CN103762602A - 网省协调变电站自动电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种网省协调变电站自动电压控制方法，包括：1在网调侧建立AVC主站系统，省调侧建立AVC子站系统，设启动周期；2启动周期到达，AVC子站系统实时计算变电站主变低压侧的可增减无功容量并将之送到AVC主站系统中；3AVC主站系统根据各AVC子站系统上送的可增减无功容量进行优化计算，并根据计算结果向AVC子站系统发送指令；4AVC子站系统接收到指令后，将该指令与其上传的可增减无功容量进行核对并进行无功设备的投、切控制；5本周期控制完成，等待下一周期，重复步骤2～4。本发明解决了现有自动电压控制模式效率低下、省调监测点过多、无法实现全局最优的问题，保证了大运行方式下系统经济、安全和稳定。

Description

网省协调变电站自动电压控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及一种网省协调变电站自动电压控制方法。

背景技术

自动电压控制（英文全称为Automatic Voltage Control，简称为AVC）系统是实现电网安全、经济、优质运行的重要手段，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，是吸纳电网内无功电压的合理分布。

我国电力系统的调度采用分层分级调度模式，网调（区域电网调度）、省调（省级电网调度）、地调（地区电网调度）是最为常见的几个调度等级。国家电网公司在“十二五”期间的发展战略中提出“三集五大”，实施两个转变：转变公司发展方式，转变电网发展方式。其中大运行要求整合电力调度运行与设备运行相关业务，调整调度体系功能结构，变革组织架构、创新管理方式、优化业务流程，建立各级输变电设备运行集中监控与电网调度业务高度融合的一体化调度控制体系，实现国调、分调运行业务一体化运作。

大运行的管理模式给各大区域电网公司提出了新的挑战。以华东区域的500kV电网调度为例，目前华东区域的500kV电网调度管理模式为：江苏、浙江、安徽、上海范围内的500kV电网由华东网调进行调度，包括电厂的500kV发电机组以及500kV变电站的低压电容器和电抗器均由华东网调调度；福建范围内的500kV电网由省调进行调度。在目前的调度管理范围划分下，华东网调的AVC系统需要控制江苏、浙江、安徽、上海电网范围内的500kV发电机，以及500kV变电站的低压电容器、电抗器，福建省调AVC系统控制福建电网范围内的500kV电厂以及500kV变电站的低压无功设备。而在大运行管理模式下，江苏、浙江、安徽、上海等各省市的500kV变电站已经由各自省调进行运行管理，因此对于省内500kV变电站的低压容器电抗器，虽然由华东网调AVC系统直控，但是已经不适于直接向变电站下发开关的遥控指令，需要研究并实现新的控制方案。同时，也需要同时考虑并实现网调和省调各自控制的电网之间的无功电压协调控制。对于500kV变电站的网省协调，很多的研究工作的重点均放在网调与省调的500kV主变高/中压侧的协调。

申请号为200710065588.9的中国专利公开了一种大区电网与省级电网的协调电压控制方法，其核心思想是利用上下级的联合最优潮流计算实现网省电压控制，但是该专利没有给出网省协调中500kV变电站低压侧的协调控制方法，网调下发无功调节指令是一个无功调节范围，省调侧需要检测很多电气量，经过复杂的逻辑判断，才能够生成本地的控制策略。

而在申请为200910091358.9的中国专利“基于双向协调约束的省级与地区电网协调电压控制方法”中研究了省地协调控制方法，该方法中选择省级电网与地区各电网分界处变电站的变压器高压侧无功作为省级电网对地区电网的协调变量，选择当前周期省级电网与地区电网分界处各变电站的高压侧母线电压幅值作为地区电网对省级电网的协调变量；省级电网侧建立并求解省级电网最优潮流模型，得到省级电网内各节点的状态量、分界处变电站的变压器高压侧无功协调约束上限和下限：各地区电网控制中心将原有分界处变电站的变压器高压侧无功相关的约束条件替换地区电网上一个控制周期的协调约束条件，对本地区进行无功电压控制，保证了多级调度模式下AVC的有效性。该专利中虽然给出了省地协调的详细控制方法，对于不同调度级别的协调有一定的参考意义，但是该控制策略是针对220kV及以下的网络，因此其控制策略不适用于超过200KV（如500kV）变电站的自动电压控制。

综合上述，现有的网省（区域电网与省级电网）协调自动电压控制策略对于变电站的处理方案尚不能够满足大运行的要求，研究更为有效的控制策略是电网经济、安全、稳定运行的需要，也是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种网省协调变电站自动电压控制方法，以提高AVC的控制效率，提高电压质量，实现全网无功的合理分布。

为解决上述技术问题，本发明提供一种网省协调变电站自动电压控制方法，具体步骤包括：

步骤1：在网调侧建立AVC主站系统，省调侧建立AVC子站系统，设定启动周期T，启动周期到来，转入步骤2。

步骤2：省调侧AVC子站系统实时计算每个变电站的主变低压侧的可增减无功容量，并将之上送到网调侧AVC主站系统中。

可增加无功容量和可减少无功容量为当前可控制的某单台无功设备的容量，若有多台不同容量的无功设备可选，则应上送多个可选值。该可选值充分考虑了电网拓扑结构和运行方式，且满足设备的运行状态、投切的次数、间隔、保护闭锁信号等约束。最常见的无功设备包括站内电容器、电抗器。

步骤3：网调侧AVC主站系统根据各省调侧AVC子站系统上送的可增减无功容量进行优化计算，根据计算的结果，向省调侧AVC子站系统发送每台主变低压侧的无功增减调节指令。

网调侧AVC主站系统进行全局优化主要考虑电网经济指标（降低网损），其采用最优潮流计算方法，网调侧AVC主站系统下发的增减无功在省调侧AVC子站系统上送的可选增减无功容量中选择，应该对应于主变低压侧的某个无功设备。

步骤4：省调侧AVC子站系统收到每个主变低压侧的无功容量的指令后，与其上传的可增减无功进行核对，如果在合理的范围内，则根据网调AVC下发的无功调节容量以及主变低压侧的无功设备情况，选择主变低压侧可控制的电容（抗）器进行遥控投、切控制；否则采取本地控制策略，决定无功设备的投切情况。

选择电容器、电抗器投切控制时，应根据实际运行情况确定是投入电容器还是切除电抗器；对于减少无功容量的指令，应根据实际运行情况确定是切除电容器还是投入电抗器；保证控制设备的动作次数和时间间隔满足预置的约束条件，包括电容器投退时间间隔以及分头调节的时间间隔（可以设定）；调节设备应当实现循环投切，保证同一厂站的电容/抗器的投切次数在一段时间内能够均衡。

该合理范围是指，网调侧发出的指令与省调侧的主变低压侧存在的可增减无功容量对应，换句话说，合理范围是指网调侧发出的增加或减少无功容量的指令，与省调侧AVC子站系统上送的可增减无功容量相对应，主变可以根据实际情况确定是投入还是切除无功设备。而与合理范围相反的情况是指，网调侧发出的指令与省调侧的主变低压侧存在的可增减无功容量不对应，此时采取本地控制策略，决定无功设备的投切情况。其中，本地控制策略是指省调侧AVC子站系统不执行网调侧AVC主站系统下发的无功调节容量，自行选择主变低压侧可控制的电容（抗）器进行遥控投、切控制。

步骤5：本周期控制完成，等待进入下一周期，重复步骤2～4。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明针对大运行管理模式下网省自动电压控制存在的“省调监测点过多、效率低、无法获得全局最优”的难题，通过建立网调侧AVC主站系统和省调侧AVC子站系统，由省调侧AVC子站系统上传主变低压侧可增减无功容量，网调侧AVC主站系统进行全局优化后，向省调侧AVC子站系统发送无功增减指令，省调侧AVC子站系统根据实际情况选择无功设备的投切，从而实现了大运行模式下网调侧AVC主站系统全局优化后直控变电站，但并不下达远动指令，提高了AVC的控制效率，有助于提高电压质量，实现全网无功的合理分布。即本发明解决了现有自动电压控制模式效率低下、省调监测点过多、无法实现全局最优的问题，保证了大运行方式下系统经济、安全、稳定运行。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中网省协调变电站自动电压控制方法的网调侧和省调侧的指令传递示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本实施例以500kV变电站的一台主变为例，该主变为一个三绕组变压器，其三侧所接电压等级依次为高压侧500kV、中压侧220kV、低压侧35kV，其中主变的低压侧所接的电容器C₁=30MVar，C₂=40MVar，电抗器L₁=30MVar，L₂=40Mvar。

图1中的开关标注为黑色代表开关处于闭合状态，反之代表打开状态。网调侧AVC主站系统在两个周期内给出的无功控制指令如表1所示。

表1：网调侧AVC主站系统的两个周期内的控制指令

周期	网调侧AVC主站系统的控制指令
		1T	增加30MVar的无功
2T	增加30MVar的无功

具体地，该网省协调变电站自动电压控制方法，如下：

1、在网调侧建立AVC主站系统，省调侧建立AVC子站系统，同时设定启动周期T=15分钟，启动周期到来，进入第一周期。

2、省调侧的AVC子站系统实时计算每个500kV主变低压侧的可增减无功容量，并将之上送到网调侧主站AVC系统中。由图1可知，本实施例中，电抗器L₁处于投入状态，因此上传的可增加无功为L₁的容量30MVar（通过切除电抗器L₁实现）；可减少的无功为L₂的容量40Mvar（通过投入电抗器L₂实现）。

需要指出的是，由于变电站不允许电容器和电抗器同时投入，因此在有电抗器已投入的情况下，可增加的无功容量就是电抗器自身容量，可减少的无功容量就是投入其他电抗器对应的容量，如果有多台不同容量的电抗器，则上送的可减少无功容量有多个值。相应地，在已有电容器投入的情况下，可增加无功容量为其他可以投入的电容器对应的容量，如果有多台不同容量的电容器，则上送的可增加无功容量为多个值，每个值对应一个容量；可减少的无功为已投入电容器自身容量。

3、网调侧AVC主站系统根据最优潮流算法计算得出，需要提高主变的高压侧母线电压，网调侧AVC主站系统对省调侧AVC子站系统下发增无功容量30MVar的指令。

4、省调子站收到每个500kV主变低压侧的无功指令后，与其上传的可增减无功进行核对，如果在合理的范围内，则根据网调AVC下发的无功调节容量以及主变低压侧的无功设备情况，选择主变低压侧可控制的电容（抗）器进行遥控投、切控制；否则采取本地控制策略，决定无功设备的投切情况。

当然，选择电容、电抗器投切控制时要遵守一定的规则：对于网调侧给出的增加无功的指令为例，应根据实际运行情况确定是投入电容器还是切除电抗器，在该实施例中，网调AVC下发的无功指令是增30MVar无功，省调AVC根据实际运行情况（L₁仍处于投入的状态），生成决策切除电抗器L₁。当然，切除30Mvar的电抗器与增加30MVar的效果相同都是增加30MVar的无功，但是由于电抗器L₁处于投入状态，因此不选择30MVar的电容器C₁投入。

此外，省调AVC决策是需要考虑控制设备的动作次数和时间间隔满足预置的约束条件，包括电容器投退时间间隔以及分头调节的时间间隔（可以设定）；调节设备应当实现循环投切，保证同一厂站的电容/抗器的投切次数在一段时间（如周、月）内能够均衡。

5、本周期控制完成，等待下一个周期到来。

第二个周期步骤如下：

6、省调侧AVC子站系统实时计算每个500kV主变低压侧的可增减无功容量，并将之上送到网调侧AVC主站系统中。第二个周期中电容器C₁、C₂和电抗器L₁、L₂均未投入，因此上传的可增加无功容量有两个值30MVar（对应投入电容器C₁）、40MVar（对应投入电容器C₂）；可减少无功容量也有两个值30MVar、40Mvar（对应投入电抗器L₁、L₂）。

7、网调侧AVC主站系统根据各省调侧AVC子站系统上送的可增减无功容量进行优化计算，根据计算的结果，向省调侧AVC子站系统发送每台500kV主变低压侧的无功增减调节指令。

8、网调侧AVC主站系统进行全局优化需要提高主变的高压侧母线电压，因此，网调侧AVC主站系统对省调侧AVC子站系统下发增无功容量30MVar的指令，增减无功容量在省调侧AVC子站系统上送的可选增减无功容量中选择。

9、省调侧AVC子站系统收到每个500kV主变低压侧的无功指令后，与其上传的可增减无功进行核对，如果在合理的范围内，则根据网调侧AVC主站系统下发的无功调节容量以及主变低压侧的无功设备情况，选择主变低压侧可控制的电容（抗）器进行遥控投、切控制；否则采取本地控制策略，决定无功设备的投切情况。

本实施例中，网调侧AVC主站系统下发的无功指令是增30MVar无功容量，省调侧AVC子站系统根据实际运行情况（所有电容器、电抗器均未投入），生成决策投入电容器C₁。其原因为：切除30Mvar的电抗器与增加30MVar的效果相同都是增加30MVar的无功，但是由于未有电抗器投入，因此选择30MVar的电容器C₁投入。

10、本周期控制完成，等待下一个周期到来。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种网省协调变电站自动电压控制方法，包括：

步骤1：在网调侧建立AVC主站系统，省调侧建立AVC子站系统，设定启动周期；

步骤2：启动周期到达，省调侧AVC子站系统实时计算变电站的主变低压侧的可增减无功容量，并将之送到AVC主站系统中；

步骤3：网调侧的AVC主站系统根据各省调侧AVC子站系统上送的可增减无功容量进行优化计算，并根据计算结果向省调侧AVC子站系统发送指令；

步骤4：省调侧AVC子站系统接收到指令后，将该指令与其上传的可增减无功容量进行核对，并根据核对结果进行无功设备的投、切控制；

步骤5：本周期控制完成，等待下一启动周期到来，重复步骤2～4。

2.如权利要求1所述的网省协调变电站自动电压控制方法，其特征在于，所述可增减无功容量为主变低压侧的可控制的无功设备的容量。

3.如权利要求2所述的网省协调变电站自动电压控制方法，其特征在于，所述无功设备包括电容器和电抗器。

4.如权利要求2所述的网省协调变电站自动电压控制方法，其特征在于，所述无功设备为多组时，步骤2中的可增减无功容量具有多个可选值。

5.如权利要求1所述的网省协调变电站自动电压控制方法，其特征在于，所述主变为500KV变电站的主变压器。

6.如权利要求1所述的网省协调变电站自动电压控制方法，其特征在于，步骤3中，AVC主站系统采用最优潮流算法计算AVC子站系统上送的可增减无功容量。

Images