CN108199386B - 一种输电系统功率调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电系统功率调节方法，用于一个或多个功率调节模块，每个功率调节模块包括预分配功率设备和至少一个静止型无功发生器，所述方法包括：获取调控目标，得到无功功率调节目标；根据所述调节目标，配置预功率分配额；根据所述预功率分配额，调配所述预分配功率设备对电网进行固定值无功功率调节；根据调配预功率分配额的结果，得到功率调节缺额，根据所述功率调节缺额，所述静止型无功发生器对电网进行跟踪调节。本发明为应用于主动配电网的多DFACTS设备协控方法，实时采集各开关状态及DFACT设备的测量数据，根据调控目的实时协调，提高输电系统功率调节的稳定性。

Description

一种输电系统功率调节方法

技术领域

本发明涉及电网功率调节领域，特别涉及一种输电系统功率调节方法。

背景技术

传统的无功补偿设备一般都采用晶闸管投切电容器组(TSC)或是固定电容加晶闸管控制电抗器(TCR)形式。

传统的串联补偿装置(TCR等)尽管可以有效地补偿电网中的无功功率，但是因为它们的开关器件是不可控的，所以在补偿时会发出较多的谐波分量，且传统补偿装置对电网的调节能力还是不太好。电网中的柔性交流输电系统(DFACTS)技术的产生是提高电力系统运行的稳定性和安全性和提高用电效率等方面有至关重要的作用。但目前SVG、APF、DVR等多DFACTS设备相互独立，还没有一个完善的控制技术能够有效实现协调控制。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种输电系统功率调节方法，技术方案如下：

本发明提供了一种输电系统功率调节方法，用于一个或多个功率调节模块，每个功率调节模块包括预分配功率设备和至少一个静止型无功发生器，所述方法包括：

根据调控目标，得到无功功率调节目标；

根据所述调节目标，配置预功率分配额；

根据所述预功率分配额，调配所述预分配功率设备对电网进行固定值无功功率调节；

根据调配预功率分配额的结果，得到功率调节缺额，根据所述功率调节缺额，所述静止型无功发生器对电网进行跟踪调节。

进一步地，所述功率调节模块与母线的无功控制出线端口连接，所述母线的输入端与进线端口连接。

进一步地，所述功率调节模块为多个，所述母线与功率调节模块一一对应，相邻的母线之间通过第一开关连接，其中一个静止型无功发生器根据功率调节缺额进行跟踪调节，其余静止型无功发生器进行固定功率调节。

进一步地，每个功率调节模块中的静止型无功发生器数量为多个，其中一个静止型无功发生器根据功率调节缺额进行跟踪调节，其余静止型无功发生器进行固定功率调节。

进一步地，所述配置预功率分配额之前还包括：比较静止型无功发生器的可调容量与所述无功功率调节目标，若所述可调容量充足，则静止型无功发生器进入预设模式，以自动跟踪调节；否则，配置预功率分配额由所述预分配功率设备进行调节。

进一步地，所述预分配功率设备包括电容器、电感器及静止无功补偿器中的一种或几种，同一种预分配功率设备的数量为一个或多个。

进一步地，所述进线端口向母线方向的进线上依次设置有第二开关、变压器和第三开关。

进一步地，相邻的进线之间通过第四开关连接，所述第四开关的两端分别与两个进线上的变压器的输入端连接。

进一步地，相邻的进线之间通过第五开关连接，所述第五开关的两端分别与两个进线上的第二开关远离变压器的一侧连接。

进一步地，所述静止型无功发生器根据调度指令实现三种调节模式，包括恒电压调节模式、恒功率因素调节模式和电压、功率因素调节模式。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

与传统的无功补偿策略相比，多DFACTS设备协调控制系统，可以实时采集各开关及DFACTS设备的测量数据和状态信息，以调度或本地下发的调控目标为依据，进行多DFACTS设备实时协调控制，保证供电质量，维持系统稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的输电系统功率调节系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多DFACTS设备功率调节系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的多设备功率调节系统的第一控制状态图；

图4是本发明实施例提供的多设备功率调节系统的第二控制状态图；

图5是本发明实施例提供的多设备功率调节系统的第三控制状态图；

图6是本发明实施例提供的输电系统功率调节方法的功率调节流程图；

图7是本发明实施例3提供的输电系统功率调节方法的第二种功率调节流程图；

图8是本发明实施例提供的多DFACTS设备功率调节系统的第二种结构示意图；

图9是本发明实施例提供的多设备功率调节系统的第四控制状态图；

图10是本发明实施例提供的多设备功率调节系统的第五控制状态图。

其中，附图标记为：1-第一开关，2-第二开关，3-第三开关，4-第四开关，5-第五开关，6-变压器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

在本发明的一个实施例中，提供了一种输电系统功率调节系统，尤其是对用于配电网的柔性交流输电系统(DFACTS)进行无功功率调节，参见图1，所述调节系统包括一个功率调节模块(如图1中SVG1、C1、C2、……CN的组合)，所述功率调节模块与母线的无功控制出线端口连接，所述母线的输入端与进线端口连接，每个功率调节模块包括预分配功率设备和一个静止型无功发生器(SVG)，在本实施例中，所述预分配功率设备包括电容器、电感器及静止无功补偿器中的一种或几种，如图1中的C1、C2至CN所示，同一种预分配功率设备的数量为一个或多个。所述功率调节模块采用以下方式对电网进行功率调节，调节流程如图6所示：

S1、根据调控目标，得到无功功率调节目标，比如计算得到调控目标为无功缺额Q＝m kVar；

S2、根据所述调节目标，配置预功率分配额，比如预功率分配额为n kVar(n＜m)；

S3、根据所述预功率分配额，调配预分配功率设备对电网进行固定值无功功率调节，比如，电容器的固定无功出力为n1kVar，电感器的固定无功出力为n2kVar，静止无功补偿器SVC的固定无功出力为n3kVar，经过初步估算，n大致等于3*n1+n2+n3，因此，调配3个电容器、1个电感器和1个SVC进行固定值无功功率补偿；

S4、根据调配情况，得到功率调节缺额，即m-(3*n1+n2+n3)，这部分功率调节缺额，由所述静止型无功发生器对电网进行跟踪调节，由于SVG可实时跟踪调节母线电压、进线功率因素等，且为闭环控制，响应速度快，所以协调控制策略以SVG实时跟踪预定目标为调控原则。

在本发明的另一个实施例中，每个功率调节模块中的静止型无功发生器数量为多个，比如包括SVG1和SVG2(图中未示出)，其中，SVG1进行固定功率调节，SVG2根据功率调节缺额进行跟踪调节，或者将SVG1和SVG2对调，其中，所述SVG根据调度指令实现三种调节模式，包括恒电压调节模式、恒功率因素调节模式和电压、功率因素调节模式。三种模式都是通过调节无功出力来完成的，根据功率因数调节原理可知，电压跟无功之间的关系与变比和系统阻抗相关，因此，为了简化计算，在投运前可通过实际投切电容器、改变SVG无功出力获得电压/无功间的粗略关系。

实施例2

与实施例1不同的是，在本发明实施例中，提供了一种输电系统功率调节系统，参见图2，所述调节系统包括多个功率调节模块，所述功率调节模块与母线的无功控制出线端口连接，所述母线与功率调节模块一一对应，比如，功率调节模块和母线的数量均为两个，参见图2，所述母线的输入端与进线端口连接，每个功率调节模块包括预分配功率设备和至少一个静止型无功发生器，参见图6，所述功率调节模块采用以下方式对电网进行功率调节：

S1、根据调控目标，得到无功功率调节目标；

S2、根据所述调节目标，配置预功率分配额；

S3、根据所述预功率分配额，调配预分配功率设备对电网进行固定值无功功率调节；

S4、根据调配情况，得到功率调节缺额，根据所述功率调节缺额，所述静止型无功发生器对电网进行跟踪调节。

参见图2，所述进线端口向母线方向的进线上依次设置有第二开关2、变压器6和第三开关3，相邻的母线之间通过第一开关1连接，相邻的进线之间通过第四开关4连接，所述第四开关4的两端分别与两个进线上的变压器6的输入端连接。

从图2中可以看出，每个母线上都挂着一个SVG，则选定母线I上的SVG进行固定功率调节，母线II上的SVG根据功率调节缺额进行跟踪调节；或者，当每个母线上均挂着两个SVG，则选定其中任意一个SVG根据功率调节缺额进行跟踪调节，其余三个SVG进行固定功率调节。

具体通过开关通断进行控制，调节方式如下：

参见图3，控制所述第一开关1和第四开关4断开，其余开关闭合，则此时I母和II母独立调节(黑色表示闭合，白色表示断开)；参见图4，控制所述第一开关1和II母上的第二开关断开，其余开关闭合，则所有功率均由110kV进线1提供，II母上的SVG进入固定功率模式，不参与调节，只提供一个固定无功功率用于补偿无功缺额，I母的SVG进入预设模式，即进行自动跟踪调节；参见图5，控制第四开关4和II母上的第二开关2和第三开关3断开，其余开关闭合，则同样地，所有功率均由110kV进线1提供，II母上的SVG进入固定功率模式，不参与调节，只提供一个固定无功功率用于补偿无功缺额，I母的SVG进入预设模式，即进行自动跟踪调节。

未图示地，若控制与上述情况相反的开关通断，参见图9和图10，则可以实现母线I和母线II之间的功率调节模式，比如，图9与图4相比，将II母上的第二开关由断开变为闭合，而将I母上的第二开关由闭合变为断开，图10与图5相比，将II母上的第二开关和第三开关由断开变为闭合，而将I母上的第二开关和第三开关由闭合变为断开，相应的控制动作在此不再赘述。

实施例3

与实施例1和2不同的是，所述配置预功率分配额之前还包括：S01、比较静止型无功发生器的可调容量与所述无功功率调节目标，参见图7，若所述可调容量充足，则执行S02、静止型无功发生器进入预设模式，以自动跟踪调节；否则，执行S2、配置预功率分配额由所述预分配功率设备进行调节。即当SVG可调容量满足调节需求时，让SVG设备进入相应模式进行自动跟踪调节；当SVG可调容量不足时，对无功缺额进行预分配，投切电容器、调节SVC等设备固定补偿大部分无功，剩余部分由SVG提供，并让SVG设备进入相应模式进行自动跟踪调节。

作为一种变型，与实施例2中的第四开关4不同的是，所述第四开关4是内调开关，而本实施例中，相邻的进线之间通过第五开关5连接，参见图8，所述第五开关5的两端分别与两个进线上的第二开关2远离变压器6的一侧连接，所述第五开关5为外调开关。

需要说明的是，上述实施例中功率缺额是其中一种调节状况，本发明的功率调节系统对功率盈余的状况同样可以实现无功调节，相应地，所述SVG和各预分配功率设备进行吸收功率，替代在上述功率缺额状态下的发出功率。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种输电系统功率调节方法，其特征在于，用于多个功率调节模块，每个功率调节模块包括预分配功率设备和多个静止型无功发生器，所述功率调节模块与母线的无功控制出线端口连接，所述母线的输入端与进线端口连接，所述母线与功率调节模块一一对应，相邻的母线之间通过第一开关连接，所述方法包括：

根据调控目标，得到无功功率调节目标为无功缺额Q＝m kVar；

根据所述调节目标，配置预功率分配额为nkVar，其中n＜m；

根据所述预功率分配额，调配所述预分配功率设备对电网进行固定值无功功率调节，使各个预分配功率设备的固定无功出力总和小于mkVar，所述预分配功率设备包括电容器、电感器及静止无功补偿器中的多种，同一种预分配功率设备的数量为一个或多个，设定所述电容器的固定无功出力为n1kVar、所述电感器的固定无功出力为n2kVar、所述静止无功补偿器的固定无功出力为n3kVar，根据所述预功率分配额为nkVar，配置d1*n1、d2*n2与d3*n3的和与n的数值差最小，则调配d1个电容器、d2个电感器和d3个静止无功补偿器进行固定值无功功率补偿；

根据调配预功率分配额的结果，得到功率调节缺额为mkVar减去各个预分配功率设备的固定无功出力总和的差值为m-(d1*n1+d2*n2+d3*n3)，根据所述功率调节缺额，所述静止型无功发生器对电网进行跟踪调节并闭环控制；

并且一个母线上对应多个静止型无功发生器，选定任意一个母线上的任意一个静止型无功发生器来根据功率调节缺额进行跟踪调节，该母线上的其余静止型无功发生器和其余母线上的静止型无功发生器进行固定功率调节。

2.根据权利要求1所述的输电系统功率调节方法，其特征在于，所述配置预功率分配额之前还包括：比较静止型无功发生器的可调容量与所述无功功率调节目标，若所述可调容量充足，则静止型无功发生器进入预设模式，以自动跟踪调节；否则，配置预功率分配额由所述预分配功率设备进行调节。

3.根据权利要求1所述的输电系统功率调节方法，其特征在于，所述进线端口向母线方向的进线上依次设置有第二开关、变压器和第三开关。

4.根据权利要求3所述的输电系统功率调节方法，其特征在于，相邻的进线之间通过第四开关连接，所述第四开关的两端分别与两个进线上的变压器的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的输电系统功率调节方法，其特征在于，相邻的进线之间通过第五开关连接，所述第五开关的两端分别与两个进线上的第二开关远离变压器的一侧连接。

6.根据权利要求1所述的输电系统功率调节方法，其特征在于，所述静止型无功发生器根据调度指令实现三种调节模式，包括恒电压调节模式、恒功率因素调节模式和电压-功率因素调节模式。

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