CN105071398B - 电容器投切母线电压增量递推求解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容器投切母线电压增量递推求解方法，利用第m次电容器投/切的信息，当发生第m+1次无功越限事件，采用递推公式计算与其所连母线BUS_N的电压增量其中：U_m1表示第m次电容器投/切之后母线Bus_N的电压，U_m0表示第m次电容器投/切之前母线Bus_N的电压，Q_N(m+1)表示第m+1次初步决策出即将遥控的电容器的额定容量，Q_Nm表示第m次无功越限事件时动作电容器的额定容量；U_(m+1)0表示第m+1无功越限事件时母线Bus_N的电压。本发明利用电网结构参数和电网运行过程中实时信息，更准确的反映了这些变量对母线电压增量的影响，且所有计算变量均使用变电站内局部量测，降低了对全网量测精确度和全网状态估计合格率的依赖；减小计算成本，提高了AVC控制的实时性。

Description

电容器投切母线电压增量递推求解方法

技术领域

本发明涉及一种电容器投切母线电压增量的递推求解方法，属于电力系统运行与控制技术领域。

背景技术

在自动电压控制系统(以下简称AVC系统)中，电容器是调节无功和电压的主要设备。投/切电容器的原则是电容器动作之后无功和所连母线电压均不越限，所以对于电容器的每一次电容器投/切，AVC系统都需要做一系列的预判，其中就包括判断电容器动作之后，该电容器所属的厂站/关口的无功、所连母线的电压是否在正常的限值之内。

确定电容器动作后母线电压是否越限，可以归结为计算电容器动作前后母线电压的增量问题。现有求电压增量方法分为局部量测方法和全网量测方法。

局部量测方法使用的变量(主要指遥测)全来自于厂站内的局部量测，这类方法以平均值和固定的增量为代表，平均值方法通过对已经动作过的电容器引起的母线电压的增量求平均，然后将该平均值作为下一次电压增量的估计值，本质上是对增量做平滑处理；固定的增量则使用一个恒定的增量值，这两种方法均没有考虑电压调节过程中负荷的变化、电容器无功注入量以及动作前母线电压等因素的影响，估计出来电压增量都难以保证精度。

全网量测方法使用的变量则来自全网，这类方法以潮流计算和灵敏度方法为代表，从理论上讲，利用潮流计算计算电压增量无疑是最精确的，灵敏度方法利用电压-无功灵敏度可以近似求得电压增量，但是全网量测法对电网调度的自动化水平有很高的要求；另一方面，在地调AVC系统中，电压上下限的带宽较窄，如果采用灵敏度方法，由于采用了一系列的近似，极有可能导致计算电容器投/切后的电压估计值越限，导致电容器无法动作，所以全网量测方法的实用性不高，尤其是在地调AVC系统中。

可见，传统的方法均在计算精度以及实用性均存在不足，直接影响了电压/无功的调节，同时不准确的电压增量估计值也会导致设备频繁动作，故需要研究新的电容器动作母线电压增量的计算方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电容器投/切母线电压增量递推求解方法，解决现有技术中的电容器投/切后母线电压增量计算方法的计算精度不高和实用性的问题。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：电容器投切母线电压增量递推求解方法，包括如下步骤：

步骤1：第一次电容器投/切：对母线BUS_N，设定母线电压的上限值和下限值，从母线BUS_N下配置的电容器中选取任一电容器C_Bus1,控制电容器C_Bus1进行第一次电容器投/切，并记录以下信息：

1)第一次电容器投/切之前母线Bus_N的电压U₀₀；

2)第一次电容器投/切之后母线Bus_N的电压U₀₁；

3)C_Bus1的额定容量Q_N1；

步骤2：初步决策需要投/切的电容器：当母线BUS_N电压越限时，对该母线BUS_N下配置的电容器排序，形成优先级序列：先投入的电容器排在最后，相应的优先级越低，排在最前面的电容器就是初步决策出的需要投/切的电容器；

步骤3：母线电压增量计算：利用最近一次电容器投/切的信息，采用递推公式计算发生第m+1次越限事件时母线电压增量ΔU_m+1，所述递推公式如下：

其中各个变量的意义如下：

U_m1表示第m次电容器投/切之后母线Bus_N的电压；

U_m0表示第m次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；

Q_Nm表示第m次无功越限事件时动作电容器的额定容量；

U_(m+1)0表示第m+1无功越限事件时母线Bus_N的电压(也即电容器动作前母线电压)；

Q_N(m+1)表示第m+1次初步决策出即将遥控的电容器的额定容量；

步骤4：母线电压增量结果验证：根据步骤3计算出的母线电压增量ΔU_m+1，计算U_(m+1)0±ΔU_m+1：如果U_(m+1)0±ΔU_m+1越出母线电压的上限值或下限值，则步骤2中初步决策出的需要投/切的电容器不可进行投/切，将其排在优先级序列最后，并返回步骤3继续对优先级序列中排名第二的电容器进行计算，以此方法对步骤2中初步决策出的电容器对立进行遍历，直到计算出U_(m+1)0±ΔU_m+1的值处在母线电压的上限值和下限值区间内，输出此时的ΔU_m+1，即为电容器投切母线电压增量。

本发明利用变电站内部的局部量测，以电容器、电容器所在母线以及该母线所连的主变为研究对象，通过基本的电力系统原理计算出电容器动作前后母线电压增量。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：利用了电网结构参数和电网运行过程中实时信息，更精确的反映了这些参数对母线电压增量的影响；同时，求解过程中的参数均来自局部量测，不需要任何远方量测，降低了对全网量测精确度及全网状态估计合格率的依赖，避免因部分分区量测质量差和参数不准确而影响本厂站的控制效果；减小计算成本，提高了AVC运算速度和实时性。

具体实施方式

本发明利用变电站内部的局部量测，以电容器、电容器所在母线以及该母线所连的主变为研究对象，通过基本的电力系统原理计算出电容器动作前后母线电压增量。

电容器投切母线电压增量递推求解方法，包括如下步骤：

步骤1：第一次电容器投/切：选取任意一条母线BUS_N，设定母线电压的上限值和下限值；从母线BUS_N上选取任一电容器C_Bus1,依据C_Bus1的容量和电压等级设定一个增量的经验初始化值，一旦检测到电压或者无功不合格，AVC发出命令使C_Bus1进行第一次投切动作，并记录以下信息：

1)第一次电容器投/切之前母线Bus_N的电压U₀₀；

2)第一次电容器投/切之后母线Bus_N的电压U₀₁；

3)C_Bus1的额定容量Q_N1；

步骤2：初步决策需要投/切的电容器：母线电压越限时，对母线BUS_N下配置的电容器排序，形成优先级序列：先投入的电容器排在最后，相应的优先级越低，排在最前面的电容器就是初步决策出的需要投/切的电容器；

步骤3：母线电压增量计算：利用最近一次电容器投/切的信息，采用递推公式计算发生第m+1次越限事件时母线电压增量ΔU_m+1，所述递推公式如下：

其中各个变量的意义如下：

U_m1表示第m次电容器投/切之后母线Bus_N的电压；

U_m0表示第m次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；

Q_Nm表示第m次电容器投/切的电容器的额定容量；

U_(m+1)0表示第m+1次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；

Q_N(m+1)表示第m+1次需要投/切的电容器的额定容量；

步骤4：母线电压增量结果验证：根据步骤3计算出的母线电压增量ΔU_m+1，计算U_(m+1)0±ΔU_m+1：如果U_(m+1)0±ΔU_m+1越出母线电压的上限值或下限值，则步骤2中初步决策出的需要投/切的电容器不可进行投/切，将其排在优先级序列最后，并返回步骤3继续对优先级序列中排名第二的电容器进行计算，直到计算出U_(m+1)0±ΔU_m+1的值处在母线电压的上限值和下限值区间内，输出此时的ΔU_m+1，即为电容器投切母线电压增量。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

当检测到母线Bus_N电压发生第二次越限事件时，记录以下信息：

1)设本次预决策出需要动作的电容器为C_Bus2，其额定容量Q_N2；

2)第二次电容器投/切之前母线Bus_N的电压为U₁₀；

根据递推公式计算C_Bus2投/切之后母线BUS_N的电压增量ΔU₁，具体如下：

其中：U₁₀表示第2次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；Q_N1表示第2次预决策出需要预判的即将遥控的动作的电容器的额定容量；Q_N0表示第1次动作的电容器的额定容量；U₀₁表示第1次电容器投/切后母线Bus_N的电压；U₀₀表示第1次电容器投/切后母线Bus_N的电压。

当检测到母线Bus_N电压发生第三次越限事件时，则利用第二次母线Bus_N的电容器投/切的信息，结合递推公式，计算母线Bus_N的电压增量，即：

其中：U₂₀表示第3次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；Q_N2表示第3次预决策出需要预判的即将遥控的动作的电容器的额定容量；Q_N1表示第1次动作的电容器的额定容量；U₁₁表示第2次电容器投/切后母线Bus_N的电压；U₁₀表示第2次电容器投/切后母线Bus_N的电压。

本发明方法不仅利用了电网结构参数，也利用了电网运行过程中实时信息，所以更准确的反映了系统参数和运行参数对母线电压增量的影响，同时求解过程中的遥测均来自局部量测，不需要任何远方量测，可降低对全网量测精确度及全网状态估计合格率的依赖，避免因部分分区量测质量差和参数不准确而影响本厂站的控制效果；减小计算成本，提高运算速度和实时性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.电容器投切母线电压增量递推求解方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：第一次电容器投/切：对母线BUS_N，设定母线电压的上限值和下限值，从母线BUS_N下配置的电容器中选取任一电容器C_Bus1，控制电容器C_Bus1进行第一次电容器投/切，并记录以下信息：

1)第一次电容器投/切之前母线Bus_N的电压U₀₀；

2)第一次电容器投/切之后母线Bus_N的电压U₀₁；

3)C_Bus1的额定容量Q_N1；

步骤2：初步决策需要投/切的电容器：当母线BUS_N电压越限时，对该母线BUS_N下配置的电容器排序，形成优先级序列：先投入的电容器排在最后，相应的优先级越低，排在最前面的电容器就是初步决策出的需要投/切的电容器；

步骤3：母线电压增量计算：利用最近一次相同或者不同电容器投/切的信息，采用递推公式计算发生第m+1次越限事件时母线电压增量ΔU_m+1，所述递推公式如下：

${\mathrm{\ΔU}}_{m+1}=(U_{m1}-U_{m0})\frac{Q_{N(m+1)}{U}_{(m+1)0}}{Q_{Nm}{U}_{m0}};$

其中各个变量的意义如下：

U_m1表示第m次电容器投/切之后母线Bus_N的电压；

U_m0表示第m次电容器投/切之前母线Bus_N的电压；

Q_Nm表示第m次电压越限事件时动作电容器的额定容量；

U_(m+1)0表示第m+1电压越限事件时母线Bus_N的电压；

Q_N(m+1)表示第m+1次初步决策出即将遥控的电容器的额定容量；

步骤4：母线电压增量结果验证：根据步骤3计算出的母线电压增量ΔU_m+1，计算U_(m+1)0±ΔU_m+1：如果U_(m+1)0±ΔU_m+1越出母线电压的上限值或下限值，则步骤2中初步决策出的需要投/切的电容器不可进行投/切，将其排在优先级序列最后，并返回步骤3继续对优先级序列中排名第二的电容器进行计算，以此方法对步骤2中初步决策出的电容器对立进行遍历，直到计算出U_(m+1)0±ΔU_m+1的值处在母线电压的上限值和下限值区间内，输出此时的ΔU_m+1，即为电容器投切母线电压增量。