CN103595135A - 中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，包括：主站，用于协调整个区域电网无功平衡；一个或多个子节点，通过网络与所述主站连接，用于进行就地无功平衡，包括：变电站无功补偿智能控制装置、一个或多个线路无功补偿智能控制装置、一个或多个配变无功补偿智能控制装置。根据能量传递方向建立的自上而下的综合协调控制系统，可以有效解决子节点控制终端自动就地无功补偿的缺陷。同时综合协调控制系统通过电压、功率因数及其谐波干扰的约束条件，对每一条馈线进行分析，产生控制命令而后通过以变电站10kV出线为中心对其所属馈线综合分析，对控制策略综合验证后保证以最小的代价获取系统最大的优化效果。

Description

中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统

技术领域

本发明涉及电力系统的电压无功优化领域，尤其涉及一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统。

背景技术

电压是衡量电能质量的重要指标，电压质量对电力系统稳定运行、降低线路损耗、保证工业和农业的安全生产、提高产品质量、降低用电损耗都有直接影响。因此保证电压质量是电力系统设计和运行的重要任务。在交流电能的输送和使用过程中，用于转变成机械能、光能、热能等那部分电能称为有功功率，而用于电路内电场和磁场交换的那部分电能称为无功功率。在电力系统中，当有功功率不足时，将引起频率下降，而无功功率不足时，将引起电压下降。

无功优化对改善电压质量，提高电力系统稳定性，减少网损、提高电力系统经济效益具有十分重要的理论意义和现实意义。目前中低压配电网主要有三种无功优化方式：

1、变电站集中补偿

变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但这种补偿方案对10kV配电网的降损不起作用。为实现变电站的电压/无功综合控制，通常采用并联电容器组和有载调压抽头协调调节。协调调节控制算法国内学者进行过大量研究，九区图法是一种常用的有效方法。但大量的实际应用表明，投切过于频繁会影响电容器开关和分接头的使用寿命，增大运行维护工作量，通常在实际中要限制抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大，因此变电站高压电压/无功控制技术仍有待进一步改善和研究。

鉴于变电站无功补偿对提高高压电网功率因数，维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用，因此应根据负荷的增长安排、设计好变电站的无功补偿容量，运行中在保证电压合格和无功补偿效果最好的情况下，尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。

2、配电变低压补偿

配电变低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。

配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大，也因此要求厂家要尽可能降低装置的成本，提高装置的可靠性。

采用接触器投切电容器的冲击电流大，影响电容器和接触器的使用寿命；用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题，但明显缺点是装置晶闸管存在功率损耗，需要安装风扇和散热器来通风与散热，而散热器会增大装置的体积，风扇则影响装置的可靠性。低压补偿装置安装地点分散、数量大，运行维护是补偿工程需要重点考虑的问题；另外，配电系统负荷情况复杂，系统可能存在谐波、三相不平衡，以及防止出现过补偿等问题，这些都是应注意的问题。

3、配电线路固定补偿

大量配电变压器要消耗无功，很多公用变压器没有安装低压补偿装置，造成的很大无功缺额需要变电站或发电厂承担，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，这种情况下可考虑配电线路无功补偿。线路补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿，由于线路补偿远离变电站，因此存在保护难配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境限制等问题。因此，线路补偿的补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护。

线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功，具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。线路补偿一般采用固定补偿，因此存在适应能力差，重载情况下补偿度不足等问题。自动投切线路补偿仍是需研究的课题。

以上三种方式对稳定电压，改善无功分布，减少网络损耗起到了积极作用。但是大部分的补偿多是采用固定补偿的方式存在，具有自动智能补偿的装置并不普及。在应用中存在以下的不足：

一是固定补偿容量随着负荷的周期变化容易产生过补偿现象，不适应电网迅猛的发展。

二是分散的补偿装置无法通过联合调节实现电网的综合电压无功控制，使得装置只考虑设备自身的投切情况，未能利用电网网络供电的特性，最大程度地通过多套装置配合动作，减少电容的动作次数，延长设备寿命。

三是各种补偿装置缺乏数据传输通道，无法为控制中心提供无功调整的必要网络实时运行数据，无法满足配网自动化要求的监控要求。

因此，为进一步规范和加强中低压配电网无功优化补偿建设工作，增强中低压配电网无功补偿和电压调控能力，实现无功精细化管理，提高中低压配电网无功综合管理水平，提升中低压配电网经济运行水平和电压质量，研究中低压配电网智能无功优化与综合协调控制显得尤为必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，在无功补偿就地平衡的基础上增加对补偿控制的综合协调，从而实现整体上的优化效果。

与本地控制的自下而上的控制方式不同，本发明公开的控制系统强调的是整体的平衡，调节带来的是全局性变化，这种控制结构与电能的输送方向是一致的，也可以说是与物理网络变化规律是一致的。另外，本发明公开的控制系统所采用的综合协调控制不仅充分发挥了各级节点的控制能力，同时在补偿控制的协调性上更胜一筹。

根据本发明一个方面，提供一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，包括：主站，用于协调整个区域电网无功平衡；一个或多个子节点，通过网络与所述主站连接，用于进行就地无功平衡，包括：变电站无功补偿智能控制装置、一个或多个线路无功补偿智能控制装置、一个或多个配变无功补偿智能控制装置。

可选的，所述子节点和主站之间的网络为VPN网络。

可选的，所述主站适于：根据各子节点发送的遥测、遥信量进行拓扑分析、潮流计算和状态估计，得出各个变电站节点的电压和无功运行范围；在系统闭环控制时，给各子节点下发运行参数限定，从而影响各补偿节点的运行状态，保证系统最优；在开环控制时，通过潮流计算提供各子节点区域的建议运行参数，使区域配电网智能无功优化综合协调控制系统工作在最佳状态。

可选的，主站通过获取子节点数据和相关系统数据，实现电压无功优化调度的电压无功优化模型描述如下：由于配电网络结构的辐射状特性，可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题；针对每个子网的优化，并假设子网内共有n条母线，m台可投切电容器组，l个带有载调压分接头的变压器；以全天系统网损之和最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段，考虑电压约束与投切量的整数约束，假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为

变压器分接头的最大允许调整次数为

则精确的动态优化模型可分为：

$\left\{\begin{array}{c}\min \underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ploss}(Q_t,T_t)\\ \mathrm{Sub}.\underset{\‾}{V\≤V\≤\stackrel{\‾}{V}}\\ Q\≤Q\≤\stackrel{\‾}{Q}\\ Q={\mathrm{KB}}_C,K\∈N\\ \underset{\‾}{T}\≤T\≤\stackrel{\‾}{T},T\∈N\\ f_t(Q_t,T_t)=0,t=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{Ci}}\≤\stackrel{\‾}{S_C},i=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{tj}}\≤\stackrel{\‾}{S_t},j=\mathrm{1,2},...,1\end{array}\right.$

式中，S为变量S的下限；为变量S的上限；

V=[V₁,V₂,…,V₂₄]^T，代表24个时段内的各母线电压矩阵，V_i为时段i内的n维母线电压行矢量；

Q=[Q₁,Q₂,…,Q₂₄]^T，代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵，Q_i为时段i内的m维容量值矢量；

T=[T₁,T₂,…,T₂₄]^T，代表24个时段内的各分接头档位矩阵，T_i为时段i内的l维档位值行矢量；

B_c是一个m维的对角线矩阵，其对角元为相应电容器组的单台容量；

K=[K₁,K₂,…,K₂₄]^T，K_i为时段i内的电容器组投运台数，是一个m维的行矢量，各分量都为整数；

S_C代表24h内各电容器组的总动作次数，是一个m维的矢量；S_t代表24h内各变压器的分接头总调节次数，是一个l维的矢量。

根据本发明另一个方面，提供一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制方法，包括：

从调度SCADA、子节点采集电网实时运行数据；

调用上述电压无功优化模型，求解主变分接开关最佳档位数T、电容器最佳投入容量Q和电网最优运行电压V；

利用已求最优解，求得电容器投切次数和主变分接开关调节次数；

根据电容器投切次数和主变分接开关调节次数，发出控制命令，执行电容器投切或主变分接开关调节操作。

与本地控制的自下而上的控制方式不同，智能无功优化综合协调控制中心强调的是整体的平衡，调节带来的是全局性变化，这种控制结构与电能的输送方向是一致的，也可以说是与物理网络变化规律是一致的。综合协调控制不仅充分发挥了各级节点的控制能力，同时在补偿控制的协调性上更胜一筹。最大程度地通过多套装置配合动作，减少电容的动作次数，延长设备寿命。

本发明的积极效果是，通过智能无功优化，可以从区域的概念协调变电站无功补偿智能控制装置、线路无功补偿智能控制装置、低压配变无功补偿智能控制装置的动作，采用先考虑高压（10kV）电容投切，再考虑低压（400V）投切等多种方式的配合，可以大大减少全网高低压电容器的动作次数。其优化系统是一种根据能量传递方向建立的自上而下的综合协调控制系统，可以有效解决子节点控制终端自动就地无功补偿的缺陷，对稳定系统运行，提高控制效率有着显著效果。同时综合协调控制系统通过电压、功率因数及其谐波干扰的约束条件，对每一条馈线进行分析，产生控制命令而后通过以变电站10kV出线为中心对其所属馈线综合分析，对控制策略综合验证后保证以最小的代价获取系统最大的优化效果。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例提供的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统结构图；

图2是根据本发明另一个实施例提供的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统结构图；

图3是根据本发明一个实施例提供的实时闭环控制的智能无功优化综合协调控制系统框图；

图4是根据本发明一个实施例提供的中低压区域电网智能无功优化与协调控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发明人经过研究发现：为了提高配网的供电质量和降低网络损耗，必须对各种电压、无功调节装置进行控制。配电网络是呈放射性的，按照以往的控制习惯，多是采用无功就地补偿，补偿的范围小，控制装置的动作次数多，这样控制的弊端是控制装置利用率低，设备频繁动作寿命短。另外，各自为政的调节很难在全局上实现真正意义的优化控制。

为了解决上述现有技术的技术问题，本发明设计技术方案的原则是：“合理布局、区域优化、分级补偿、就地平衡的原则”，并按照集中补偿与分散补偿相结合、高压补偿与低压补偿相结合、调压与降损相结合的补偿策略，确定最佳补偿方案。

根据本发明一个实施例，提供一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，如图1所示，包括：

主站，用于协调整个区域电网无功平衡；

一个或多个子节点，与主站通信连接（例如通过无线或有线网络进行连接），用于进行就地无功平衡，包括：

变电站无功补偿智能控制装置（即变电站补偿节点）；

一个或多个线路无功补偿智能控制装置（即线路补偿节点）；

一个或多个配变无功补偿智能控制装置（即配变补偿节点）。

通过无线通讯公共数据交换平台实现控制中心主站与各子节点智能无功补偿控制装置（变电站补偿节点、线路补偿节点和配变补偿节点）的数据交换。

出于成本考虑，本实施例中，每个子节点（即变电站1-N）中都利用VPN网络（虚拟专用网络）进行配变补偿节点1-N、线路补偿节点1-N以及变电站补偿节点与主站之间的通信。

其中，主站适于：

根据各子节点发送的遥测（电压、电流、有功、无功等）、遥信量（开关状态）进行拓扑分析、潮流计算和状态估计，得出各个变电站节点的电压和无功运行范围；

在系统闭环控制时，给各子节点下发运行参数（电压、无功补偿量）限定，从而影响各补偿节点的运行状态，保证系统最优；

在开环控制时，通过潮流计算（给系统调度员）提供各子节点区域的建议运行参数，使区域配电网智能无功优化综合协调控制系统工作在最佳状态。

根据本发明另一个实施例，主站还能够成为更大的无功优化区域的受控子节点。为更上一级节点提供本子节点运行数据（电压、电流、有功、无功、设备运行状态等），为上一级节点控制本子节点提供控制通道。为实现更大区域的区域电网智能无功优化综合协调控制系统，提供无功调度和无功支撑手段。

继续参考图1，变电站无功补偿智能控制装置适于：对变电站内的有载调压变压器和电容器进行自动投切，以确保变电站内母线电压和功率因数、无功符合要求。采用模糊逻辑控制技术，弥补传统的基于九区图进行无功控制的不足，达到最佳的电压无功控制效果。融入反时限概念，保证电压调节的平稳性。并限制有载调压变压器分接头开关和补偿电容器开关每日动作次数在规定的范围内，延长设备的使用寿命。同时对多组电容器采用自动循环投切，以均衡开关和电容器组的寿命。可以综合也可分别对有载调压变压器和电容器组进行闭环自动控制。运行方式自适应，对多台变压器、多组电容器、多条母线的变电站的各种运行方式能自动识别，确定相应的控制策略。按不同时段设置控制参数，能够为各变压器分别设置控制参数。根据需要定义充分的闭锁条件，完善的闭锁功。电容器组三相电流不平衡检测：当投入的电容器组的三相不平衡电流达到一定的程度时，立即退出该电容器组，以保证设备的安全。三相电压不平衡检测：当有小电流接地故障时，不进行电容的投切。

线路无功补偿智能控制装置适于：进行电容器投切控制，数据统计及电容器过压，欠压，谐波，缺相保护功能。实时显示线路一次侧电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数，电容器当日投切次数，电压总谐波畸变率。可任意选择功率因数或电压作为控制参量，可同时控制多组电容器。控制算法中融入反时限概念，有效的保证电容器动作的平滑性，避免电容器频繁投切或震荡投切。电容器动作前作无功预算，容量匹配，保证电容器动作后不会使系统运行在不正常的区域而造成电容器的相反动作。能够进行过压、欠压、谐波、缺相保护，有效避免电容器运行严重损坏电容器的环境下，延长设备使用寿命。

低压配变无功补偿智能控制装置适于：采用三相共补、三相分补或者两者相结合的补偿方式，依据负荷的无功不平衡量自动进行补偿。具有手动补偿和自动补偿两种工作方式，可配合主站系统的命令进行切换。能够接收主站系统下发的无功功率或无功电流定值，依据定值进行智能投切控制。能够接收主站系统的控制命令，对电容器进行投切控制。具有过压，欠压，缺相等闭锁及报警功能。

根据本发明另一个实施例，图2所示，变电站补偿节点为110kV/35kV变电站补偿节点，线路补偿节点为10kV线路补偿节点，配变补偿节点为低压配变节点。

参考图2，根据本发明另一个实施例，变电站补偿节点为110kV/35kV变电站补偿节点，适于：

一方面完成设备实时数据（电压、电流、有功、无功、开关状态等）采集、跟踪接入点的电参量，根据设定的运行目标（母线电压恒定）和九区图控制原理，自动调节电容器组的投切和变压器调压分接头使接入点运行在最优状态；

另一方面，接受主站的电容器投切命令，自动投切电容器组；当子节点内出现无功需求不平衡，通过主站的优化和调度，实现主站范围内的系统优化目标，减少主站之外的无功传入。

继续参考图2，变电站10kV线路一般较长，线路负荷分布较为复杂，线路的无功需求分布不均，容易造成由变电站向线路内远距离的无功传送。对10kV线路加装无功补偿设备，可使线路具有一定的无功储备和无功调节能力。

根据本发明另一个实施例，线路补偿节点为10kV线路补偿节点，适于：

通过在线路上单点或多点安装线路优化装置，当某点检测到其所在区域需求无功时自动控制电容器组的投切，达到无功的就近平衡，避免无功的流动，使整个线域达到一个最优的动态平衡。

继续参考图2，根据本发明另一个实施例，配变补偿节点为低压配变节点，适于：

一方面，通过随时检测功率因数、无功功率或电压波动，自动投切无功补偿电容器组数量，以提高功率因数，减少无功由10kV穿越配变传递到低压侧，杜绝由低压侧倒送到10kV侧，首先做到该配变供电区域无功最优，提高配变低压侧电压质量，提高配变有功出力；

另一方面，接受主站的控制指令，向10kV线路提供无功储备，保障线路无功就近平衡，保障线路电压合格、线损最低。

主站通过获取子节点数据和相关系统数据，实现电压无功优化调度。根据本发明另一个实施例，结合图3，主站的电压无功优化模型描述如下：

由于配电网络结构的辐射状特性，可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题。以下的讨论均针对每个子网的优化，并假设子网内共有n条母线，m台可投切电容器组，l个带有载调压分接头的变压器。

以全天系统网损之和（能量损耗）最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段。考虑电压约束与投切量的整数约束，假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为

变压器分接头的最大允许调整次数为

则精确的动态优化模型可分为：

$\left\{\begin{array}{c}\min \underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ploss}(Q_t,T_t)\\ \mathrm{Sub}.\underset{\‾}{V\≤V\≤\stackrel{\‾}{V}}\\ Q\≤Q\≤\stackrel{\‾}{Q}\\ Q={\mathrm{KB}}_C,K\∈N\\ \underset{\‾}{T}\≤T\≤\stackrel{\‾}{T},T\∈N\\ f_t(Q_t,T_t)=0,t=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{Ci}}\≤\stackrel{\‾}{S_C},i=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{tj}}\≤\stackrel{\‾}{S_t},j=\mathrm{1,2},...,1\end{array}\right.$

式中，S为变量S的下限；

为变量S的上限；

V=[V₁,V₂,…,V₂₄]^T，代表24个时段内的各母线电压矩阵。V_i为时段i内的n维母线电压行矢量；

Q=[Q₁,Q₂,…,Q₂₄]^T，代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵。Q_i为时段i内的m维容量值矢量；

T=[T₁,T₂,…,T₂₄]^T，代表24个时段内的各分接头档位矩阵。T_i为时段i内的l维档位值行矢量；

B_c是一个m维的对角线矩阵，其对角元为相应电容器组的单台容量；

K=[K₁,K₂,…,K₂₄]^T，K_i为时段i内的电容器组投运台数，是一个m维的行矢量，各分量都为整数；

S_C代表24h内各电容器组的总动作次数，是一个m维的矢量；S_t代表24h内各变压器的分接头总调节次数，是一个l维的矢量。

基于上述电压无功优化模型，根据本发明一个实施例，提供一种电压无功优化的方法S10，如图4所示，包括：

S11、从调度SCADA、子节点采集电网实时运行数据；

S12、调用上述电压无功优化模型，求解主变分接开关最佳档位数T、电容器最佳投入容量Q和电网最优运行电压V；

S13、利用已求最优解，求得电容器投切次数和主变分接开关调节次数；

S14、根据电容器投切次数和主变分接开关调节次数，发出控制命令，执行电容器投切或主变分接开关调节操作。

主站以全天系统网损之和（能量损耗）最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段。

上述中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统及方法通过智能无功优化，可以从区域的概念协调变电站无功补偿智能控制装置、线路无功补偿智能控制装置、低压配变无功补偿智能控制装置的动作，采用先考虑高压（10kV）电容投切，再考虑低压（400V）投切等多种方式的配合，可以大大减少全网高低压电容器的动作次数。

上述电压无功优化的方法（即中低压区域电网智能无功优化与协调控制方法）以及中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统能够实现：

1）电网无功优化补偿功能：当电网内各级变电所电压处在合格范围内，控制本级电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。

2）电网电压优化调节功能：当无功功率流向合理，变电站母线电压超上限或超下限运行时，分析同电源、同电压等级变电站和上级变电所电压情况，决定调节哪一级变电所有载主变分接头开关。电压合格范围内，实施逆调压。实现减少主变并联运行台数以降低低谷期间母线电压。实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配。

3）无功电压综合优化功能：当变电所10kV母线电压超上限或下限时，寻求最佳的主变分接开关调整和电容器投切策略，尽可能保证电容器投入量最多。同时防止无功补偿设备投切震荡，实现双主变经济运行，支持投入10kV电抗器，增加无功符合，达到降低电压的目的。

4）电容器最优配置与在线损耗计算功能：根据电网实际负荷，计算各变电站电容器单组或多组容量最优配置值，为改造或新增电容器数量和容量提供理论依据。实现电网电能损耗在线计算，并实时报告，为电网实现经济调度提供理论支持。

中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统是一种根据能量传递方向建立的自上而下的综合协调控制系统，可以有效解决子节点控制终端自动就地无功补偿的缺陷，对稳定系统运行，提高控制效率有着显著效果。同时综合协调控制系统通过电压、功率因数及其谐波干扰的约束条件，对每一条馈线进行分析，产生控制命令而后通过以变电站10kV出线为中心对其所属馈线综合分析，对控制策略综合验证后保证以最小的代价获取系统最大的优化效果。

根据电压等级和网络拓扑，分层、分区保障无功平衡，应用变电站子节点、线路子节点、配变子节点实现无功电压多级联调。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，包括：

主站，用于协调整个区域电网无功平衡；

一个或多个子节点，通过网络与所述主站连接，用于进行就地无功平衡，包括：变电站无功补偿智能控制装置、一个或多个线路无功补偿智能控制装置、一个或多个配变无功补偿智能控制装置。

2.如权利要求1所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述主站适于：

根据各子节点发送的遥测、遥信量进行拓扑分析、潮流计算和状态估计，得出各个变电站节点的电压和无功运行范围；

在系统闭环控制时，给各子节点下发运行参数限定，从而影响各补偿节点的运行状态，保证系统最优；

在开环控制时，通过潮流计算提供各子节点区域的建议运行参数，使区域配电网智能无功优化综合协调控制系统工作在最佳状态。

3.如权利要求1所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述变电站无功补偿智能控制装置适于：

对变电站内的有载调压变压器和电容器进行自动投切，以确保变电站内母线电压和功率因数、无功符合要求。

4.如权利要求1所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述低压配变无功补偿智能控制装置适于：

采用三相共补、三相分补或者两者相结合的补偿方式，依据负荷的无功不平衡量自动进行补偿。

5.如权利要求1所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述变电站无功补偿智能控制装置为110kV/35kV变电站补偿节点，线路无功补偿智能控制装置为10kV线路补偿节点，配变无功补偿智能控制装置为低压配变节点。

6.如权利要求5所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述110kV/35kV变电站补偿节点适于：

一方面完成设备实时数据采集、跟踪接入点的电参量，根据设定的运行目标和九区图控制原理，自动调节电容器组的投切和变压器调压分接头使接入点运行在最优状态；

另一方面，接受主站的电容器投切命令，自动投切电容器组；当子节点内出现无功需求不平衡，通过主站的优化和调度，实现主站范围内的系统优化目标，减少主站之外的无功传入。

7.如权利要求5所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，所述10kV线路补偿节点适于：

当检测到其所在区域需求无功时自动控制电容器组的投切，达到无功的就近平衡，避免无功的流动，使整个线域达到最优动态平衡。

8.如权利要求5所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，低压配变节点适于：

一方面，通过随时检测功率因数、无功功率或电压波动，自动投切无功补偿电容器组数量，以提高功率因数，减少无功由10kV穿越配变传递到低压侧，杜绝由低压侧倒送到10kV侧；

另一方面，接受主站的控制指令，向10kV线路提供无功储备，保障线路无功就近平衡。

9.如权利要求1所述的中低压区域电网智能无功优化与协调控制系统，其中，主站通过获取子节点数据和相关系统数据，实现电压无功优化调度的电压无功优化模型描述如下：

由于配电网络结构的辐射状特性，可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题；

针对每个子网的优化，并假设子网内共有n条母线，m台可投切电容器组，l个带有载调压分接头的变压器；

以全天系统网损之和最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段，考虑电压约束与投切量的整数约束，假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为

变压器分接头的最大允许调整次数为

则精确的动态优化模型可分为：

$\left\{\begin{array}{c}\min \underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ploss}(Q_t,T_t)\\ \mathrm{Sub}.\underset{\‾}{V\≤V\≤\stackrel{\‾}{V}}\\ Q\≤Q\≤\stackrel{\‾}{Q}\\ Q={\mathrm{KB}}_C,K\∈N\\ \underset{\‾}{T}\≤T\≤\stackrel{\‾}{T},T\∈N\\ f_t(Q_t,T_t)=0,t=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{Ci}}\≤\stackrel{\‾}{S_C},i=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{tj}}\≤\stackrel{\‾}{S_t},j=\mathrm{1,2},...,1\end{array}\right.$

式中，S为变量S的下限；为变量S的上限；

V=[V₁,V₂,…,V₂₄]^T，代表24个时段内的各母线电压矩阵，V_i为时段i内的n维母线电压行矢量；

Q=[Q₁,Q₂,…,Q₂₄]^T，代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵，Q_i为时段i内的m维容量值矢量；

T=[T₁,T₂,…,T₂₄]^T，代表24个时段内的各分接头档位矩阵，T_i为时段i内的l维档位值行矢量；

B_c是一个m维的对角线矩阵，其对角元为相应电容器组的单台容量；

K=[K₁,K₂,…,K₂₄]^T，K_i为时段i内的电容器组投运台数，是一个m维的行矢量，各分量都为整数；

S_C代表24h内各电容器组的总动作次数，是一个m维的矢量；S_t代表24h内各变压器的分接头总调节次数，是一个l维的矢量。

10.一种中低压区域电网智能无功优化与协调控制方法，包括：

从调度SCADA、子节点采集电网实时运行数据；

利用电压无功优化模型，求解主变分接开关最佳档位数T、电容器最佳投入容量Q和电网最优运行电压V；

利用已求最优解，求得电容器投切次数和主变分接开关调节次数；和

根据电容器投切次数和主变分接开关调节次数，发出控制命令，执行电容器投切或主变分接开关调节操作；

其中，电压无功优化模型描述如下：

由于配电网络结构的辐射状特性，可以将优化问题分解为针对各独立子网的子优化问题；

针对每个子网的优化，并假设子网内共有n条母线，m台可投切电容器组，l个带有载调压分接头的变压器；

以全天系统网损之和最小为目标函数，选取电容器投切和有载调压分接头调节为控制手段，考虑电压约束与投切量的整数约束，假设实际系统允许一天内电容器组最大的投切次数为

变压器分接头的最大允许调整次数为

则精确的动态优化模型可分为：

$\left\{\begin{array}{c}\min \underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ploss}(Q_t,T_t)\\ \mathrm{Sub}.\underset{\‾}{V\≤V\≤\stackrel{\‾}{V}}\\ Q\≤Q\≤\stackrel{\‾}{Q}\\ Q={\mathrm{KB}}_C,K\∈N\\ \underset{\‾}{T}\≤T\≤\stackrel{\‾}{T},T\∈N\\ f_t(Q_t,T_t)=0,t=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{Ci}}\≤\stackrel{\‾}{S_C},i=\mathrm{1,2},...,m\\ S_{\mathrm{tj}}\≤\stackrel{\‾}{S_t},j=\mathrm{1,2},...,1\end{array}\right.$

式中，S为变量S的下限；

为变量S的上限；

V=[V₁,V₂,…,V₂₄]^T，代表24个时段内的各母线电压矩阵，V_i为时段i内的n维母线电压行矢量；

Q=[Q₁,Q₂,…,Q₂₄]^T，代表24个时段内的各电容器组的容量矩阵，Q_i为时段i内的m维容量值矢量；

T=[T₁,T₂,…,T₂₄]^T，代表24个时段内的各分接头档位矩阵，T_i为时段i内的l维档位值行矢量；

B_c是一个m维的对角线矩阵，其对角元为相应电容器组的单台容量；

K=[K₁,K₂,…,K₂₄]^T，K_i为时段i内的电容器组投运台数，是一个m维的行矢量，各分量都为整数；

S_C代表24h内各电容器组的总动作次数，是一个m维的矢量；S_t代表24h内各变压器的分接头总调节次数，是一个l维的矢量。

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