CN102801170B - 一种地区电网变电站无功电压控制方法和系统 - Google Patents

一种地区电网变电站无功电压控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种地区电网变电站无功电压控制方法，包括步骤：获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；其中，无功功率指令用于表示各台主变压器需补偿的无功功率大小；监测各个变电站侧的母线电压；根据母线电压的监测情况和无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；其中，动态无功补偿装置和电容器组属于当前变电站。本发明还提出一种地区电网变电站无功电压控制系统，可以实现动态无功补偿装置与地区AVC系统协调工作，可以快速提供连续的无功功率补偿，大大提高了变电站无功电压的控制水平，提高了电力系统的安全性，降低了无功功率控制的成本。

Description

一种地区电网变电站无功电压控制方法和系统
技术领域
本发明涉及电网无功功率控制领域，特别是涉及一种地区电网变电站无功电压控制方法和系统。
背景技术
目前地区电网的无功电压控制主要由自动电压控制AVC系统完成，在AVC系统的控制下，变电站的主变压器分接头和电容器组会进行相应的动作，保持电网电压稳定，无功平衡。然而，由于变电站现有的无功补偿装置主要是静态无功补偿装置，即电容器组；其无功功率补偿容量不连续，反应速度慢，影响了整体电网的无功电压调节效果；另外，由于电容器组的价格昂贵；
基于FACTS技术的动态无功补偿装置包括SVC和SVG，具有无功补偿容量可以连续调节、调节精度高、调节速度快和运行效率高等优点。但是现有的动态无功补偿装置的控制均是针对本地电力负荷的，不具备与地区AVC系统协调工作的能力，不协调工作则可能导致动态无功补偿装置的输出容量和电容器的容量相抵消，影响电力系统的安全。
发明内容
本发明的目的在于提出一种地区电网变电站无功电压控制方法和系统，可以实现动态无功补偿装置与地区AVC系统协调工作，可以快速提供连续的无功功率补偿，大大提高了变电站无功电压的控制水平，提高了电力系统的安全性，降低了无功功率控制的成本。
为达到上述目的，采用的技术方案是：
一种地区电网变电站无功电压控制方法，包括步骤：
获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；其中，所述无功功率指令用于表示各台所述主变压器需补偿的无功功率大小；
监测各个所述变电站侧的母线电压；
根据所述母线电压的监测情况和所述无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；其中，所述动态无功补偿装置和所述电容器组属于当前所述变电站。
以及，一种地区电网变电站无功电压控制系统，包括：
AVC系统和多个变电站，其中，一个所述变电站至少包括一个无功控制器、一个动态无功补偿装置以及一个电容器组；
所述AVC系统，用于向各个所述无功控制器下发无功功率指令；其中，所述无功功率指令用于表示各个所述变电站中各台主变压器需补偿的无功功率大小；
所述无功控制器，用于获取所述无功功率指令，以及监测各个所述变电站侧的母线电压；以及，根据所述母线电压的监测情况和所述无功功率指令，向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送控制指令；
所述动态无功补偿装置，用于根据所述无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿；
所述电容器组，用于根据所述无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿。
本发明根据对各变电站侧母线电压的监测情况和AVC系统下发的无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；可以实现动态无功补偿装置与地区AVC系统协调工作，可以快速提供连续的无功功率补偿，大大提高了变电站无功电压的控制水平，提高了电力系统的安全性；由于动态无功补偿装置的投入，减少了电容器组的数量，从而降低无功功率控制的成本。
附图说明
图1为本发明方法的一个实施例流程图；
图2为本发明装置的一个结构示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，下面结合附图进行说明。
本发明提出一种地区电网变电站无功电压控制方法，请参见图1，包括步骤：
S 101、获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；
获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；其中，无功功率指令用于表示各台主变压器需补偿的无功功率大小（各台主变压器的无功功率补偿值）。
S102、监测各个变电站侧的母线电压；
S103、根据母线电压的监测情况和无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿。
根据母线电压的监测情况和无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；其中，动态无功补偿装置和电容器组属于当前变电站。
本发明根据对各变电站侧母线电压的监测情况和AVC系统下发的无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；可以实现动态无功补偿装置与地区AVC系统协调工作，可以快速提供连续的无功功率补偿，大大提高了变电站无功电压的控制水平，提高了电力系统的安全性；由于动态无功补偿装置的投入，减少了电容器组的数量，从而降低无功功率控制的成本。
为了更清楚的理解本发明，下面从以下部分进行说明：
一、获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；
AVC系统从电网数据采集与监视控制系统SCADA中，获得地区电网各个数据监测点的实时信息，包括电压、电流、有功功率和无功功率；根据预先设定的无功电压约束目标计算出地区电网到地区各台主变压器的无功功率的目标值；具体如何计算，可采用一般的方法进行，此处不再赘述。
将各台主变压器的无功功率的目标值，通过无功功率指令的形式发送给各变电站中的对应那个主变压器。
二、不断监测各个变电站侧的母线电压；
向地区电网AVC系统反馈变电站侧的母线的异常状态，通知AVC系统，变电站侧的母线出现异常，也就是电网出现故障需要处理，避免事故扩大，同时及时安排维修。
三、根据母线电压的监测情况和无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；
具体的，包括步骤：
当母线电压突然升高时，向动态无功补偿装置和电容器组发送满载运行的第一感性无功指令；当母线电压突然降低时，向动态无功补偿装置和电容器组发送满载运行的第一容性无功指令；其中，感性无功指令和容性无功指令是根据母线电压的监测情况、配置的电容器组的容量、动态无功补偿装置的容量以及各台主变压器的无功功率目标值来确定的；
在母线电压正常，并且当前变电站为一级变电站的情况下，若电容器组的容量满足无功功率指令，则根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第二感性无功指令，向电容器组发送第二容性无功指令；其中，将装机容量大、重要程度较高的变电站称为一级变电站；将装机容量小、重要程度较低的变电站称为二级变电站；
在母线电压正常，并且当前变电站为二级变电站的情况下，若动态无功补偿装置的容量满足无功功率指令，则根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第三感性无功指令和第三容性无功指令；若动态无功补偿装置的容量不满足无功功率指令，则根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第四容性无功指令，以及向电容器组发送第五容性无功指令；
在动态无功补偿装置和电容器组端，根据各自接收的指令对动态无功补偿装置和电容器组端所在的地区电网进行无功功率补偿。
四、向AVC系统返回动态无功补偿装置和电容器组的工作状态。
动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿后，向AVC系统返回动态无功补偿装置和电容器组的工作状态。以便通知AVC系统，各变电站的无功补偿设备是否正常，是否执行了AVC系统下发的无功功率指令。
本发明还提出了一种地区电网变电站无功电压控制系统，请参见图2，包括：
AVC系统和多个变电站，其中，一个变电站至少包括一个无功控制器、一个动态无功补偿装置以及一个电容器组；
AVC系统，用于向各个无功控制器下发无功功率指令；其中，无功功率指令用于表示各个变电站中各台主变压器需补偿的无功功率大小；
无功控制器，用于获取无功功率指令，以及监测各个变电站侧的母线电压；以及，根据母线电压的监测情况和无功功率指令，向动态无功补偿装置和电容器组发送控制指令；
动态无功补偿装置，用于根据无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿；
电容器组，用于根据无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿。
本发明根据对各变电站侧母线电压的监测情况和AVC系统下发的无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；可以实现动态无功补偿装置与地区AVC系统协调工作，可以快速提供连续的无功功率补偿，大大提高了变电站无功电压的控制水平，提高了电力系统的安全性；由于动态无功补偿装置的投入，减少了电容器组的数量，从而降低无功功率控制的成本。
变电站的电容器组的容量是根据变电站负载和电网参数进行规划的，实际安装时还会留有数倍的裕量，不存在电容器组容量不足的情况。
具体的，当母线电压突然升高时，无功控制器向动态无功补偿装置和电容器组发送满载运行的第一感性无功指令；当母线电压突然降低时，无功控制器向动态无功补偿装置和电容器组发送满载运行的第一容性无功指令；
在母线电压正常，并且当前变电站为一级变电站的情况下，若电容器组的容量满足无功功率指令，则无功控制器根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第二感性无功指令，向电容器组发送第二容性无功指令；
在母线电压正常，并且当前变电站为二级变电站的情况下，若动态无功补偿装置的容量满足无功功率指令，则无功控制器根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第三感性无功指令和第三容性无功指令；若动态无功补偿装置的容量不满足无功功率指令，则根据无功功率指令向动态无功补偿装置发送第四容性无功指令，以及向电容器组发送第五容性无功指令；
动态无功补偿装置和电容器组，根据接收的指令对它们所在的地区电网进行无功功率补偿。
为更好的理解本发明，下面以一个具体例子来进行说明：
变电站内的无功控制器接收来自AVC系统对站内每台主变压器的无功功率指令，进行无功补偿的过程如下：
第i个变电站内的无功控制器接收到AVC系统的无功功率指令，需要站内的第j台主变压器补偿的无功功率目标值为且该主变压器装设的动态无功补偿装置是SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)，其满载补偿容量为±8MVar；另有四组电容器组，每组的容量是8MVar，则无功控制器分配补偿容量的方法如下：
根据母线电压的监测情况、配置的电容器组的容量、动态无功补偿装置的容量以及各台主变压器的无功功率目标值，确定具体发送的感性无功指令和容性无功指令；
1）如果该变电站为一级变电站，则向SVG装置发送感性无功指令以及向两组电容器组发送容性无功指令，SVG装置根据该感性无功指令，提供无功功率的容量为-4MVar；该2组电容器组根据接收的容性无功指令，各自提供8MVar无功功率，此时该主变压器对电网提供的无功功率为：
Qij=8×2+(-4)=12MVar
满足符合AVC系统的调度指令；
2）如果该变电站为二级变电站，则向SVG装置发送容性无功指令，以及向1组电容器组发送容性无功指令，SVG装置根据接收的容性无功指令提供无功功率的大小为4MVar，该电容器组根据接收的容性无功指令提供无功功率的大小为8MVar，此时该主变压器对电网提供的无功功率为：
Qij=8+4=12MVar
满足符合AVC系统的调度指令。
一旦无功控制器判断出主变压器低压母线出现电压突变，比如突然跌落，则通过光纤发出容性满载运行的指令，以一级变电站配置1台SVG装置和2组电容器组，以及二变电站配置1台SVG装置和2组电容器组的情况为例；SVG装置接收到指令后立刻动作，此时该主变压器对电网提供的无功功率为：
1）一级变电站：Qij＝8×2+8=24MVar
2）二级变电站：Qij＝8+8=16MVar
同样的，如果各主变压器的无功功率目标值小于一组电容器的额定容量，则有：
1）若为一级变电站，则变电站提供的无功功率Qij＝8-4=4MVar
即投入一组电容器，同时SVG输出容量为-4MVar。
2）若为二级变电站，则变电站提供的无功功率Qij＝0+4MVar
即不投入电容器，SVG输出容量为4MVar。
同样是输出4MVar的容性无功，一级变电站和二级变电站的方法不同。一旦无功控制器判断出主变压器低压母线出现电压突变，比如突然跌落，则通过光纤发出容性满载运行的指令，以一级变电站和二变电站各自都配置一台SVG装置和一组电容器组的情况为例；SVG装置和电容器组接收到无功功率指令后立刻动作，此时该主变压器对电网提供的无功功率为：
1）一级变电站：Qij＝8+8=16MVar
2）二级变电站：Qij＝0+8=8MVar
可见一旦发生电网异常，一级变电站可以在电网电压突然跌落时最快的提供无功功率，有利于支撑电网电压，加快电压的恢复速度。
本实施例中动态无功补偿装置采用SVG装置，实际应用中SVC（StaticVar Compensator，高压静态无功补偿装置）也能提供相同的作用，但是SVG装置由于体积更小，速度更快等优点在电网中更具有应用价值和推广前景。
采用本发明，一方面，建立起地区电网AVC系统和各个变电站内动态无功补偿设备之间信息交换的通道，使得在电网正常的情况下，各个变电站内的动态无功补偿设备统一按照AVC系统的指令进行调节；另一方面，提供电网故障情况下，变电站动态无功补偿设备的控制方法，使动态无功补偿设备快速提供容性无功，对电网起到支撑作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种地区电网变电站无功电压控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取AVC系统对各个变电站中每台主变压器下发的无功功率指令；其中，所述无功功率指令用于表示各台所述主变压器需补偿的无功功率大小；
监测各个所述变电站侧的母线电压；
根据所述母线电压的监测情况和所述无功功率指令，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿；其中，所述动态无功补偿装置和所述电容器组属于当前所述变电站；
其中，控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿的步骤具体为：
当所述母线电压瞬间升高时，向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送满载运行的第一感性无功指令；当所述母线电压瞬间降低时，向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送满载运行的第一容性无功指令；
在所述母线电压正常，并且当前所述变电站为一级变电站的情况下，若电容器组的容量满足所述无功功率指令，则根据所述无功功率指令向动态无功补偿装置发送第二感性无功指令，向所述电容器组发送第二容性无功指令；
在所述母线电压正常，并且当前所述变电站为二级变电站的情况下，若所述动态无功补偿装置的容量满足所述无功功率指令，则根据所述无功功率指令向所述动态无功补偿装置发送第三感性无功指令和第三容性无功指令；若所述动态无功补偿装置的容量不满足所述无功功率指令，则根据所述无功功率指令向所述动态无功补偿装置发送第四容性无功指令，以及向所述电容器组发送第五容性无功指令；
在所述动态无功补偿装置和所述电容器组端，根据接收的指令对它们所在的地区电网进行无功功率补偿。
2.根据权利要求1所述的地区电网变电站无功电压控制方法，其特征在于，
在所述控制动态无功补偿装置和电容器组对它们所在的地区电网进行无功功率补偿的步骤后包括：
向所述AVC系统返回所述动态无功补偿装置和所述电容器组的工作状态。
3.一种地区电网变电站无功电压控制系统，其特征在于，包括：
AVC系统和多个变电站，其中，一个所述变电站至少包括一个无功控制器、一个动态无功补偿装置以及一个电容器组；
所述AVC系统，用于向各个所述无功控制器下发无功功率指令；其中，所述无功功率指令用于表示各个所述变电站中各台主变压器需补偿的无功功率大小；
所述无功控制器，用于获取所述无功功率指令，以及监测各个所述变电站侧的母线电压；以及，根据所述母线电压的监测情况和所述无功功率指令，向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送控制指令；
所述动态无功补偿装置，用于根据所述无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿；
所述电容器组，用于根据所述无功控制器发送的控制指令，对地区电网进行无功功率补偿；
其中，当所述母线电压突然升高时，所述无功控制器向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送满载运行的第一感性无功指令；当所述母线电压突然降低时，所述无功控制器向所述动态无功补偿装置和所述电容器组发送满载运行的第一容性无功指令；
在所述母线电压正常，并且当前所述变电站为一级变电站的情况下，若电容器组的容量满足所述无功功率指令，则所述无功控制器根据所述无功功率指令向动态无功补偿装置发送第二感性无功指令，向所述电容器组发送第二容性无功指令；
在所述母线电压正常，并且当前所述变电站为二级变电站的情况下，若所述动态无功补偿装置的容量满足所述无功功率指令，则所述无功控制器根据所述无功功率指令向所述动态无功补偿装置发送第三感性无功指令和第三容性无功指令；若所述动态无功补偿装置的容量不满足所述无功功率指令，则根据所述无功功率指令向所述动态无功补偿装置发送第四容性无功指令，以及向所述电容器组发送第五容性无功指令；
所述动态无功补偿装置和所述电容器组，根据接收的指令对它们所在的地区电网进行无功功率补偿。
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