CN103825275A - 一种自动电压控制系统的谐波抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种自动电压控制系统的谐波抑制方法，其通过在传统自动电压控制系统（AVC）上增设分级分区控制策略，并加设了负荷预测环节和考虑设备当前状态电气控制属性诊断环节，使控制策略更加具有预见性，同时根据设备的运行状态实现超前控制，减小了设备动作延时。实验结果表明该系统对提高地区电网电压合格率、优化无功有较好的效果。新系统在整个时间序列上优化了设备动作次数，显著减小了因设备频繁动作导致的设备损坏事故，提高了设备使用寿命。

Description

一种自动电压控制系统的谐波抑制方法

技术领域

本发明涉及一种在传统自动电压控制系统（AVC）基础上的谐波抑制技术。

背景技术

电压质量，作为衡量电力系统运行质量的重要指标之一，对保证电器设备安全使用和产品质量有重要的影响。随着电力系统自动化及通信技术的快速发展，基于EMS/SCADA系统的电网自动电压控制（AVC）技术应用日益普遍，对电力系统进行实时有效的无功补偿，为电压安全、优质、经济运行提供了良好的技术手段。

地区电网存在谐波源较多、无功冲击负荷较多的情况，且由于实际电网的无功电源配置不合理、运行方式变更、程序算法不合理等多种原因，容易造成对现场电容器的投切过于频繁，引起部分电容器及其开关损坏，造成了一定的经济损失及设备异常。另外，由于算法的不合理、无针对性，造成有载变压器分接头、电容器的投切不合理，反而引起电网无功分布的不合理、电压调整合格率的逆向分布等。

如图2所示，传统AVC控制方法，在电压越限的情况下，投切电容（抗）器和调节变压器档位都会消除电压越限，但对无功潮流的影响不同，传统的电压无功调节策略根据静态的断面数据进行策略选择，而不会考虑负荷的变化情况。现有电网AVC往往仅考虑了电力系统当前时间断面的状态，没有考虑历史经验和未来变化趋势因此，不可避免地出现设备频繁投切、设备利用率不高等现象，设备动作次数不能得到优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够滤除噪声和随机量，避免量测瞬间波动引起误动或频繁调节的自动电压控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种自动电压控制系统的谐波抑制方法，AVC从SCADA获取电网实时遥测遥信动态量测数据，并对生数据处理后采取以下控制方法：

步骤1、判断区域电压限值母线是否超过规定的比例系数，若越线则采集电压情况，执行步骤2；若不越线，则采集主变中低压测电压情况，执行步骤5；

步骤2、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断电压偏低或偏高，若电压情况偏低，则执行步骤3，若电压情况偏高，则执行步骤4；

步骤3、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档；

步骤4、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤5、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断主变中低压测电压情况偏低或偏高，若主变中低压测电压情况偏高，则进入步骤6，若主变中低压测电压情况偏低，则进入步骤7，

步骤6、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤7、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档。

本发明通过在传统自动电压控制系统（AVC）上增设分级分区控制策略，并加设了负荷预测环节和考虑设备当前状态电气控制属性诊断环节，使控制策略更加具有预见性，同时根据设备的运行状态实现超前控制，减小了设备动作延时。实验结果表明该系统对提高地区电网电压合格率、优化无功有较好的效果。新系统在整个时间序列上优化了设备动作次数，显著减小了因设备频繁动作导致的设备损坏事故，提高了设备使用寿命。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为结合负荷预报数据的AVC控制定值制定图；

图2为传统AVC控制策略流程图；

图3为结合负荷变化趋势的AVC控制策略流程图。

具体实施方式

本发明基于传统AVC控制策略，在分级分区控制策略的基础上综合考虑负荷变化趋势并加入考虑变压器分接头和电容器/电抗器组当前状态电气控制属性诊断环节，提出一种基于优化设备动作次数的AVC控制策略，使控制策略具有预见性，根据设备的运行状态实现超前控制，在整个时间序列上优化设备动作次数，提高设备利用率，对提高设备使用寿命具有重要意义。

理论上无功分布可以达到最优，无功优化潮流就是使电网无功潮流最优。但在实际运行的复杂电力系统中，却几乎不可能在线实现。如当运行条件变化时，要维持系统无功潮流优化，根据电网无功功率与电压分布的特点，势必要求全系统各点各种无功功率调节手段与电压调节手段频繁动作，而许多无功控制设备不允许频繁调节，而且与频率调节不同的是，变压器分接头、电容（抗）器的无功调节都无法做到均匀调节，所以尽可能地细化电压控制限值对于稳定调压，减少设备的动作次数有重要作用，现有的电压无功控制系统支持分时段设置电压限值和设备动作次数，但分段较少，时间跨度较大，且电压限值的设定受设定者经验的影响很大，电压限值设定后很少变化，而负荷变化的特性却随季节、节假日而变化较大，传统的定值设置方式很难满足电压优化调节与优化设备动作次数的要求，基于负荷预报数据和往日电压曲线的电压计划值曲线设置能很好地解决这个问题。以15分钟为时间尺度，辨识全天各时段高峰/低谷/腰荷等负荷水平以及上坡/下坡/平稳等变化趋势。

参见图3可知，本发明控制从SCADA获取电网实时遥测遥信动态量测数据，并对生数据处理后采取以下控制方法：

步骤1、判断区域电压限值母线是否超过规定的比例系数，若越线则采集电压情况，执行步骤2；若不越线，则采集主变中低压测电压情况，执行步骤5；

步骤2、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断电压偏低或偏高，若电压情况偏低，则执行步骤3，若电压情况偏高，则执行步骤4；

步骤3、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档；

步骤4、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤5、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断主变中低压测电压情况偏低或偏高，若主变中低压测电压情况偏高，则进入步骤6，若主变中低压测电压情况偏低，则进入步骤7，

步骤6、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤7、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档。

上述控制方法结合负荷变化趋势的AVC自适应策略，在不同的负荷变化阶段选择不同的设备进行调压，上坡段优先投入电容器以补偿无功缺额，下坡段优先下调档位，防止在负荷变化较快时，由于电压无功调节需求不同造成的设备重复动作问题。在未切换结合计划值管理的自适应AVC控制策略前，负荷变化阶段经常出现电压调整合格后又出现无功不合格，结果反复调节的现象。

负荷预报可以根据往日潮流数据预报短期、超短期和长期的潮流变化数据，本发明取其预报的次日电压曲线，结合近日的电压实际运行曲线，以及节假日电压运行曲线，制定AVC系统的电压计划值曲线作为控制限值，电压计划值曲线可自动生成，也可由人工修改读取历史数据。使用电压计划值作为AVC控制限值的好处还有便于协调控制，现国内已有不少省调无功电压自动控制系统使用96或288点计划值曲线作为控制限值，之后可以通过做接口的方式，将省调计算的电压计划值方便地下发给地调，实现协调控制。

此外，生数据处理采取的策略包括：

（1）数据质量检验：当下列情况之一出现时，应视为无效量测：

SCADA量测量带有不良质量标志；

量测量超出指定的正常范围；

调度员指定不能使用；

（2）数字滤波：对量测多次采样和联合判断、滤除噪声和随机量，避免量测瞬间波动引起误动或频繁调节：

（3）电压量测误差校正：现场电压监测仪（考核值）与电压量测存在稳定误差时，能进行修正；

（4）遥测和遥信联判进行误遥信检测：当下列情况之一发生时，应视为主变档位或电容器开关误遥信：

主变档位有变位信号而相联母线电压无相应变化；

电容器开关有变位信号而电容器无功及相联母线电压无相应变化。

同时在AVC判断无功电压越限前存储断面数据，电压/关口无功数据稳定越限60s（可整定）后才生产调节策略，过滤电压无功的抖动，避免由于谐波源较多、无功冲击负荷引起的设备重复动作的问题。

在现有电网AVC基础上对控制策略进行优化，研究考虑负荷变化趋势的电压无功控制技术，实现超前控制策略，减少设备动作次数。结合SCADA计划值模块设置96点或288点负荷曲线，使用SCADA计划值模块设置正常日、节假日等的电压计划曲线，并作为AVC的控制限值。负荷预报可以根据往日潮流数据预报短期、超短期和长期的潮流变化数据，本发明取其预报的次日电压曲线，结合近日的电压实际运行曲线，以及节假日电压运行曲线，制定AVC系统的电压计划值曲线作为控制限值，电压计划值曲线可自动生成，也可由人工修改读取历史数据。

将负荷的变化特性加入到电压无功控制系统的策略中，设置全天各时段高峰/低谷/腰荷等负荷水平以及上坡/下坡/平稳等变化趋势，不同阶段控制策略不同，例如上坡段优先投入电容器以补偿无功缺额，下坡段优先下调档位。AVC根据变压器和容抗器不同的调节特性，综合考虑当前电压无功情况及动作后状态，选择合适的控制对象，在时间、空间多维度进行协调，在达到电压无功运行目标的前提下减少设备动作次数。

根据统计数据，切换AVC控制策略前的9个月，AVC控制主变调压的日平均次数为119次，控制电容器投退的日平均次数为97次。切换AVC控制策略后的3个月，AVC控制主变调压的日平均次数为90次，控制电容器投退的日平均次数为64次。可见结合计划值管理的自适应AVC控制策略对减少设备动作次数有积极效果。

切换AVC控制策略前的设备每日平均动作次数为：

月份	1月	2月	3月	4月	5月	6月	7月	8月	9月	共计	平均
												电容器	103	87	99	102	94	93	97	109	90	874	97
变压器	125	111	123	113	128	123	108	112	127	1070	119
												总和	228	198	222	215	222	216	205	221	217	1944	216

切换AVC控制策略后的设备每日平均动作次数为：

月份	10月	11月	12月	共计	平均
						电容器	69	60	63	192	64
变压器	91	97	82	270	90
						总和	160	157	145	462	154

AVC系统投入前电气设备每周的平均动作次数为215次，AVC系统投入后电气设备每周的平均动作次数为155次，优化比例达到30%。由于加入了谐波抑制技术，合理的根据实际负荷的变化情况以及变压器分接头与电容器/电抗器等不同设备的调压特性制定不同的调节策略，可以有效地避免设备重复动作。在该AVC系统投入前，试验地区电网发生了十三起电容器损坏、电容器开关损坏、电抗器损坏、电容器二次线圈烧坏等事故。在该AVC系统投入后，试验地区电网全年仅发生两起电容器损坏事故。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动电压控制系统的谐波抑制方法，其特征在于，AVC从SCADA获取电网实时遥测遥信动态量测数据，并对生数据处理后采取以下控制方法：

步骤1、判断区域电压限值母线是否超过规定的比例系数，若越线则采集电压情况，执行步骤2；若不越线，则采集主变中低压测电压情况，执行步骤5；

步骤2、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断电压偏低或偏高，若电压情况偏低，则执行步骤3，若电压情况偏高，则执行步骤4；

步骤3、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档；

步骤4、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤5、采集电压情况偏低则根据负荷变化趋势调整动作，并判断主变中低压测电压情况偏低或偏高，若主变中低压测电压情况偏高，则进入步骤6，若主变中低压测电压情况偏低，则进入步骤7，

步骤6、若负荷变化趋势上升，则直接降档，若负荷变化趋势平稳，则先降档，再投电容器，若负荷变化趋势下降，则先投电容器，再降档；

步骤7、若负荷变化趋势上升或者平稳，则先投电容，再升档，若负荷变化趋势下降，则直接升档。

2.根据权利要求1所述的自动电压控制系统的谐波抑制方法，其特征在于：当下列情况之一出现时，视为无效量测：SCADA量测量带有不良质量标志；量测量超出指定的正常范围；调度员指定不能使用。

3.根据权利要求1或2所述的自动电压控制系统的谐波抑制方法，其特征在于：当下列情况之一发生时，视为主变档位或电容器开关误遥信：主变档位有变位信号而相联母线电压无相应变化；电容器开关有变位信号而电容器无功及相联母线电压无相应变化。

4.根据权利要求3所述的自动电压控制系统的谐波抑制方法，其特征在于：当AVC判断无功电压越限前存储断面数据，电压/关口无功数据稳定越限阀值时间，则产生调节策略，过滤电压无功的抖动。

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