CN105958502A - 一种智能输电系统的无功自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能输电系统的无功自动调节方法，该方法可通过对输电线路和无功智能调节装置一并监测，及时发现并网点电压波动值，并以此为信息源动态无功功率，从而实现并网点电压稳定；针对并网点电压预设运行区间，对应不同的控制模式，协助输电系统调度中心共同完成对输电线路的控制，协调控制各个输电线路的无功出力，在减少无功储备的基础上，保证电压保持稳定，提高地区电压水平。

Description

一种智能输电系统的无功自动调节方法

所属技术领域

本发明涉一种智能输电系统的无功自动调节方法。

背景技术

随着我国电力系统装备水平不断发展和战略需要，长距离、大范围、高电压的超高压和特高压输电系统已逐步形成。在高压输电系统中，当出现短路或者断路、负荷快速波动造成电压瞬间降低的情况时，电力补偿设备应当迅速向输电系统提供一定容量的无功支撑以便帮助输电系统电压的恢复，减轻由于电压问题造成发电机解列失控，用电设备损坏的现象。

无功功率补偿是电力系统中应用无功功率调节措施改善输电系统无功功率分布和电压水平，从而降低地区输电系统间损耗和输变电线路功率损耗的方法。因此，电力系统中无功功率补偿设备及装置有着极其重要的作用，优化配置补偿设备及装置，不但可以减少输电系统损耗，提高供电质量，还能有效解决系统电压波动和谐波的问题。

大输电系统的自动电压控制的核心是输电系统的无功优化计算。无功优化是最优潮流中的一项典型问题。传统的大输电系统自动电压控制是在给定的潮流断面下，即系统的网络拓扑和参数、负荷的有功和无功、发电机有功出力认为固定时，在满足系统运行设备投运条件和系统状态参数运行范围的情况下，对发电机机端电压、无功补偿设备投退及可调变压器的档位调节，以此改变系统的无功分布，从而减少系统的网损。

大规模动态无功补偿设备若无合理的协调控制策略，则系统电压波动时设备可能同时动作导致电压过调，其次若设备动作不恰当则会导致多次动作而调压效果也不明显，因此制定多站间多套动态无功补偿设备之间的协调控制策略具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种智能输电系统的无功自动调节方法，该无功智能调节输电系统的运行方法可通过对输电线路和无功智能调节装置一并监测，并以此为信息源动态智能调节无功补偿，从而实现平滑并网点功率和电压，维持提高输电线路的经济运行。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能输电系统的无功自动调节方法，该方法包括如下步骤：

S1.监控装置确定输电线路的扰动模式，若所述输电系统的扰动类型为电机失速扰动或电机脱网故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S2，若所述输电系统扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S3；

S2.如果所述控制模块若判断扰动类型为电机失速扰动或发电机脱网故障引起的输电系统扰动，则根据受扰动的输电线路的所述并网点的电压偏差值ΔU对所述无功智能调节装置进行控制；

S3.所述控制模块判断所述扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则根据输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max对所述无功智能调节装置进行控制。

优选的，在步骤S2中，包括如下子步骤：

S21.若|ΔU|≥|ΔU₁|，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作并获取所述SVC设备的发出无功Q，若|ΔU|＜|ΔU₁|，则结束操作，其中，当|ΔU|≥|ΔU₁|且Q≥80％Q_max时，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行S22；

S22.若|ΔU|≥|ΔU₃|，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S23；

S23.|ΔU|≥|ΔU₄|，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S34；

其中，ΔU₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₁＜ΔU₂＜ΔU₃＜ΔU₄，Q_max为所述SVC设备自身容量。

优选的，在所述步骤S3中，所述输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔU}}_i=\left|U_i-U_i^{\′}\right|\\ {\mathrm{\ΔU}}_{max}=\max \{U_1,U_2...U_n\}\end{array}\right.$

其中，U_i为输电系统中第i个输电线路的实际电压，U′_i为输电系统中第i个输电线路的电压期望值，ΔU_i为输电系统中第i个输电线路的电压偏差值，i∈[1,n]。

优选的，在步骤S3中，包括如下子步骤：

S31.若|ΔU_max|≥|ΔU′₁|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作，若|ΔU_max|＜|ΔU′₁|，则结束操作；若|ΔU_max|≥|ΔU′₂|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行步骤S32；

S32.若|ΔU_max|≥|ΔU′₃|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S33；

S33.若|ΔU_max|≥|ΔU′₄|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S34；

其中，x为正整数，ΔU′₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU′₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU′₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₁＜ΔU′₂＜ΔU′₃＜ΔU′₄。

优选的，所述SVC设备的主电路为三相三桥臂的逆变电路，由6个电力电子器件和直流侧电容组成，所述SVC设备采用电压空间矢量的调制方式，为了便于在α-β坐标系上直接控制，减少切换开关时造成的电压波动，控制SVC输出电压矢量在正六边形的内切圆中，内切圆半径为u_dc表示SVC的直流侧电容电压。

本发明具有如下优点：(1)可通过对输电线路和无功智能调节装置一并监测，及时发现并网点电压波动值，并以此为信息源动态无功功率，从而实现并网点电压稳定；(2)针对并网点电压预设运行区间，对应不同的控制模式，协助输电系统调度中心共同完成对输电线路的控制，协调控制各个输电线路的无功出力，在减少无功储备的基础上，保证电压保持稳定，提高地区电压水平。

附图说明

图1示出了本发明的一种无功智能调节的输电系统的框图；

图2示出了一种智能输电系统的无功自动调节方法流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明的一种无功智能调节的输电系统10，该输电系统包括：

输电线路14，用于传输电能，该输电线路为多个；

无功智能调节装置12，该无功智能调节装置12包括：

SVC设备121，用于为输电线路14提供无功功率，以维持并网点电压的稳定，该SVC设备121为多个，并与所述输电线路14一一对应；

以及阀式可控高抗122及分级式可控高抗123，同样用于为输电线路14提供无功功率，阀式可控高抗122及分级式可控高抗123为多个，并与所述输电线路14一一对应；

并网装置13，用于实现无功智能调节装置12和输电线路14之间在并网点的并网运行，该并网装置与所述输电线路14一一对应；

和监控装置11；

该监控装置11包括：

获取模块112、检测模块113、控制模块114和用于所述各模块通信的通信总线111；

所述获取模块112，用于接收所述输电系统调度中心下发的电压指令，并从所述电压指令中提取各并网点电压期望值；

所述检测模块113，用于实时检测个并网点的实际电压值；

所述控制模块114，用于控制输电系统10的扰动类型，并用于控制所述无功智能调节装置12，根据所述各并网点的电压期望值与实际电压的电压偏差值ΔU，对输电线路14进行无功智能调节。

优选的，所述控制模块114若判断扰动类型为电机失速扰动或发电机脱网故障引起的输电系统10扰动，则根据受扰动的输电线路14的所述并网点的电压偏差值ΔU对所述无功智能调节装置12进行控制。

优选的，根据受扰动的输电线路14的电压偏差值ΔU对所述无功智能调节装置12进行控制的方式如下：

若|ΔU|≥|ΔU₁|，则无功智能调节装置12中SVC设备121进行电压调节动作并获取所述SVC设备121的发出无功Q，若|ΔU|＜|ΔU₁|，则结束操作，其中，当|ΔU|≥|ΔU₁|且Q≥80％Q_max时，则无功智能调节装置12中阀式可控高抗122进行两级电压调节动作；

若|ΔU|≥|ΔU₃|，则无功智能调节装置12中阀式可控高抗122进行全部电压调节动作；

|ΔU|≥|ΔU₄|，则无功智能调节装置12中分级式可控高抗123进行全部电压调节动作；

其中，ΔU₁为所述SVC设备121电压调节动作死区，ΔU₂为通道上阀式可控高抗122两级电压调节动作死区，ΔU₃为通道上阀式可控高抗122全部电压调节动作死区，ΔU₄为通道上分级式可控高抗123全部电压调节动作死区，ΔU₁＜ΔU₂＜ΔU₃＜ΔU₄，Q_max为所述SVC设备121自身容量。

优选的，所述控制模块114判断所述扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统10扰动，则根据输电系统10中电压偏差最大的输电线路14的电压偏差值ΔU_max对所述无功智能调节装置12进行控制。

优选的，所述输电系统10中电压偏差最大的输电线路14的电压偏差值ΔU_max的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔU}}_i=\left|U_i-U_i^{\′}\right|\\ {\mathrm{\ΔU}}_{max}=\max \{U_1,U_2...U_n\}\end{array}\right.$

其中，U_i为输电系统10中第i个输电线路14的实际电压，U′_i为输电系统10中第i个输电线路14的电压期望值，ΔU_i为输电系统中第i个输电线路14的电压偏差值，i∈[1,n]。

优选的，所述根据输电系统10中电压偏差最大的输电线路14的电压偏差值ΔU_max对所述无功智能调节装置12进行控制的方式为：

若|ΔU_max|≥|ΔU′₁|且持续x秒以上，则无功智能调节装置12中SVC设备121进行电压调节动作，若|ΔU_max|＜|ΔU′₁|，则结束操作；

若|ΔU_max|≥|ΔU′₂|且持续x秒以上，则无功智能调节装置12中阀式可控高抗122进行两级电压调节动作；

若|ΔU_max|≥|ΔU′₃|且持续x秒以上，则无功智能调节装置12中阀式可控高抗122进行全部电压调节动作；

若|ΔU_max|≥|ΔU′₄|且持续x秒以上，则无功智能调节装置12中分级式可控高抗123进行全部电压调节动作；

其中，x为正整数，ΔU′₁为所述SVC设备121电压调节动作死区，ΔU′₂为通道上阀式可控高抗122两级电压调节动作死区，ΔU′₃为通道上阀式可控高抗122全部电压调节动作死区，ΔU′₄为通道上分级式可控高抗123全部电压调节动作死区，ΔU′₁＜ΔU′₂＜ΔU′₃＜ΔU′₄。

优选的，所述SVC设备121的主电路为三相三桥臂的逆变电路，由6个电力电子器件和直流侧电容组成。

优选的，所述SVC设备121采用电压空间矢量的调制方式，为了便于在α-β坐标系上直接控制，减少切换开关时造成的电压波动，控制SVC输出电压矢量在正六边形的内切圆中，内切圆半径为u_dc表示SVC的直流侧电容电压。

参见附图2，本发明的一种智能输电系统的无功自动调节方法包括如下步骤：

S1.监控装置确定输电线路的扰动模式，若所述输电系统的扰动类型为电机失速扰动或电机脱网故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S2，若所述输电系统扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S3；

S2.如果所述控制模块若判断扰动类型为电机失速扰动或发电机脱网故障引起的输电系统扰动，则根据受扰动的输电线路的所述并网点的电压偏差值ΔU对所述无功智能调节装置进行控制；

S3.所述控制模块判断所述扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则根据输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max对所述无功智能调节装置进行控制。

优选的，在步骤S2中，包括如下子步骤：

S21.若|ΔU|≥|ΔU₁|，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作并获取所述SVC设备的发出无功Q，若|ΔU|＜|ΔU₁|，则结束操作，其中，当|ΔU|≥|ΔU₁|且Q≥80％Q_max时，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行S22；

S22.若|ΔU|≥|ΔU₃|，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S23；

S23.|ΔU|≥|ΔU₄|，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S24；

其中，ΔU₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₁＜ΔU₂＜ΔU₃＜ΔU₄，Q_max为所述SVC设备自身容量。

优选的，在所述步骤S3中，所述输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔU}}_i=\left|U_i-U_i^{\′}\right|\\ {\mathrm{\ΔU}}_{max}=\max \{U_1,U_2...U_n\}\end{array}\right.$

其中，U_i为输电系统中第i个输电线路的实际电压，U′_i为输电系统中第i个输电线路的电压期望值，ΔU_i为输电系统中第i个输电线路的电压偏差值，i∈[1,n]。

优选的，在步骤S3中，包括如下子步骤：

S31.若|ΔU_max|≥|ΔU′₁|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作，若|ΔU_max|＜|ΔU′₁|，则结束操作；若|ΔU_max|≥|ΔU′₂|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行步骤S32；

S32.若|ΔU_max|≥|ΔU′₃|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S33；

S33.若|ΔU_max|≥|ΔU′₄|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S34；

其中，x为正整数，ΔU′₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU′₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU′₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₁＜ΔU′₂＜ΔU′₃＜ΔU′₄。

优选的，所述SVC设备的主电路为三相三桥臂的逆变电路，由6个电力电子器件和直流侧电容组成，所述SVC设备采用电压空间矢量的调制方式，为了便于在α-β坐标系上直接控制，减少切换开关时造成的电压波动，控制SVC输出电压矢量在正六边形的内切圆中，内切圆半径为u_dc表示SVC的直流侧电容电压。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无功智能调节的输电系统的运行方法，该方法包括如下步骤：

S1.监控装置确定输电线路的扰动模式，若所述输电系统的扰动类型为电机失速扰动或电机脱网故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S2，若所述输电系统扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则执行步骤S3；

S2.如果所述控制模块若判断扰动类型为电机失速扰动或发电机脱网故障引起的输电系统扰动，则根据受扰动的输电线路的所述并网点的电压偏差值ΔU对所述无功智能调节装置进行控制；

S3.所述控制模块判断所述扰动类型为通道交流线路故障引起的输电系统扰动，则根据输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max对所述无功智能调节装置进行控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，包括如下子步骤：

S21.若|ΔU|≥|ΔU₁|，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作并获取所述SVC设备的发出无功Q，若|ΔU|＜|ΔU₁|，则结束操作，其中，当|ΔU|≥|ΔU₁|且Q≥80％Q_max时，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行S22；

S22.若|ΔU|≥|ΔU₃|，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S23；

S23.|ΔU|≥|ΔU₄|，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行S24；

其中，ΔU₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU₁＜ΔU₂＜ΔU₃＜ΔU₄，Q_max为所述SVC设备自身容量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述输电系统中电压偏差最大的输电线路的电压偏差值ΔU_max的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{U}_i=|U_i-U_i^{\′}|\\ \mathrm{\Δ}{U}_{max}=\max \{U_1,U_2...U_n\}\end{array}\right.$

其中，U_i为输电系统中第i个输电线路的实际电压，U′_i为输电系统中第i个输电线路的电压期望值，ΔU_i为输电系统中第i个输电线路的电压偏差值，i∈[1,n]。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，包括如下子步骤：

S31.若|ΔU_max|≥|ΔU′₁|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中SVC设备进行电压调节动作，若|ΔU_max|＜|ΔU′₁|，则结束操作；若|ΔU_max|≥|ΔU′₂|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行两级电压调节动作并执行步骤S32；

S32.若|ΔU_max|≥|ΔU′₃|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中阀式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S33；

S33.若|ΔU_max|≥|ΔU′₄|且持续x秒以上，则无功智能调节装置中分级式可控高抗进行全部电压调节动作并执行步骤S34；

其中，x为正整数，ΔU′₁为所述SVC设备电压调节动作死区，ΔU′₂为通道上阀式可控高抗两级电压调节动作死区，ΔU′₃为通道上阀式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₄为通道上分级式可控高抗全部电压调节动作死区，ΔU′₁＜ΔU′₂＜ΔU′₃＜ΔU′₄。

5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述SVC设备的主电路为三相三桥臂的逆变电路，由6个电力电子器件和直流侧电容组成，所述SVC设备采用电压空间矢量的调制方式，为了便于在α-β坐标系上直接控制，减少切换开关时造成的电压波动，控制SVC输出电压矢量在正六边形的内切圆中，内切圆半径为u_dc表示SVC的直流侧电容电压。