CN105633975A - 一种分布式地县电网avc控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的控制系统由地调AVC应用模块和县调AVC应用模块构成，县调AVC、地调AVC可全网运行，又可相互独立运行，提高了AVC系统的可靠性和灵活性，进而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化，全面改善、提高电网电压质量，优化无功潮流，降低网损，提高电压合格率。

Description

一种分布式地县电网AVC控制系统

技术领域

本发明涉及电网区域无功优化，特别涉及地县电网AVC控制系统。

背景技术

近年来，AVC在电网中得到了普遍推广，覆盖率约30％～40％。AVC的推广应用与电网运行的自动化水平的提高有着密切的关系。调度自动化SCADA/EMS系统在地市以上电网的普及，“四遥”功能的日趋完善，AVC得以获取全网数据信息，并通过对信息的深加工，在满足电网安全、可靠及经济运行的条件，实现全网变压器分头和无功补偿设备的自动闭环控制。

目前，AVC系统在省、地市电网已有较好的联调控制策略，在江苏、安徽和广东，已取得了一些成功经验。但针对目前地、县电网垂直耦合紧密、县网规模相对较小的特点，尚未有一套行之有效的AVC系统。因此亟需一种将县网考虑在内，从地区电网全网角度进行无功电压控制化的AVC控制系统，实现地区电网的电压稳定和无功优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种分布式地县电网AVC控制系统，实现从地、县全局电网的角度进行区域电网无功优化，提高电压合格率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的控制系统由地调AVC应用模块和县调AVC应用模块构成，县调AVC、地调AVC可全网运行，又可相互独立运行，提高了AVC系统的可靠性和灵活性，进而实现地区电网的电压稳定和无功优化。

所述的控制系统正常状态下，亦即全网运行模式下，地市电网AVC应用模块同时对地调下辖变电站和各县调下辖变电站进行无功优化，县调AVC应用模块处于离线状态，仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示，不参与到无功控制中；在系统故障或通信故障时，县调AVC应用模块与地调AVC应用模块可解列运行，县调AVC、地调AVC分别对下辖变电站监控并进行无功优化控制。

所述的控制系统的优化目标函数为：

minF＝min{λ₁Σα_iP_i+λ₂Σβ_j(V_j-V_jS)²}

其中，αi为有功损耗计算因子，全局运行时为1，即将该线路纳入优化范围；解列运行时为0，不纳入优化范围；Pi为线路有功损耗；βi为电压计算因子；Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数；

VjS的取值为：

所述的优化目标函数中等式约束为系统的潮流方程和计算因子的置数：

P_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij+B_ijsinθ_ij)

Q_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij-B_ijsinθ_ij)

不等式约束为：

Q_ij≥0

0≤γ_i≤γ_imax

τ_i≥τ_imin

其中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的。

一种分布式地县电网AVC控制系统，由于采用上述的结构，本发明保证了地调AVC系统和县调AVC系统既可全网运行，又可解列运行，提高了AVC系统的可靠性和灵活性。从而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化，全面改善、提高电网电压质量，优化无功潮流，降低网损，提高电压合格率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明一种分布式地县电网AVC控制系统结构示意图；

图2为本发明一种分布式地县电网AVC控制系统的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由地市电网AVC应用模块和部署在县调服务器上的县调AVC应用模块两部分组成。正常运行时，地调AVC应用不仅对地调下辖变电站进行无功优化，还将各县调下辖变电站纳入电压无功控制范围，从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化，全面改善和提高电网电压质量，降低电网损耗，提高电力系统运行的稳定性和安全性。此时，县调AVC应用处于离线状态，仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示，不参与到无功控制中。正常运行模式下，地区电网AVC应用将县调各变电站作为普通变电站处理，同时作为一张地区电网与省调进行联调，实现全省电网无功优化。

在遇到特殊情况比如系统故障、通信故障时，地区电网AVC与县调AVC自动解列运行，或是人工解列运行。地区电网AVC将部分或全部县辖变电站解列，自动电压调整模块重新进行优化计算，并仅对地调所辖变电站进行无功控制。同时县调服务器中的AVC应用启用，并自成一套独立的AVC系统，实现对下辖变电站监控并进行无功优化控制。

分布式地区电网AVC系统具有动态调整范围的特点。全局运行时，从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化，全面改善和提高电网电压质量。解列运行时，各控制区域运行相互独立，互不干扰，提高了AVC系统的可靠性。

如图2所示，考虑到地调AVC系统与县调AVC解列运行，地调AVC系统的优化范围将会发生变化，本文在优化目标函数中引入计算因子。全局运行时，目标函数中优化参数的计算因子为1，参与优化控制。解列运行时，将相应解列出去的优化参数计算因子置为0，目标函数不考虑对其进行优化。该目标函数同时适用于地调AVC系统和县调AVC系统，二者的计算因子取相反数。计算因子的引入，将地调AVC系统与县调AVC系统的无功优化算法统一起来，简化计算算法，提高了目标函数的适用范围，解列前后优化结果不会偏差较大，造成分接头、电容器过度动作。

同时考虑到地区电网的规模相对较小、电压合格率考核较重、算法不宜过于复杂，本文选取网损最小和电压水平最优作为优化目标，具体优化目标函数目标函数如下：

minF＝min{λ₁∑α_iP_i+λ₂∑β_j(V_j-V_jS)²}(1)

其中，αi为有功损耗计算因子，全局运行时为1，即将该线路纳入优化范围；解列运行时为0，不纳入优化范围。Pi为线路有功损耗。βi为电压计算因子。Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数。VjS的取值如下：

等式约束为系统的潮流方程和计算因子的置数：

P_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij+B_ijsinθ_ij)

Q_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij-B_ijsinθ_ij)

值得注意的是上式中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的，

因为二者的控制范围为互斥关系。

不等式约束为：

V_i ^min≤V_i≤V_i ^max

Q_ij≥0

0≤γ_i≤γ_imax

τ_i≥τ_imin(4)

以上不等式约束分别表示为节点电压幅值约束以及线路潮流的约束。三式为

省公司对地市公司不得出线无功回送的约束。四式、五式为无功控制时考虑

设备动作次数和动作时间间隔的约束。针对芜湖地区电网结构，暂不考虑发

电机出力的约束。

利用式(3)和式(4)给出的约束条件，对目标函数式(1)进行迭代计算，求得F最小值下的电压无功控制方案，实现将县网考虑在内的全网无功优化和电压控制。实际运行结果表明对于地、县电网而言该迭代计算时间在接受范围内，因为目前地、县电网的无功控制措施是变压器分接头控制和电容器投切，且电容器大多通过10kV母线接入，计算量较为简单。

在第二步中AVC系统不仅获取全网数据信息，还需获取当前县调AVC系统的运行模式是全局运行还是解列运行，从而对计算因子进行置数。该无功优化控制流程图同时适用于地调、县调AVC系统，主要差别在与获取的数据信息不同。

以某地区电网AVC系统为例，基于EMS的分布式地县电网AVC系统闭环运行后。经过几个月的现场应用，取得了不错的运行效果。新AVC系统投运后母线电压合格率相较于去年同期，市公司母线电压合格率提高幅度不大，甚至10kV母线电压合格率仍有降低。原因在于地市公司本身已部署AVC系统，电压合格率处于较高水平。AVC系统中县网的接入对市公司的主网电压控制带来一定的提高，但对配网效果不明显。但对于县网的母线电压合格率提升明显，最高提升近5％，平均提高2.78％。

同时纳入优化范围的新AVC系统极大的降低了全网线损率，线损率平均由3.86％降至3.7％。另外值得注意的是，全网线损率在新AVC系统投运后波动较平缓，也反映出新AVC系统合理的分配现有无功资源，为电网的经济运行提供了可靠的技术支持。

基于EMS的分布式地县电网AVC系统在地县一体化自动化系统的基础上，分别在地调、县调部署AVC，并对目标函数引入计算因子，使得该目标函数同时适用于地调AVC和县调AVC，简化了计算算法，保证了地调AVC系统和县调AVC系统解列运行，提高了AVC系统的可靠性。从而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化，全面改善、提高电网电压质量，优化无功潮流，降低网损，提高电压合格率。

AVC系统投运以来取得不错的运行效果，进一步优化了无功潮流，降低了网损，缓解了地区电网功率因数调节的压力，大大降低了调度运行人员的工作量。

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，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的控制系统由地市电网AVC应用模块和部署在县调服务器器上的县调AVC应用模块构成。

2.根据权利要求1所述的一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的控制系统正常状态下，地市电网AVC应用模块同时对地调下辖变电站和各县调下辖变电站进行无功优化，县调AVC应用模块处于离线状态，仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示，不参与到无功控制中；在系统故障或通信故障时，县调AVC应用模块进行解列运行，直接对下辖变电站监控并进行无功优化控制。

3.根据权利要求1所述的一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的控制系统的优化目标函数为：

minF＝min{λ₁∑α_iP_i+λ₂∑β_j(V_j-V_jS)²}

其中，αi为有功损耗计算因子，全局运行时为1，即将该线路纳入优化范围；解列运行时为0，不纳入优化范围；Pi为线路有功损耗；βi为电压计算因子；Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数；

VjS的取值为：

。

4.根据权利要求3所述的一种分布式地县电网AVC控制系统，其特征在于：所述的优化目标函数中等式约束为系统的潮流方程和计算因子的置数：

P_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij+B_ijsinθ_ij)

Q_i＝V_i∑V_j(G_ijcosθ_ij-B_ijsinθ_ij)

不等式约束为：

Q_ij≥0

0≤γ_i≤γ_imax

τ_i≥τ_imin

其中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的。