CN101976847A - Svc与avc联调控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网无功电压综合控制优化领域，特别是一种SVC与AVC联调控制系统，将AVC系统中的并联投切电容器组与SVC系统中的相控电抗器回路(即TCR支路)结合使用，由于TCR支路属于可平滑调节设备，与并联投切电容器组结合使用，可以实现多种平滑调节的无功补偿容量，保证电压的平滑调整，减少电压波动对用户产品的影响，大大提高了电网的电能质量，降低了电网的损耗；另外，还可以优化目前电网的无功补偿方式，使得无功补偿更可能满足就地平衡原则，提高SVC系统的利用率，为电网用户提供更优质的电能，所述联调控制系统利用现有的控制系统以及通讯通道，实现的可行性高，成本低，意义重大。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网无功电压综合控制优化领域，特别是一种SVC与AVC联调控制系统。
背景技术
SVC：静止无功补偿装置，由相控电抗器(即TCR)、谐波滤波器、并联电容器以及控制系统组成，可以实现无功平滑补偿。
AVC：电力系统自动电压控制装置，在自动装置的作用和给定电压约束条件下，发电机的励磁、变电站和用户的无功补偿装置的出力以及变压器的分接头都能按指令自动进行闭环调整，使其注入电网的无功逐渐接近电网要求的最优值Q优，从而使全网有接近最优的无功电压潮流，这个过程叫自动电压控制(Automatic Voltage Control，简称AVC)，它是现代电网控制的一项重要功能。
目前的AVC在稳态条件下只能利用投切电容器、电抗器和调整变压器有载分接头实现电压调整，其调整过程是突变的，不够平滑，导致电压波动，并由此影响用户的产品质量，使得电网的电能质量难以提高，电网损耗大。而且，AVC运行控制策略是采用主变分接头调节和电容器投切综合控制实现对电压控制，造成主变分接头调节次数剧增，一定程度上影响主变有载调压开关寿命。
而SVC主要解决暂态下电网的无功补偿问题，其能够保证电网电压的稳定水平，调整过程平滑，特别是在恶劣天气条件下，SVC装置还可以实现输电线路的快速融冰，具有不可替代的地位。然而随着电网安全管理水平的提高，电网出现故障的概率越来越低，SVC作为动态无功补偿设备的利用率也越来越低，在稳态条件下，SVC作为电力系统暂态过程的无功储备，其参考电压必然是系统主网架电压，由于剩余容量有限，利用其按系统主网架电压指标进行调压的可能性基本没有。
发明构成
本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种提高电网电压调节质量，提供更优质电能的SVC与AVC联调控制系统。
本发明的目的是通过以下途径来实现的：
SVC与AVC联调控制系统，其结构要点在于：
提供一种电网AVC系统，包括有AVC控制系统以及并联投切电容器组；
提供一种电力SVC系统，包括有SVC控制系统以及相控电抗器回路；
提供一种由调度系统，变电站综合自动化系统以及数据通讯系统组成的通讯通道；
提供一种联调控制系统，包括第一联调控制系统和第二联调控制系统；
第一联调系统的输出端通过AVC控制系统与并联投切电容器组连接，第二联调系统通过SVC控制系统与相控电抗器回路连接，
第一联调系统通过所述的通讯通道与第二联调系统连接，进行数据通讯；
SVC系统中的母线和负荷母线同时经分裂电抗器或者双分支电抗器接入变压器低压侧，
当电力系统处于稳态运行阶段时，第一联调系统根据AVC控制系统所反馈的电网参数进行处理和分析，计算无功调整量，发出调节指令，通过调度系统、变电站综合自动化系统以及数据通讯系统逐级传送并解释执行功能，最后送达第二联调系统，
第二联调系统接收调节指令后，将控制信号通过SVC控制系统发送到相控电抗器回路，调节相控电抗器使其根据所要求的无功调整量自动调整到电网要求的状态；
当电力系统处于暂态状况时，第一联调系统或者第二联调系统根据所连接的控制系统的要求，退出联调控制，AVC系统和SVC系统各自运行。
本发明是将AVC系统中的并联投切电容器组与SVC系统中的相控电抗器回路(即TCR支路)在不影响SVC系统暂态功能的前提下结合使用，因为TCR支路属于可平滑调节设备，与AVC系统中的固定容量的并联投切电容器组结合使用，可以实现多种平滑调节的无功补偿容量，避免在系统需要无功补偿时因为固定电容器组容量过大而过补，或者是系统需要减少无功补偿时出现过切，保证电压的平滑调整，减少电压波动对用户产品的影响，大大提高了电网的电能质量，降低了电网的损耗；另外，SVC系统与AVC系统联调控制，可以优化目前电网的无功补偿方式，使得无功补偿更可能满足就地平衡原则，有效缩小电压波动范围，在不影响SVC暂态控制功能的前提下，提高SVC系统的利用率，为电网用户提供更优质的电能。所述联调控制系统利用现有的控制系统以及通讯通道，实现的可行性高，成本低，意义重大。
上述的变电站综合自动化系统是指电力系统中通讯传送的站控层，具有快速的信息响应能力及相应的信息处理分析功能，完成站内的运行管理及控制(包括就地及远方控制管理两种方式)，例如事件记录、开关控制及SCADA的数据收集功能。
调度系统，也就是电力系统中通讯传送中的调度层，即SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition系统，数据采集与监视控制系统)，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。联调控制系统中的各个参考数据都来自SCADA系统。
经过分裂电抗器或者双分支电抗器接线后，其中一段母线的无功发生变化，必然导致对另一段母线电压造成影响。因此，本发明需要建立适用于AVC系统电压灵敏度算法的分裂电抗器或者双分支电抗器以及SVC数学模型，由此计算联调控制策略中的各个参数和基数。
本发明可以进一步为：
联调控制系统中安装有一分析处理主程序。
所有的控制指令均来自这个主程序，确保调节SVC控制系统、相控电抗器回路以及主变压器分接头的策略能够相互协调。第一联调系统位于AVC系统侧，属于主控制系统，第二联调系统连接SVC系统，主要实现对SVC系统与通讯通道的数据分析，同时作为SVC系统的状态开关。
主程序上，AVC系统着重解决了建立变压器低压侧分裂电抗器、双分支电抗器的数学模型，确定用于计算分裂电抗器或者双分支电抗器后分支母线上无功设备受控后各段母线电压相互影响的算法，并在原有的AVC程序上进线拓展和完善。事实上联调控制系统是将SVC系统中的TCR支路的控制策略纳入AVC系统的整体管理中。
主程序还包括有调试试验平台，包括AVC后台工作站、SCADA后台工作站、SVC后台工作站，变电站自动化后台工作站以及数据通讯管理平台。
该试验平台可以实现对所有联调试验项目的模拟，保证现场设备一次成功接入，为系统整体实际安全稳定运行提供有力保障。
本发明还可以进一步具体为：
联调控制系统根据AVC控制系统从SCADA系统上接收SVC系统的无功出力值，并根据无功出力数值的变化判断SVC系统是否按照设定值动作。
该反馈的设定可以确保联调控制系统的有效控制。
为了进一步确保通讯的成功率，SVC通过新增的一条以太通讯网络与变电站综合自动化系统连接，从SCADA获得无功输出参考值后，变电站综合自动化系统直接通过该以太通讯网络下发给SVC无功输出参考值，SVC根据该值输出控制指令，由TCR支路完成稳态无功调节控制。
第二联调系统采集母线电压的变化参数，并判断系统是否处于稳态运行，当系统进入故障状态时，即暂态运行，第二联调系统发出指令，使SVC系统迅速转入暂态控制策略，退出联调控制，实现对系统电压的动态补偿，并向第一联调系统反馈SVC已退出联调状态，此时第一联调系统控制AVC系统启动辅助暂态强补策略；当系统进入新的稳态运行时，第二联调系统控制SVC系统自动恢复到第一联调系统最后一次下发的调节值，并进入联调控制状态。
当系统无功负荷处于大幅变化阶段需要进线无功调节时，通过投切并联的固定电容器组和调节主变压器分接头位置，可以进一步放大SVC系统中TCR支路的可调容量，为系统无功负荷进入小幅变化阶段的无功电压优化提供可调空间。
综上所述，本发明的优点在于，将AVC系统中的并联投切电容器组与SVC系统中的相控电抗器回路(即TCR支路)在不影响SVC系统暂态功能的前提下结合使用，实现多种平滑调节的无功补偿容量，保证电压的平滑调整，减少电压波动对用户产品的影响，大大提高了电网的电能质量，降低了电网的损耗；另外，可以优化目前电网的无功补偿方式，当负荷处于低谷期的小幅变化阶段，考核母线电压能逼近下限运行，当负荷处于高峰期的小幅变化阶段，考核母线能逼近上限运行，有效降低网损，满足主变高压侧关口力率考核目标，实现无功就地平衡，提高SVC系统的利用率，为电网用户提供更优质的电能。
附图说明
图1所示为本发明所述SVC与AVC联调控制系统的原理结构示意图；
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
具体实施例
最佳实施例：
参照附图1，SVC与AVC联调控制系统，其包括如下组成：
提供一种电网AVC系统，包括有AVC控制系统以及并联投切电容器组；
提供一种电力SVC系统，包括有SVC控制系统以及相控电抗器回路(TCR支路)；
提供一种由调度系统(SCADA系统)，变电站综合自动化系统以及数据通讯系统组成的通讯通道；
提供一种联调控制系统，包括第一联调控制系统和第二联调控制系统，该联调控制系统中安装有一分析处理主程序，所有联调控制指令均来自这个主程序，确保调节SVC控制系统、相控电抗器回路以及主变压器分接头的策略能够相互协调；
第一联调系统的输出端通过AVC控制系统与并联投切电容器组连接，第二联调系统通过SVC控制系统与相控电抗器回路连接，
第一联调系统通过所述的通讯通道与第二联调系统连接，进行数据通讯；
SVC系统中的母线和负荷母线同时经分裂电抗器或者双分支电抗器接入变压器低压侧。
本发明的工作原理，即联调控制系统的分析主程序的控制流程具体为：
由第一联调系统根据AVC控制系统中接收来自SCADA系统的电网参数判断对象系统(联调控制的电力系统)是否处于稳态运行阶段；
如果是，第一联调系统根据电网的各个参数处理、分析，并计算调整电网参数所需要进行调节的无功数据；
首先通过AVC控制系统控制并联投切电容器组根据计算结果进行调整，然后计算TCR支路的调节量，生成调节指令；
当系统无功负荷处于大幅变化阶段需要进线无功调节时，联调控制系统通过AVC控制系统进行如下调节：通过投切并联的固定电容器组和调节主变压器分接头位置，可以进一步放大SVC系统中TCR支路的可调容量，为系统无功负荷进入小幅变化阶段的无功电压优化提供可调空间；
第一联调系统通过通讯通道将调节指令通过调度系统、变电站综合自动化系统以及数据通讯系统逐级传送并解释执行功能，最后送达第二联调系统；
第二联调系统采集母线电压的变化参数，并判断系统是否处于稳态运行，
如果系统处于稳态运行阶段，则第二联调系统接收该调整指令，然后通过SVC控制系统控制TCR支路根据指令调整无功量；
联调控制系统根据AVC控制系统从SCADA系统上接收SVC系统的无功出力值，并根据无功出力数值的变化判断SVC系统是否按照设定值动作；
如果系统处于故障状态时，即暂态运行，第二联调系统发出指令，使SVC系统迅速转入暂态控制策略，退出联调控制，实现对系统电压的动态补偿，并通过通讯通道向第一联调系统反馈SVC已退出联调状态，此时第一联调系统控制AVC系统启动辅助暂态强补策略；当系统进入新的稳态运行时，第二联调系统控制SVC系统自动恢复到第一联调系统最后一次下发的调节值，并进入联调控制状态。
主程序还包括有调试试验平台，包括AVC后台工作站、SCADA后台工作站、SVC后台工作站，变电站自动化后台工作站以及数据通讯管理平台。该试验平台可以实现对所有联调试验项目的模拟，保证现场设备一次成功接入，为系统整体实际安全稳定运行提供有力保障。
本发明未述部分与现有技术相同。
Claims (7)
1.SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，包括如下组成，
提供一种电网AVC系统，包括有AVC控制系统以及并联投切电容器组；
提供一种电力SVC系统，包括有SVC控制系统以及相控电抗器回路(TCR支路)；
提供一种由调度系统(SCADA系统)，变电站综合自动化系统以及数据通讯系统组成的通讯通道；
提供一种联调控制系统，包括第一联调控制系统和第二联调控制系统；
第一联调系统的输出端通过AVC控制系统与并联投切电容器组连接，第二联调系统通过SVC控制系统与相控电抗器回路连接，
第一联调系统通过所述的通讯通道与第二联调系统连接，进行数据通讯；
SVC系统中的母线和负荷母线同时经分裂电抗器或者双分支电抗器接入变压器低压侧，
当电力系统处于稳态运行阶段时，第一联调系统根据AVC控制系统所反馈的电网参数进行处理和分析，计算无功调整量，发出调节指令，通过调度系统、变电站综合自动化系统以及数据通讯系统逐级传送并解释执行功能，最后送达第二联调系统，
第二联调系统接收调节指令后，将控制信号通过SVC控制系统发送到相控电抗器回路，调节相控电抗器使其根据所要求的无功调整量自动调整到电网要求的状态；
当电力系统处于暂态状况时，第一联调系统或者第二联调系统根据所连接的控制系统的要求，退出联调控制，AVC系统和SVC系统各自运行。
2.根据权利要求1所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，联调控制系统中安装有一分析处理主程序。
3.根据权利要求2所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，主程序上，AVC系统建立变压器低压侧分裂电抗器、双分支电抗器的数学模型，确定用于计算分裂电抗器或者双分支电抗器后分支母线上无功设备受控后各段母线电压相互影响的算法，并在原有的AVC程序上进线拓展和完善。
4.根据权利要求2所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，主程序还包括有调试试验平台，包括AVC后台工作站、SCADA后台工作站、SVC后台工作站，变电站自动化后台工作站以及数据通讯管理平台。
5.根据权利要求1所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，联调控制系统根据AVC控制系统从SCADA系统上接收SVC系统的无功出力值，并根据无功出力数值的变化判断SVC系统是否按照设定值动作。
6.根据权利要求1所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，SVC控制系统通过新增的一条以太通讯网络与变电站综合自动化系统连接，从SCADA获得无功输出参考值后，变电站综合自动化系统通过该以太通讯网络直接下发给SVC控制系统无功输出参考值，SVC控制系统根据该值输出控制指令，由TCR支路完成稳态无功调节控制。
7.根据权利要求1所述的SVC与AVC联调控制系统，其特征在于，当系统无功负荷处于大幅变化阶段需要进线无功调节时，通过投切并联的固定电容器组和调节主变压器分接头位置，可以进一步放大SVC系统中TCR支路的可调容量，为系统无功负荷进入小幅变化阶段的无功电压优化提供可调空间。
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