骤16)如果X≤1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标没有越限，然后转入步骤17)；

16)T^ex数值加1，判断此时T^ex是否超过设定值T^exmax。如果T^ex＞T^exmax，则认为满足高压并联电抗器退出运行的条件，下指令退出运行该高压并联电抗器的指令，转入步骤17)；如果T^ex≤T^exmax，则认为时间上还未达到退运的条件，等待时间Δt后转入步骤13)，其中Δt为监测周期；

17)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤11)；

第二部分的控制对象是由于在第一部分的控制方法中，已退出运行的、待判断是否需要自动恢复投运的高压并联电抗器；其控制流程图如图2所示，具体包括以下步骤：

21)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex′、X′初始化，令T^ex′＝0，X′＝0。其中X′是计算得出的指标，它为该高压并联电抗器的的母线电压恢复综合指标，T^ex′的数值为连续对X′的判断结果为X′＞1的次数；

(由于电网电压是在一定范围内不断变化的，并不是一检测到母线电压恢复综合指标X′大于1就立刻对高压并联电抗器进行控制。当连续判断到X′大于1的次数累计达到一定值时可以认为母线电压恢复到一定水平这一状态已经持续了相应的一段时间，不是一个短暂现象，需要恢复投运之前由于自动控制而退出的高压并联电抗器。同时这也是为了避免设备不必要的频繁动作)T^ex′其取值范围是0到T^exmax′，其中T^exmax′为整数，且必须满足(T^exmax′+1)*Δt＝T′，T′为当高压并联电抗器的母线电压恢复综合指标X′＞1的时间(即可以恢复投运当前高压并联电抗器)，T′典型值为5-15分钟；Δt为监测周期，Δt典型值为3-5分钟；

22)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

(对于要进行控制的高压并联电抗器，其控制策略生成函数的输入参数并不是来自全网所有母线，而是有范围的。通过在线搜索或者事先设定，可以得到对这个该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S)

搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，从而确定了集合S，集合S内包含n条母线，且n＝m+1，n、m是自然数；

23)采集集合S内n条母线的电压，对于其中第j条母线，其中1≤j≤n，进行滤波，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\≤U_j^{\mathrm{Cur}}\≤U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；结果为集合S中还存在n′条母线，n′≤n；其中U_j ^UL为母线j的滤波电压上限，U_j ^DL为母线j的滤波电压下限，U_j ^Cur为母线j的实时测量电压。U_j ^DL、U_j ^UL为事先设定；(进行滤波是为了避免坏数据干扰高压并联电抗器的自动控制的判断准则)一般设定U_j ^DL为额定线电压的0.8倍，U_j ^UL为额定线电压的1.2倍。

24)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X′；具体步骤如下：

241)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，使每一组的母线属于同一变电站(不同组的母线不可能属于同一变电站)；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值U_k ^st，即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j\∈S_k}{\mathrm{\Σ}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内属于监测范围内的母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，U_j ^bs表示变电站k内的母线j的电压；

若U_j ^bs高于该变电站设定的高压并联电抗器恢复投运电压定值U_k ^resDL，则令 ${X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}=1,$ 否则 ${X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}=0,$ 其中U_k ^resDL为电抗恢复投入电压定值，表示母线电压由越下限恢复，并上升一定量后的电压值，U_k ^resDL为由电力系统运行规则所确定的决定母线j的电压运行上限，同时必须但不仅限于保证切除该高压并联电抗器后，U_j ^bs立刻低于控制运行的下限，此时，X_k ^st′为变电站k内母线是否恢复到一定水平的综合指标；

242)令 $X^{\′}=\underset{k\∈l}{\mathrm{\Σ}}{X_k^{\mathrm{st}}}^{\′}\·W_k^{\mathrm{st}},$ 其中W_k ^st为被检测的变电站k的母线电压值权重系数，变电站k内参与X′的计算的n_k条母线权重系数相同，令W_k ^st等于这n_k条母线的权重系数，取值范围是0-1.0内的实数，是事先给定；各变电站母线权重系数确定原则是，与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1(即如果母线j与当前要控制的高压并联电抗器属于同一变电站，则其权重系数要明显大于其他不属于当前要控制的高压并联电抗器所属变电站的母线)。

25)判断是否所有母线电压已恢复，如果X′＞1，则认为所有母线电压已恢复，则转入步骤26)，否则转入步骤28)；

26)T^ex′数值加1，判断此时T^ex′是否超过设定值T^exmax′；如果T^ex′＞T^exmax′，则认为满足高压并联电抗器恢复投运条件，下指令恢复投运该高压并联电抗器，转入步骤27)；如果T^ex′≤T^exmax′，则认为时间上还未达到该高压并联电抗器恢复投运的条件，等待时间Δt后转入步骤3)，其中Δt为监测周期；

27)判断该高压并联电抗器是否允许自动恢复。如果判断结果为允许自动恢复则下发指令使该高压并联电抗器自动恢复投运；

允许自动恢复投运当前高压并联电抗器的判断准则至少必须同时满足以下4个条件：

271)该高压并联电抗器是由于自动控制退出的电抗；

272)该高压并联电抗器在被切除后到自动回复之前，其高压并联电抗器开关位置没有发生过变化，并且其高压并联电抗器一次、二次设备没有发出过告警，并且远方/就地软压板没有发生过变位；

273)若该高压并联电抗器安装在变电站，则该变电站现场的电容器均已退出，或都准备退出，低压电抗器尚未投入，或准备投入；

274)若该高压并联电抗器安装在电厂，在其自动恢复投入状态之前投入高压并联电抗器前，发电机的功率因数应在0.98-1.0之间或机组进相运行；

28)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤21)

本发明方法的一个实施例，具体说明如下：

本发明实施例考虑变电站A的一个高压并联电抗器，与其控制有关的检测集合S内有属于5个变电站的500kV母线，一共12条，每条母线的高压并联电抗器退运电压控制下限、母线电压权重系数、高压并联电抗器恢复投运电压定值，如表1所示。设定假定监测周期为Δt＝5分钟，T＝T′＝15分钟，则T^exmax＝T^exmax′＝2，当且仅当T^ex由0依次增加到1、2、3，共3*5分钟＝15分钟内X＞1条件成立，此时在电压越限时间上满足切除高压并联电抗器的条件；当且仅当T^ex′由0依次增加到1、2、3，共3*5分钟＝15分钟内X′＞1条件成立，此时在电压已经恢复的时间上满足恢复投运当前已经因为自动控制而退出运行的高压并联电抗器的条件。

表1变电站A高压并联电抗器控制的参考母线及其参数

序号	母线名称	高压并联电抗器退运电压控制下限(kV)	母线电压权重系数	高压并联电抗器恢复投运电压定值(kV)
					1	变电站A 500kV 1母	505	0.8	525
2	变电站A 500kV 2母	505	0.8	525
					3	变电站B 500kV1甲母	505	0.4	525
4	变电站B 500kV1乙母	505	0.4	525
					5	变电站B 500kV2甲母	505	0.4	525

6	变电站B 500kV2乙母	505	0.4	525
					7	变电站C 500kV 1母	505	0.4	525
8	变电站C 500kV 2母	505	0.4	525
					9	变电站D 500kV 1母	500	0.25	525
10	变电站D 500kV 2母	500	0.25	525
					11	变电站E 500kV 1母	500	0.25	525
12	变电站E 500kV 2母	500	0.25	525

1)当监测周期来临时，当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex、X初始化，令T^ex＝0，X＝0。其中X表示该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标，T^ex的数值为连续对X的判断结果为X＞1的次数。

2)获得该的检测母线集合S。集合S内有n条母线，n是自然数；

本实施例中，集合S只包括表1中所列举的母线，n＝12。

表2T^ex＝0时采集的母线电压以及计算所得的指标X_k ^st、X

3)采集集合S内这n条母线的电压，对于其中第j条母线，其中1≤j≤n，进行滤波，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\≤U_j^{\mathrm{Cur}}\≤U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效。其中U_j ^UL、U_j ^DL依次为母线j的滤波电压上限、母线j的滤波电压下限，U_j ^Cur为母线j的当前电压。U_j ^DL、U_j ^UL为事先设定，U_j ^Cur为实时量测；本实施例中，电压采集结果如表2所示，本次采集结果为母线电压这一列。取 $U_j^{\mathrm{UL}}=1.2*525=630\mathrm{kV},$ $U_j^{\mathrm{DL}}=0.8*525=420\mathrm{kV}$ 进行滤波，滤波结果为所有母线电压有效，n′＝n＝12；

4)计算出该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标X。计算各变电站的站内母线电压值U_k ^st，然后与该变电站的高压并联电抗器退运电压控制下限U_k ^actDL比较，若 $U_k^{\mathrm{st}}<U_k^{\mathrm{actDL}}$ 则 $X_k^{\mathrm{st}}=1,$ 否则 $X_k^{\mathrm{st}}=0,$ 然后根据母线电压权重系数W_k ^st，计算得到

$X=\underset{k\&Element;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{X}_k^{\mathrm{st}}\&CenterDot;W_k^{\mathrm{st}};$

例如，变电站A的 $U_k^{\mathrm{st}}=(504.6+504.5)/2=504.55\mathrm{kV},$ $U_k^{\mathrm{actDL}}=505\mathrm{kV},$ 由于 $U_k^{\mathrm{st}}<U_k^{\mathrm{actDL}}$ 所以 $X_k^{\mathrm{st}}=1.$ 算出所有有关变电站的X_k ^st，如表2所示。结果为

$X=\underset{k\&Element;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{X}_k^{\mathrm{st}}\&CenterDot;W_k^{\mathrm{st}}=1.0*0.8+1.0*0.4+1.0*0.4=1.6>1;$

5)T^ex数值加1，判断此时T^ex是否超过设定值T^exmax。

本实施例中，取T^exmax＝2，事先设定等待时间Δt＝5分钟。此时T^ex＝0+1＝1，1＜2，所以等待时间Δt后重复步骤3)、4)、5)，即采集电压，计算X，结果如表3，X＝1.2＞1，T^ex数值加1，此时T^ex＝1+1＝2＝T^exmax。所以等待时间Δt后重复步骤3)、4)、5)，即采集电压，计算X，结果如表4，X＝1.2＞1，T^ex数值加1，此时T^ex＝2+1＝3＞T^exmax，所以认为母线电压越限综合指标连续地达到该高压并联电抗器退出运行的标准超过预先设定的时间T＝15分钟，下达该高压并联电抗器退出运行的指令。

表3T^ex＝1时采集的母线电压以及计算所得的指标X_k ^st、X

表4T^ex＝2时采集的母线电压以及计算所得的指标X_k ^st、X

6)等待监测周期的到来；

7)监测周期到来时，初始化当前要进行控制的高压并联电抗器的指标X′和T^ex′，令X′＝0，T^ex′＝0。其中X′是计算得出的指标，它表示该高压并联电抗器的母线电压恢复综合指标，T^ex′的数值表示已经有连续T^ex′次对X′的判断结果为X′＞1；判断该高压并联电抗器是否是由于自动控制退出的。判断结果为当前高压并联电抗器确实是由于自动控制而退出的。

8)获得该的检测母线集合S。集合S内包含n条母线，n是自然数；

本实施例中，集合S只包括表1中所列举的母线，n＝12。

9)采集这n条母线的电压，对于其中第j条母线，其中1≤j≤n，进行滤波，若 $U_j^{\mathrm{DL}}\&le;U_j^{\mathrm{Cur}}\&le;U_j^{\mathrm{UL}},$ 则认为该母线电压有效。其中U_j ^UL、U_j ^DL依次为母线j的滤波电压上限、母线j的滤波电压下限，U_j ^Cur为母线j的实时测量电压。U_j ^DL、U_j ^UL为事先设定，本实施例中，电压采集结果如表5所示，本次采集结果为母线电压这一列。取 $U_j^{\mathrm{UL}}=1.2*525=630\mathrm{kV},$ $U_j^{\mathrm{DL}}=0.8*525=420\mathrm{kV}$ 进行滤波，滤波结果为所有母线电压有效，n′＝n＝12；

10)计算母线电压恢复综合指标X′，判断是否所有母线电压已恢复。

例如，变电站A的 $U_k^{\mathrm{st}}=(525.1+525.0)/2=525.05\mathrm{kV},$ $U_k^{\mathrm{resDL}}=525\mathrm{kV},$ 由于 $U_k^{\mathrm{st}}>U_k^{\mathrm{resDL}}$ 所以 ${X_k^{\mathrm{st}}}^{\&prime;}=1.$ 算出所有有关变电站的X_k ^st′，如表5所示。 $X^{\&prime;}=\underset{k\&Element;l}{\mathrm{\&Sigma;}}{X_k^{\mathrm{st}}}^{\&prime;}\&CenterDot;W_k^{\mathrm{st}}=1.0*0.8+1.0*0.4=1.2>1,$ 认为所有母线电压已恢复，高压并联电抗器可以恢复投运。

表5母线电压以及计算所得的指标X_k ^st′、X′

11)T^ex′数值加1，判断此时T^ex′是否超过设定值T^exmax′。

本实施例中，取T^exmax′＝2，事先设定等待时间Δt＝5分钟。此时T^ex′＝0+1＝1，1＜2，所以等待时间Δt后重复8)、10)、11)，即采集电压，计算X′，结果如表5，X′＝1.2＞1，T^ex′数值加1，此时T^ex′＝1+1＝2＝T^exmax′。所以等待时间Δx后重复8)、10)、11)，即采集电压，计算X′，结果依然如表5，X′＝1.2＞1，T^ex′数值加1，此时T^ex′＝2+1＝3＞T^exmax′，所以认为母线电压恢复综合指标连续地达到该高压并联电抗器恢复投运的标准超过预先设定的时间T′。

12)判断该高压并联电抗器是否允许自动恢复。允许自动恢复投运当前高压并联电抗器的判断准则为必须同时满足以下4个条件：

a)该高压并联电抗器是由于自动控制退出的电抗；

b)该高压并联电抗器在被切除后到自动回复之前，其高压并联电抗器开关位置没有发生过变化，并且其高压并联电抗器一次、二次设备没有发出过告警，并且远方/就地软压板没有发生过变位；

c)若该高压并联电抗器安装在变电站，则该变电站现场的电容器均已退出，或都准备退出，低压电抗器尚未投入，或准备投入；

d)若该高压并联电抗器安装在电厂，在其自动恢复投入状态之前投入高压并联电抗器前，发电机的功率因数应在0.98-1.0之间或机组进相运行；

判断结果为4个条件都满足，所以下达高压并联电抗器恢复投运指令。

13)等待至下一个监测周期的到来时，开始新一轮的控制。

Claims (1)

1.一种考虑系统电压安全的高压并联电抗器远方自动控制方法，其特征在于，包括当前运行的高压并联电抗器自动退出运行和已退出的高压并联电抗器自动恢复投运两部分；其中，所述当前运行的高压并联电抗器自动退出运行的方法，具体包括以下步骤：

11)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex、X初始化，令T^ex＝0，X＝0；其中，X为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标，X值由计算得到，T^ex为连续对X的判断结果为X＞1的次数；

T^ex其取值范围是0到T^exmax，其中T^exmax为整数，且满足(T^exmax+1)*Δt＝T；T为当高压并联电抗器的母线电压越限综合指标X大于1的时间达到退出当前高压并联电抗器的时间，T取值范围为5-15分钟；Δt为监测周期，Δt取值为3-5分钟；

12)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，集合S内包含n条母线，且n＝m+1，n、m是自然数；

13)采集集合S内n条母线的电压，对其中第j条母线，1≤j≤n，进行滤波，若

则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；滤波后，集合S中还存在n′条母线，n′≤n；其中，

为母线j的实时测量电压，

为母线j的滤波电压上限，

为母线j的滤波电压下限；设定

为额定线电压的0.8倍，为额定线电压的1.2倍；

14)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X；具体步骤如下：

141)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，使每一组的母线属于同一变电站；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值

即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j{\&Element;S}_k}{\mathrm{\&Sigma;}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，

表示变电站k内母线j的电压；

若

低于该变电站设定的母线的高压并联电抗器退运电压控制下限

则令

否则

为变电站k内母线是否越下限的综合指标；

其中，

为母线当前时刻的运行电压下限，ΔU为裕度值；

142)

其中

为被检测的变电站k内的各母线电压权重系数，变电站k内n_k条母线电压权重系数相同；集合S内的各变电站母线电压权重系数取值范围是0-1.0内的实数；各变电站母线权重系数确定原则是：与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1；

15)如果X＞1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标越限，转入步骤16)，如果X≤1，则认为该高压并联电抗器的母线电压越限综合指标没有越限，然后转入步骤17)；

16)T^ex数值加1，判断此时T^ex是否超过设定值T^exmax；如果T^ex＞T^exmax，则认为满足高压并联电抗器退出运行的条件，下指令退出运行该高压并联电抗器，转入步骤17)；如果T^ex≤T^exmax，则认为时间上还未达到退运的条件，等待时间Δt后转入步骤13)；

17)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤11)；

所述已退出的高压并联电抗器自动恢复投运的方法，具体包括以下步骤：

21)当监测周期到来时，将当前需要控制的高压并联电抗器的指标T^ex′、X′初始化，令T^ex′＝0，X′＝0；其中X′为该高压并联电抗器的的母线电压恢复综合指标，X′值由计算得到，T^ex′为连续对X′的判断结果为X′＞1的次数；

T^ex′其取值范围是0到T^exmax′，其中T^exmax′为整数，且满足(T^exmax′+1)*Δt＝T′；T′为当高压并联电抗器的母线电压恢复综合指标X′＞1的时间达到恢复投运当前高压并联电抗器的时间，T′取值范围为5-15分钟；Δt为监测周期，Δt取值为3-5分钟；

22)通过在线搜索或者事先设定，得到对该高压并联电抗器进行控制所要考虑的母线集合S：

搜索或者设定的方法为：先令集合S为空集，设当前高压并联电抗器挂接在母线A上，母线A通过m条线路与m条其他母线在电气上直接相连，从母线A出发通过这m条线路找到线路对端的母线，将找到的这m条母线和母线A作为集合S的元素，集合S内包含n条母线，且n＝m+1，n、m是自然数；

23)采集集合S内n条母线的电压，对其中第j条母线，1≤j≤n，进行滤波，若

则认为该母线电压有效，反之将该母线从集合S中剔除；滤波后，集合S中还存在n′条母线，n′≤n；其中

为母线j的滤波电压上限，为母线j的滤波电压下限，

为母线j的实时测量电压；设定

为额定线电压的0.8倍，

为额定线电压的1.2倍；

24)根据集合S内n′条母线的电压、n′条母线所属的变电站和n′条母线的权重系数，计算得到X′；具体步骤如下：

241)将集合S内的n′条母线按所属变电站分为若干个组，使每一组的母线属于同一变电站；采用算术平均值计算得到同一组内母线电压值

即：

$U_k^{\mathrm{st}}=\frac{\underset{j{\&Element;S}_k}{\mathrm{\&Sigma;}}{U}_j^{\mathrm{bs}}}{n_k},$

其中：

S_k表示变电站k内母线集合，n_k表示S_k内的母线数量，

表示变电站k内母线j的电压；

若

高于该变电站设定的高压并联电抗器恢复投运电压定值则令否则

为变电站k内母线是否恢复到一定水平的综合指标；

242)令

其中

为被检测的变电站k的母线电压值权重系数，变电站k内的n_k条母线权重系数相同；集合S内的各变电站母线电压权重系数取值范围是0-1.0内的实数；各变电站母线权重系数确定原则是：与当前高压并联电抗器属于同一变电站的母线电压权重系数加上任意一个其他变电站的母线电压权重系数之和大于1，所有不同于高压并联电抗器所属变电站的母线电压权重系数之和小等于1；

25)判断是否所有母线电压已恢复，如果X′＞1，则认为所有母线电压已恢复，则转入步骤26)，否则转入步骤28)；

26)T^ex′数值加1，判断此时T^ex′是否超过设定值T^exmax′；如果T^ex′＞T^exmax′，则认为满足高压并联电抗器恢复投运条件，下指令恢复投运该高压并联电抗器，转入步骤27)；如果T^ex′≤T^exmax′，则认为时间上还未达到该高压并联电抗器恢复投运的条件，等待时间Δt后转入步骤23)；

27)判断该高压并联电抗器是否允许自动恢复，若判断结果为允许自动恢复则下发指令使该高压并联电抗器自动恢复投运；

允许自动恢复投运当前高压并联电抗器的判断准则至少同时满足以下4个条件：

271)该高压并联电抗器是由于自动控制退出的电抗；

272)该高压并联电抗器在被切除后到自动恢复之前，其高压并联电抗器开关位置没有发生过变化，并且其高压并联电抗器一次、二次设备没有发出过告警，并且远方/就地软压板没有发生过变位；

273)若该高压并联电抗器安装在变电站，则该变电站现场的电容器均已退出，或都准备退出，低压电抗器尚未投入，或准备投入；

274)若该高压并联电抗器安装在电厂，在其自动恢复投入状态之前投入高压并联电抗器前，发电机的功率因数在0.98-1.0之间或机组进相运行；

28)等待，直到下一个监测周期到来时转入步骤21)。

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