CN106786611A - 一种电网电压控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种电网电压控制方法及装置，其中所述电网电压控制方法包括：实时监测电网节点电压；判断电网节点的低压减载装置是否启动；当所述低压减载装置已启动，获取已启动所述低压减载装置的启动电压；根据所述启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；根据当前所述节点电压得到电网电压变化率；根据所述电网电压变化率获取所述电网的节点电压预测值；判断所述节点电压预测值是否大于所述启动参考值；当所述电网节点电压预测值大于所述启动参考值时，进行电压紧急控制，解决了现有电网电压紧急控制方式和低压减载方式不协调，导致过度切负荷的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制领域，具体涉及一种电网电压控制方法及装置。
背景技术
随着经济的发展、城市化进程的加快，城市电网负荷总量逐年增加，重要电力负荷集中、电网电气联系紧密、交直流大规模受电等特性导致了电网潜在的热稳定、电压稳定问题增多，增加了发生严重停电事故的风险，因而对安全稳定控制的实时性、精确性和可靠性提出了更高要求，借助紧急控制来保证电网的安全稳定运行是专家的一致意见。
近年来，电压稳定问题相关的机理、模型以及指标等的研究取得了重要的进展，但是如何采取有效、经济的紧急控制措施，防止故障后系统电压进一步恶化，减小切负荷量，保证供电可靠性尚需进一步研究。当前针对电压的紧急控制仍然主要以电压幅值为唯一指标，当发生电压越限时再进行紧急控制，缺少提前量，不利于整个电网电能质量的保证。另外，低压减载装置是用于监测电力系统稳定的保护装置，可以提高供电质量，保证重要用户供电的可靠性，当电力系统中出现有功功率缺额，引起频率下降时，根据频率、电压下降的程度，自动断开一部分用户，阻止频率、电压下降，以使频率、迅速恢复到正常值，同时可以避免由频率下降而引起的电力系统瓦解事故，其作为电力系统第三道防线中重要的组成部分，在中国电网中主要以分散型的形式安装在各节点上，当检测到节点电压达到预先设定门槛值后，并经一定的时延，再启动减载。而当前的紧急电压控制并未考虑低压减载装置可能的动作，如此就有可能导致紧急控制和低压减载之间出现不协调，进而导致过切负荷的情况。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有电网电压紧急控制方式和低压减载方式不协调，导致过度切负荷。
有鉴于此，本发明提供一种电网电压控制方法，包括：
实时监测电网节点电压；
判断电网节点的低压减载装置是否启动；
当所述低压减载装置已启动，获取已启动所述低压减载装置的启动电压；
根据所述启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；
根据当前所述节点电压得到电网电压变化率；
根据所述电网电压变化率获取所述电网节点电压预测值；
判断所述节点电压预测值是否大于所述启动参考值；
当所述电网节点电压预测值大于所述启动参考值时，进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
当所述低压减载装置未启动，判断所述电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；
当所述电网电压变化率小于所述预设电压紧急控制启动值，判断所述电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；
当所述电网电压变化率大于所述预设电压稳定分析启动值，判断所述节点电压的稳定性是否大于预设值；
当所述节点电压的稳定性大于所述预设值，则进行电压紧急控制。优选地，当所述低压减载装置未启动，还包括：
若所述电网电压变化率大于所述预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
优选地，所述进行电压紧急控制的步骤之后，还包括：
当所述电网节点电压不满足所述电网运行要求，则发出报警警告。
优选地，所述根据当前节点电压得到电网电压变化率，包括：
监测所述节点电压的数量；
当所述节点电压的数量等于预设值时，根据所述节点电压并利用最小二乘法求得线性回归模型；
根据所述线性回归模型得到累计误差值；
根据所述累计误差值确定所述电网电压变化率。
优选地，所述根据所述累计误差值确定所述电网电压变化率，包括
分别比较所述累计误差值与第一预设门槛值和第二预设门槛值的大小关系；
若所述累计误差值小于所述第一预设门槛值，则所述线性回归模型的线性斜率为所述电网电压变化率；
若所述累计误差值大于所述第一预设门槛值且小于所述第二预设门槛值，则所述电网电压变化率不变并将所述节点电压计入异常数据表；
若所述累计误差值大于所述第二预设门槛值，则利用所述异常数据表中的数据重新进行线性回归计算，确定所述电网电压变化率。
相应地，本发明还提供一种电网电压控制装置，包括：
监测单元，用于实时监测电网节点电压；
第一判断单元，用于判断电网节点的低压减载装置是否启动；
第一获取单元，用于当所述低压减载装置已启动，获取已启动所述低压减载装置的启动电压；
第二获取单元，用于根据所述启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；
第三获取单元，用于根据当前所述节点电压得到电网电压变化率；
第四获取单元，用于根据所述电网电压变化率获取所述电网节点电压预测值；
第二判断单元，用于判断所述节点电压预测值是否大于所述启动参考值；
第一执行单元，用于当所述电网节点电压预测值大于所述启动参考值时，进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
第四判断单元，用于当所述低压减载装置未启动，判断所述电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；
第五判断单元，当所述电网电压变化率小于所述预设电压紧急控制启动值，判断所述电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；
第六判断单元，用于当所述电网电压变化率大于所述预设电压稳定分析启动值，判断所述节点电压的稳定性是否大于预设值；
第二执行单元，用于当所述节点电压的稳定性大于预设值，则进行电压紧急控制。优选地，还包括：
第四执行单元，用于若所述电网电压变化率大于所述预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
第五执行单元，用于当所述电网节点电压不满足所述电网运行要求，则发出报警警告。
优选地，所述第三获取单元包括：
监测子单元，用于监测所述节点电压的数量；
获取子单元，用于当所述节点电压的数量等于预设值时，根据所述节点电压并利用最小二乘法求得线性回归模型；
累计误差值获取子单元，用于根据所述线性回归模型得到累计误差值；
确定子单元，用于根据所述累计误差值确定所述电网电压变化率。
优选地，所述确定子单元包括
所述确定子单元包括
比较单元，用于分别比较所述累计误差值与第一预设门槛值和第二预设门槛值的大小关系；
第一线性斜率获取单元，用于若所述累计误差值小于所述第一预设门槛值，则线性回归模型的线性斜率为电网电压变化率；
第二线性斜率获取单元，用于若所述累计误差值大于所述第一预设门槛值且小于所述第二预设门槛值，则所述电网电压变化率不变并将所述节点电压计入异常数据表；
第三线性斜率获取单元，用于若所述累计误差值大于所述第二预设门槛值，则利用所述异常数据表中的数据重新进行线性回归计算，确定所述电网电压变化率。
本发明技术方案具有以下优点：
通过实时监测电网的节点电压和低压减载装置的运行状态，判断低压减载装置是否启动，当低压减载装置已启动，获取已减载的负荷功率和低压减载装置的启动电压，并根据当前节点电压得到电网电压变化率，同时判断电网电压变化率是否小于预设阈值，当电网电压变化率小于预设阈值时，进行电压紧急控制，解决了现有电网电压紧急控制方式和低压减载方式不协调，导致过度切负荷的问题。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例提供的一种电网电压控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种电网电压控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种电网电压控制方法，如图1所示，包括：
S11,实时监测电网节点电压。其中，电网节点的节点电压可以通过向量量测单元PMU或者是SCADA提供电网关键节点的实时动态节点电压。
S12,判断电网节点的低压减载装置是否启动。低压减载装置的运行状态包括低压减载装置的启动状态，或者未启动状态，当电网频率或者电压下降时，低压减载装置是否自动断开部分用户，继而阻止频率、电压下降，使频率电压迅速恢复到正常值；判断电网节点的低压减载装置是否已经有节点的低压减载装置启动，当有节点的低压减载装置已启动，执行步骤S13；当低压减载装置均未启动时，执行步骤S19。
S13,获取已启动所述低压减载装置的启动电压。当低压减载装置已启动，通过获取已经启动低压减载装置的启动电压，可以得到下一轮低压减载装置动作的启动电压，为电压紧急控制提供动作执行的时机。
S14,根据启动电压得到电压紧急控制的启动参考值。为了减小电网故障点对电网的影响，保证电压紧急控制在节点的低压减载装置动作之前动作，根据低压减载装置的启动电压得到电压紧急控制的启动参考值，其中电压紧急控制的启动电压值小于低压减载装置的启动电压。
S15,根据当前节点电压得到电网电压变化率。其中电网电压变化率用于描述节点电压的变化趋势，即可以通过电网电压变化率预测出节点电压趋势走向。
S16,根据电网电压变化率获取电网节点电压预测值。根据得到的电网电压变化率得到在一定时间内可能达到的电压值。
S17,判断节点电压预测值是否大于启动参考值。当节点电压预测值大于启动参考值，执行步骤S18；
S18,进行电压紧急控制。当节点电压预测值大于启动参考值，则可以预测新一轮低压减载将动作，并在新一轮低压减载装置动作前，进行电压紧急控制，其中电压紧急控制动作方式可以包括：投切容抗器、设定发动机母线电压值、调节变压器变比、负荷转供和切机切负荷等方式。其中，电压紧急控制方式的动作以切负荷最小为目标，通过投切容抗器，调节变压器变比，负荷转供以及切机切负荷为手段，同时保证电压幅值，线路电流以及系统稳定性在规定范围内，具体模型如式(1)：
目标函数：
其中，为切负荷成本特性函数，为切负荷量。
S19，当低压减载装置未启动，判断电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；当电网电压变化率小于预设电压紧急控制启动值，执行步骤S20；
S20，判断电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；当电网电压变化率大于预设电压稳定分析启动值，执行步骤S21；其中预设电压稳定分析启动值为电网电压变化率变化的可接受阈值，可以认定在该阈值内的节点电压处于正常波动、变化状态，预设电压紧急控制启动值为预设的在低压减载装置未动作的情况下，根据电网电压变化率的稳定性，预先设置的电压紧急控制的动作时机。
S21，判断节点电压的稳定性是否大于预设值；当节点电压的稳定性大于预设值，执行步骤S22。
S22，进行电压紧急控制。
S23，若电网电压变化率大于预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
具体地，在步骤S21节点电压的稳定性，利用下式(2)中的Lj表示节点电压稳定性，若电网节点的节点电压Lj大于预设值，则进行电压紧急控制：
其中，Lj即为节点电压稳定指标，Vi为节点电压幅值，其中i＝1…NG是发电机节点；j＝1…NL是负荷节点；Fji从节点导纳矩阵Y中计算获得，如式(3)与式(4)所示：
Fji＝-[YLL]-1[YLG] (4)
其中，IG、IL、VG、VL分别为发电机节点和负荷节点的电压和电流向量。其中，YGG、YGL、YLG、YLL分别表示发电机节点的导纳矩阵、发电机节点与负荷节点的导纳矩阵、负荷节点与发电机节点的导纳矩阵以及负荷节点的导纳矩阵。
作为一种优选地实施方式，在上述进行电压紧急控制的步骤之后，该方法还包括：
当电网节点电压不满足电网运行要求，则发出报警警告。当进行电压紧急控制后，若提取的电网电压变化率预测的节点电压的变化趋势仍未改善，则发出警告，在发出警告后可以通过低压减载装置动作或者其他保护措施保证电网电压运行要求。
作为一种具体的实施方式，步骤S15具体包括如下步骤：
S151，监测节点电压的数量；
S152，当节点电压的数量等于预设值时，根据节点电压并利用最小二乘法求得线性回归模型；
S153，根据线性回归模型得到累计误差值；
S154，根据累计误差值确定电网电压变化率。
具体地，例如当PMU采集的动态实时节点电压到达指定建模长度，如对于频率为100帧/s的PMU可以定为5个数据，即时间窗口基础长度为50ms，利用最小二乘法求得该数据段线性回归模型如式(5)所示：
V(t)＝a(t-t0)+V0 (5)
其中，t0为数据段起始时间，V0为起始数据点的电压；a为线性斜率，即数据段的趋势特征值；
则当在时间点t1时，新的线性回归模型参数，即a1，t01，V01已经计算获得，则k个取样时间后，即在时间点t1+kΔt时，外推模型为式(6)所示：
则相应的量测与外推的误差为式(7)所示：
则从时间点t1开始的累计误差为式(8)所示：
其中，当得到累计误差后，步骤S154具体包括如下步骤：
分别比较累计误差值与第一预设门槛值和第二预设门槛值的大小关系；
若累计误差值小于第一预设门槛值，则所述线性回归模型的线性斜率为所述电网电压变化率；
若累计误差值大于第一预设门槛值且小于第二预设门槛值，则电网电压变化率不变并将节点电压计入异常数据表；
若累计误差值大于第二预设门槛值，则利用异常数据表中的数据重新进行线性回归计算，确定电网电压变化率。
根据本发明实施例提供的电网电压控制方法，通过实时监测电网的节点电压和低压减载装置的运行状态，判断低压减载装置是否启动，当低压减载装置已启动，获取已减载的负荷功率和低压减载装置的启动电压，并根据当前节点电压得到电网电压变化率，同时判断电网电压变化率是否小于预设阈值，当电网电压变化率小于预设阈值时，进行电压紧急控制，解决了现有电网电压紧急控制方式和低压减载方式不协调，导致过度切负荷的问题。
本发明实施例提供一种电网电压控制装置，如图2所示，包括：
监测单元21，用于实时监测电网节点电压；
第一判断单元22，用于判断电网节点的低压减载装置是否启动；
第一获取单元23，用于当低压减载装置已启动，获取已启动低压减载装置的启动电压；
第二获取单元24，用于根据启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；
第三获取单元25，用于根据当前节点电压得到电网电压变化率；
第四获取单元26，用于根据电网电压变化率获取电网节点电压预测值；
第二判断单元27，用于判断节点电压预测值是否大于启动参考值；
第一执行单元28，用于当电网节点电压预测值大于启动参考值时，进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
第四判断单元，用于当所述低压减载装置未启动，判断所述电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；
第五判断单元，当所述电网电压变化率小于所述预设电压紧急控制启动值，判断所述电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；
第六判断单元，用于当所述电网电压变化率大于所述预设电压稳定分析启动值，判断所述节点电压的稳定性是否大于预设值；
第二执行单元，用于当所述节点电压的稳定性大于预设值，则进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
第四执行单元，用于若电网电压变化率大于预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
优选地，还包括：
第五执行单元，用于当电网节点电压不满足电网运行要求，则发出报警警告。
优选地，所述第三获取单元包括：
监测子单元，用于监测节点电压的数量；
获取子单元，用于当节点电压的数量等于预设值时，根据节点电压并利用最小二乘法求得线性回归模型；
累计误差值获取子单元，用于根据线性回归模型得到累计误差值；
确定子单元，用于根据累计误差值确定电网电压变化率。
优选地，所述确定子单元包括
比较单元，用于分别比较累计误差值与第一预设门槛值和第二预设门槛值的大小关系；
第一线性斜率获取单元，用于若累计误差值小于第一预设门槛值，则线性回归模型的线性斜率为电网电压变化率；
第二线性斜率获取单元，用于若累计误差值大于第一预设门槛值且小于第二预设门槛值，则电网电压变化率不变并将节点电压计入异常数据表；
第三线性斜率获取单元，用于若累计误差值大于第二预设门槛值，则利用异常数据表中的数据重新进行线性回归计算，确定电网电压变化率。
上述实施例提供的电网电压控制装置，通过监测单元实时监测电网的节点电压和低压减载装置的运行状态，判断低压减载装置是否启动，当低压减载装置已启动，获取已减载的负荷功率和低压减载装置的启动电压，并根据当前节点电压得到电网电压变化率，同时判断电网电压变化率是否小于预设阈值，当电网电压变化率小于预设阈值时，进行电压紧急控制，解决了现有电网电压紧急控制方式和低压减载方式不协调，导致过度切负荷的问题。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电网电压控制方法，其特征在于，包括：
实时监测电网节点电压；
判断电网节点的低压减载装置是否启动；
当所述低压减载装置已启动，获取已启动所述低压减载装置的启动电压；
根据所述启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；
根据当前所述节点电压得到电网电压变化率；
根据所述电网电压变化率获取所述电网节点电压预测值；
判断所述节点电压预测值是否大于所述启动参考值；
当所述电网节点电压预测值大于所述启动参考值时，进行电压紧急控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述低压减载装置未启动，判断所述电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；
当所述电网电压变化率小于所述预设电压紧急控制启动值，判断所述电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；
当所述电网电压变化率大于所述预设电压稳定分析启动值，判断所述节点电压的稳定性是否大于预设值；
当所述节点电压的稳定性大于所述预设值，则进行电压紧急控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述低压减载装置未启动，还包括：
若所述电网电压变化率大于所述预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述进行电压紧急控制的步骤之后，还包括：
当所述电网节点电压不满足所述电网运行要求，则发出报警警告。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前节点电压得到电网电压变化率，包括：
监测所述节点电压的数量；
当所述节点电压的数量等于预设值时，根据所述节点电压并利用最小二乘法求得线性回归模型；
根据所述线性回归模型得到累计误差值；
根据所述累计误差值确定所述电网电压变化率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述累计误差值确定所述电网电压变化率，包括
分别比较所述累计误差值与第一预设门槛值和第二预设门槛值的大小关系；
若所述累计误差值小于所述第一预设门槛值，则所述线性回归模型的线性斜率为所述电网电压变化率；
若所述累计误差值大于所述第一预设门槛值且小于所述第二预设门槛值，则所述电网电压变化率不变并将所述节点电压计入异常数据表；
若所述累计误差值大于所述第二预设门槛值，则利用所述异常数据表中的数据重新进行线性回归计算，确定所述电网电压变化率。
7.一种电网电压控制装置，其特征在于，包括：
监测单元，用于实时监测电网节点电压；
第一判断单元，用于判断电网节点低压减载装置是否启动；
第一获取单元，用于当所述低压减载装置已启动，获取已启动所述低压减载装置的启动电压；
第二获取单元，用于根据所述启动电压得到电压紧急控制的启动参考值；
第三获取单元，用于根据当前所述节点电压得到电网电压变化率；
第四获取单元，用于根据所述电网电压变化率获取所述电网节点电压预测值；
第二判断单元，用于判断所述节点电压预测值是否大于所述启动参考值；
第一执行单元，用于当所述电网节点电压预测值大于所述启动参考值时，进行电压紧急控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
第四判断单元，用于当所述低压减载装置未启动，判断所述电网电压变化率是否小于预设电压紧急控制启动值；
第五判断单元，当所述电网电压变化率小于所述预设电压紧急控制启动值，判断所述电网电压变化率是否大于预设电压稳定分析启动值；
第六判断单元，用于当所述电网电压变化率大于所述预设电压稳定分析启动值，判断所述节点电压的稳定性是否大于预设值；
第二执行单元，用于当所述节点电压的稳定性大于预设值，则进行电压紧急控制。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第四执行单元，用于若所述电网电压变化率大于所述预设电压紧急控制启动值时，进行电压紧急控制。
10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
第五执行单元，用于当所述电网节点电压不满足所述电网运行要求，则发出报警警告。
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