CN102598456A - 变电站自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

自动电力调节装置(18)在进行了相位抽头(15)的控制后使自动电压调节装置(19)起动，自动电压调节装置(19)在进行了电压抽头(14)的控制后使自动电力调节装置(18)起动，通过由自动电压调节装置(19)进行的自动控制将送电端系统电压维持在系统电压范围内，并且，通过自动电力调节装置(18)将送电线(12)的有效电力抑制成小于规定的抑制值。

Description

变电站自动控制系统
技术领域
本发明的实施方式涉及一种进行变电站的自动控制的变电站自动控制系统，所述变电站自动控制系统配置有同时具备电压调节功能和有效电力调节功能的带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器。
背景技术
已知有除了利用基于变电站的变压器的相位调节进行的有效电力的调节功能之外，还利用电压调节功能来进行调节控制的电力调节装置(例如日本国特开2000-125473号公报)。此外，已知有在变压器被励磁的状态或者施加了负载的状态下切换绕组的抽头来进行电压值的调节控制的负载时抽头切换装置(例如由日本电气标准调查会(Japanese ElectrotechnicalCommittee(JEC))制定的JEC标准所示的JEC-2220)。进而，作为由负载时抽头切换变压器联接的电力系统，已知有以使电力系统的电压值被限制在容许范围内的方式对负载时抽头切换变压器的抽头进行自动控制的电力系统(例如日本国特开2004-173384号公报)。
另一方面，已知有如下的变电站控制系统：将同时具备电压调节功能和有效电力调节功能的带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器设置在变电站的母线和送电线之间，运用人员判断大规模区域的电力送电系统网中的时时刻刻的系统运用状态，对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器的电压抽头及相位抽头的升档降档进行手动控制(操作)，将电力系统的电压值维持在容许范围内，并且实现了该送电线路中产生的过负载的抑制、以及有效电力(潮流)的最佳化(例如，日本东北电力株式会社(Tohoku Electric Power Co.，Inc.)的网址主页http://www.tohoku-epco.co.jp/whats/news/1997/71030.htm))。
在使用了带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器的变电站控制系统中，运转人员迅速地判断由于周边系统网的事故或操作而重叠在该送电线中的送电线的有效电力(潮流)是否处于容许范围内，通过运转人员的手动操作来反复进行带电压调节和有效电力调节功能的变压器的电压抽头及相位抽头的操作，将电力系统的电压值维持在容许范围内并且抑制到规定的送电有效电力值。由于需要进行该紧急时的判断以及迅速的手动操作，因此要求运转人员具有高水平的运转操作。
此外，有时也不依靠运转人员的判断，而是设置自动电力调节装置(Automatic Power Regulator)和自动电压调节装置(Automatic VoltageRegulator)，根据由预先的运算结果得到的送电线的有效电力的结果来进行自动控制。
但是，在通过自动电力调节装置和自动电压调节装置进行自动控制的情况下，若在自动电力调节装置及自动电压调节装置相互之间不取得协调，那么有时会使电压抽头和相位抽头同时被控制。
在通常的运用系统中，抑制送电线的有效电力会使系统电压上升。因此，在系统电压超过规定的电压范围的上限时，若为了在进行使电压抽头降档的控制的同时降低有效电力而控制相位抽头，则有时尽管想要降低系统电压而对电压抽头进行了控制但是系统电压不像所期望的那样下降。结果，有时会进行不稳定且过度的抽头控制。
鉴于上述情况，希望提供一种变电站自动控制系统，能够在自动电力调节装置及自动电压调节装置的相互之间取得协调的同时，能够维持送电线的系统电压并且将有效电力抑制到规定的抑制值。
发明内容
根据本发明的一实施方式，提供一种变电站自动控制系统，其特征在于，具备：带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器，配置在来自变电站的主母线和送电线之间，具备电压抽头和相位抽头；自动电力调节装置，经由仪表用变量器取入所述送电线的电量，运算送电线的有效电力，在该送电线的有效电力超过规定的限制值时，以使其小于规定的抑制值的方式，对所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器的相位抽头输出相位抽头控制指令；以及自动电压调节装置，经由仪表用变量器取入所述送电线的电量，运算送电线的系统电压，以使该送电线的系统电压处于规定的系统电压范围内的方式，对所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器的电压抽头输出电压抽头控制指令；所述自动电力调节装置在进行了相位抽头的控制后使所述自动电压调节装置起动，所述自动电压调节装置在进行了电压抽头的控制后使所述自动电力调节装置起动，通过由所述自动电压调节装置进行的自动控制将送电端系统电压维持在系统电压范围内，并且，通过所述自动电力调节装置将送电线的有效电力抑制成小于规定的抑制值。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的一个例子的结构图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的其他一个例子的结构图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例1所进行的处理内容的流程图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例2所进行的处理内容的流程图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例3所进行的处理内容的流程图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例4所进行的处理内容的流程图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例5所进行的处理内容的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的一个例子的结构图。在变电站中的主母线11和送电线12之间配置有带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13。带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13具备进行电压调节的电压抽头14和进行有效电力调节的相位抽头15。在带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的一次侧设置有作为仪表用变量器的CT16及VT17，CT16检测作为送电线的电量的电流值，VT17检测作为送电线的电量的电压值。
自动电力调节装置18被输入有T16检测到的送电线的电流以及VT17检测到的送电线的电压，自动电压调节装置19被输入有VT17检测到的送电线的电压。在自动电力调节装置18中对送电线的有效电力进行运算。根据该运算结果，以抑制成规定的有效电力为目的，对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13输出相位抽头控制指令S1。在自动电压调节装置19中对系统电压进行运算。根据该运算结果，以限制在规定的系统电压范围内为目的，对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13输出电压抽头控制指令S2。
此外，以进行自动电力调节装置18与自动电压调节装置19的自动控制的协调为目的，自动电力调节装置18和自动电压调节装置19之间通过专用通信线20进行连接，自动电力调节装置18及自动电压调节装置19一边在相互之间取得协调，一边维持送电线的系统电压并且将有效电力抑制到规定的抑制值。具体地说，交替地交换进行相位抽头和电压抽头的控制的权利，某一方的调节装置如果是用于自己的抽头控制的条件则进行控制，然后将进行控制的权利转让给另一方的调节装置。如果不是进行自己的控制的条件则放弃进行控制而将进行控制的权利转让给另一方的调节装置。通过反复这样的自动控制，维持系统电压并且抑制到规定的有效电力的值。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的其他一个例子的结构图。图2相对于图1而言，将作为仪表用变量器的CT16及VT17设置在了带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的二次侧。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例1所进行的处理内容的流程图。首先，使自动电力调节装置18起动(步骤S1)，判定送电线12的有效电力P是否超过预先设定的有效电力的限制值Pset1(步骤S2)。在送电线12的有效电力P不超过限制值Pset1的情况下结束处理。
另一方面，在送电线12的有效电力P超过限制值Pset1的情况下，自动电力调节装置18作为初次相位抽头控制(1抽头)，输出相位抽头控制指令S1(步骤S3)。结果，带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的相位抽头15被控制，从而有效电力被抑制。然后，自动电力调节装置18使自动电压调节装置19起动(步骤S4)，向自动电压调节装置19转让进行控制的权利。该权利经由位于自动电压调节装置19与自动电力调节装置18之间的专用通信线20进行交换。
接下来，被转让了权利的自动电压调节装置19判定系统电压V与预先确定的电压值Vset之间的电压差绝对值|V-Vset|是否小于预先确定的容许差dVset(＝Vset×容许％)(步骤S5)。在电压差绝对值|V-Vset|在容许电压范围(dVset＞|VVset|)外的情况下，自动电压调节装置19作为电压抽头控制(1抽头)，输出电压抽头控制指令S2(步骤S6)。结果，带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的电压抽头14被控制，直到达到容许电压范围(Vset±dVset)内为止，反复步骤S4～步骤S6。
然后，在步骤S5的判定中以达到容许电压范围(Vset±dVset)内为条件，再次使自动电力调节装置18起动(步骤S7)，再次向自动电力调节装置18转让进行控制的权利。
自动电力调节装置18判定送电线的有效电力P是否达到了预先设定的送电线的有效电力的抑制值Pset2以下(步骤S8)，在达到了抑制值Pset2以下的情况下结束处理。另一方面，在未达到抑制值Pset2以下的情况下进行相位抽头控制(1抽头)(步骤S9)，直到有效电力达到抑制值Pset2以下为止，反复进行步骤S4～步骤S9。另外，以能够避免系统电压急剧变化而给大规模区域的系统整体带来负面影响的方式，按照每1抽头来实施相位抽头控制。
根据实施例1，通过自动电力调节装置18对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的相位抽头进行自动控制，将送电线的有效电力P抑制到规定的送电有效电力的值Pset2，在此期间，通过自动电压调节装置19对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的电压抽头进行自动控制来维持系统电压V，因此，能够维持送电线的系统电压并且将有效电力抑制到规定的抑制值。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例2所进行的处理内容的流程图。该实施例2相对于图3所示的实施例1，追加了步骤S10～步骤S12，构成为，首先使自动电压调节装置19起动(步骤S10)，进行电压判定处理(步骤S11)，进行电压抽头控制处理(步骤S12)。对与图3相同的步骤赋予相同的附图标记并省略重复的说明。
首先，使自动电压调节装置19起动(步骤S10)。自动电压调节装置19求出系统电压V与预先设定的电压值Vset之间的电压差绝对值|V-Vset|，并基于相对于电压值Vset的容许差dVset(＝Vset×容许％)进行判定处理(dVset＞|V-Vset|)(步骤S11)。
然后，如果系统电压V在以电压值Vset为基准的容许电压范围(Vset±dVset)外，则自动电压调节装置19进行电压抽头控制(1抽头)(步骤S12)，由此，从自动电压调节装置19输出电压抽头控制指令S2，结果，带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的电压抽头14被控制。直到系统电压V达到容许电压范围(Vset±dVset)内为止，反复进行步骤S11～S12。然后，若系统电压V达到容许电压范围(Vset±dVset)内，则从自动电压调节装置19向自动电力调节装置18转让进行控制的权利，进行与图3同样的步骤S1～步骤S9的处理。
根据实施例2，与实施例1同样，通过自动电力调节装置18和自动电压调节装置19的组合，能够不依靠运转人员的判断而进行自动控制，并且，避免了自动电力调节装置18与自动电压调节装置19的同时控制，能够在交替地转让进行控制的权利的同时进行高效且具有稳定性的变电站的自动控制。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例3所进行的处理内容的流程图。该实施例3相对于图3所示的实施例1，追加了步骤S13～步骤S15，构成为，在送电线的有效电力P以一定时限Tset以上超过了规定的限制值Pset1时，对带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的相位抽头15输出相位抽头控制指令S1。对与图3相同的步骤赋予相同的附图标记并省略重复的说明。
首先，使自动电力调节装置18起动(步骤S1)，判定送电线12的有效电力P是否超过预先设定的有效电力的限制值Pset1(步骤S2)。在送电线12的有效电力P未超过限制值Pset1的情况下结束处理。
另一方面，在送电线12的有效电力P超过了限制值Pset1的情况下，自动电力调节装置18对计时器进行复位处理(步骤S13)，使计时器的计数开始(步骤S14)。然后，判定计时器的计数时间t是否超过了一定时限Tset(步骤S15)，在计时器的计数时间t超过了一定时限Tset时，移至步骤S3以后的处理。
另外，如果在步骤S2的判定中送电线的有效电力P复原成了限制值Pset1以下，则结束处理。此外，步骤S13的计时器“t”复位处理是再次通过送电线的有效电力P的判定处理(P＞Pset1)结果使步骤S15中的计时器判定处理(t＞Tset)起动时而设置的，用于使计时器“t”的时限一度复位。
根据实施例3，若一旦使变电站自动控制系统起动则反复进行相位抽头15和电压抽头14的控制，因此到对送电线的有效电力进行抑制为止是需要时间的，但是，通过加上实施例3的判定处理，在变电站自动控制系统起动之前由于事故产生后的送电恢复或再次闭路的成功等而使电力送电系统网恢复了稳定运转的情况下，不需要使变电站自动控制系统起动，因此，能够避免变电站自动控制系统的无用的起动。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例4所进行的处理内容的流程图。该实施例4相对于图3所示的实施例1，追加了步骤S16～步骤S21，构成为，在送电线的有效电力的抑制后有来自外部的起动条件时，通过由所述自动电压调节装置进行的电压抽头的自动控制来维持送电端系统电压，并且返回到送电线的有效电力抑制前的相位抽头的值。对与图3相同的步骤赋予相同的附图标记并省略重复的说明。
在图6中，在通过步骤S1～步骤S9的处理对送电线的有效电力进行了抑制之后，自动电力调节装置18判定是否有来自外部的起动条件(步骤S16)。即，判定是否有周边系统网的送电线恢复等的外部条件，在没有来自外部的起动条件的情况下结束处理。
在有来自外部的起动条件的情况下，判定带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的相位抽头15的位置与预先设定的相位抽头set0是否相同(步骤S17)，在相位抽头15的位置和预先设定的相位抽头set0相同时结束处理。在相位抽头15的位置与预先设定的相位抽头set0不同的情况下，自动电力调节装置18以1抽头的量实施相位抽头15的控制(步骤S18)，自动电力调节装置18使自动电压调节装置19起动(步骤S19)，向自动电压调节装置19转让进行控制的权利。
在自动电压调节装置19中，判定系统电压V与预先确定的电压值Vset之间的电压差绝对值|V-Vset|是否小于相对于电压值Vset的容许差dVset(＝Vset×容许％)(步骤S20)，在系统电压V处于以预先确定的电压值Vset为基准的容许电压范围(Vset±dVset)内时，返回至步骤S17。
另一方面，在系统电压V处于以预先确定的电压值Vset为基准的容许电压范围(Vset±dVset)外时，自动电压调节装置19按照每1抽头实施电压抽头14的控制，返回至步骤S20，直到达到容许电压范围(Vset±dVset)内为止，反复步骤S20～步骤S21。
然后，若系统电压V达到容许电压范围(Vset±dVset)内，则再次返回至步骤S17，直到相位抽头15的位置与相位抽头set0一致为止，反复步骤S17～步骤S21。
由此，通过由自动电压调节装置19进行的电压抽头14的自动控制来维持系统电压，并且通过自动电力调节装置18自动控制到送电线的有效电力抑制前的相位抽头set0的位置。
根据实施例4，能够基于电压抽头14维持系统电压，并且能够将相位抽头15的位置自动返回至抑制前的值。在由于变电站自动控制系统的起动而使相位抽头15的位置暂时发生了变化时，之后需要使相位抽头15的位置返回到抑制前的位置，以往这是运转人员通过手动操作来进行的，但是在实施例4中，能够使相位抽头15的位置自动返回至抑制前的值。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的变电站自动控制系统的实施例5所进行的处理内容的流程图。该实施例5相对于图3所示的实施例1，在步骤S5和步骤S6之间追加了步骤S22，并且，在步骤S8和步骤S9之间追加了步骤S23。对与图3相同的步骤赋予相同的附图标记并省略重复的说明。
在自动电压调节装置19或自动电力调节装置18、或者这双方处于进行抽头操作的系统电压值及送电线的有效电力值的情况下，有时作为抽头控制的结果，电压抽头14及相位抽头15的位置成为在带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13中被禁止的抽头位置的组合。在该情况下，该抽头操作无法执行。
于是如图7所示，在进行电压抽头14的控制的步骤S6的前面，设有判定带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的主体的电压抽头是否达到了禁止抽头的上下限的步骤S22，同样地，在进行相位抽头15的控制的步骤S9的前面，设有判定带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器13的主体的相位抽头是否达到了禁止抽头的上下限的步骤S23。
如果没有达到禁止抽头的上下限，则电压抽头14由自动电压调节装置19进行1抽头的量的控制。同样，相位抽头15的控制以1抽头的量由自动电力调节装置18进行1抽头的量的控制。如果各抽头达到禁止抽头的上下限，则向另一方的调节装置转让进行控制的权利。
根据实施例5，能够避免在变电站自动控制系统起动时电压抽头14的位置和相位抽头15的位置达到禁止抽头区域的同时抑制送电线的有效电力。
如以上详细叙述的那样，根据上述实施方式，能够提供一种变电站自动控制系统，能够在自动电力调节装置及自动电压调节装置的相互之间取得协调的同时，维持送电线的系统电压并且将有效电力抑制到规定的抑制值。
本发明不限于上述实施方式本身，在实施阶段在不脱离其宗旨的范围内能够将结构要素变形来具体化。此外，通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的全结构要素中删除几个结构要素。进而，也可以适当地组合不同实施方式中的结构要素。

Claims (5)

1.一种变电站自动控制系统，其特征在于，具备：
带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)，配置在来自变电站的主母线(11)和送电线(12)之间，具备电压抽头(14)和相位抽头(15)；
自动电力调节装置(18)，经由仪表用变量器取入所述送电线(12)的电量，运算送电线(12)的有效电力，在该送电线(12)的有效电力超过规定的限制值时，以使该有效电力低于规定的抑制值的方式，对所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)的相位抽头(15)输出相位抽头控制指令；以及
自动电压调节装置(19)，经由仪表用变量器取入所述送电线(12)的电量，运算送电线(12)的系统电压，以使该送电线(12)的系统电压处于规定的系统电压范围内的方式，对所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)的电压抽头(14)输出电压抽头控制指令；
所述自动电力调节装置(18)在进行了相位抽头(15)的控制后使所述自动电压调节装置(19)起动，所述自动电压调节装置(19)在进行了电压抽头(14)的控制后使所述自动电力调节装置(18)起动，通过由所述自动电压调节装置(19)进行的自动控制将送电端系统电压维持在系统电压范围内，并且，通过所述自动电力调节装置(18)将送电线(12)的有效电力抑制成小于规定的抑制值。
2.如权利要求1所述的变电站自动控制系统，其特征在于，
将所述送电线(12)的电量取入所述自动电力调节装置(18)及所述自动电压调节装置(19)中的仪表用变量器(16、17)，设置在所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)的一次侧或二次侧。
3.如权利要求1所述的变电站自动控制系统，其特征在于，
在送电线(12)的有效电力以一定时限以上超过了规定的限制值时，所述自动电力调节装置(18)以使送电线(12)的有效电力低于规定的抑制值的方式，对所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)的相位抽头(15)输出相位抽头控制指令。
4.如权利要求1所述的变电站自动控制系统，其特征在于，
所述自动电力调节装置(18)在送电线(12)的有效电力抑制后具有来自外部的起动条件时，通过由所述自动电压调节装置(19)进行的电压抽头(14)的自动控制来维持送电端系统电压，并且，返回至送电线(12)的有效电力抑制前的相位抽头(15)的值。
5.如权利要求1所述的变电站自动控制系统，其特征在于，
所述自动电压调节装置(19)在所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)中成为被禁止的电压抽头(14)的位置时，不输出电压抽头控制指令而使所述自动电力调节装置(18)起动；所述自动电力调节装置(18)在所述带电压调节功能和有效电力调节功能的变压器(13)中成为被禁止的相位抽头(15)的位置时，不输出相位抽头控制指令而使所述自动电压调节装置(19)起动。
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