CN110808589A - 基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质 - Google Patents

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黄立华
周运斌
刘昕
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张志坚
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Abstract

本发明公开了一种基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质，包括以下步骤：1)在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据；2)设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi；3)当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；4)当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；5)根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制，该方法、系统及存储介质能够实现变电站的母线死区参数的自动调节，并且不影响AVC系统控制的品质及地区电网无功电压与运行的水平。

Description

基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于电网优化控制领域，涉及一种基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质。
背景技术
在变电站母线电压优化控制中，是否需要进行优化控制主要根据母线电压量测值与优化控制目标值的偏差是否大于优化控制死区参数来判定。该参数影响了电压优化策略的执行效果，主要体现在：
1)如果该死区参数设置较小，则变电站母线电压可以较好地追随优化目标，但是由于母线电压优化目标值是以降低网损和无功就地补偿为目标计算给出的，在高峰时段其多接近母线的电压上限值，因此当母线优优化控制死区较小时，母线电压可能距离上限值较近，由于负荷波动等容易出现母线电压越上限值，从而造成无功设备的频繁调节；
2)如果该死区参数设置较大，则虽然可以避免设备频繁调节问题，但是当系统电压发生变化时，AVC系统不能及时响应系统电压调节的要求，可能导致母线电压偏低，无功补偿不及时的问题。
目前控制死区参数多采用人工设置的方式，当设置不合理时，容易出现上述的问题，影响AVC控制的品质和地区电网无功电压与运行的水平。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质，该方法、系统及存储介质能够实现变电站的母线死区参数的自动调节，并且不影响AVC系统控制的品质及地区电网无功电压与运行的水平。
为达到上述目的，本发明所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法包括以下步骤：
1)在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
2)设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
Figure BDA0002262867010000021
3)当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
4)当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
5)根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
步骤1)中母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
步骤5)的具体操作过程为：
当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000031
当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000032
其中，T1及T2为时间参数，为变电站母线逆调压死区参数，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
T0＝60，T1＝30，T2＝30。
对于110kV变电站，L1＝1.0,L2＝1.0。
对于110kV变电站，
Figure BDA0002262867010000034
本发明所述的基于预测数据的母线电压优化控制系统包括：
数据采集器，用于在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
数据处理器，与数据采集器相连接，用于设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
Figure BDA0002262867010000035
第一数据更新模块，与数据处理器相连接，用于当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
第二数据更新模块，与数据处理器相连接，用于当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
控制器，与第一数据更新模块及第二数据更新模块相连接，用于根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
所述控制器包括：
第一控制模块，与第一数据更新模块及第二数据更新模块相连接，用于当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
第二控制模块，与第一数据更新模块及第二数据更新模块相连接，用于当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000041
第三控制模块，与第一数据更新模块及第二数据更新模块相连接，用于当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
一种用于存储执行基于预测数据的母线电压优化控制方法的计算机程序的存储介质。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法、系统及存储介质在具体操作时，先从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，然后基于负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据设置变电站的母线优化控制死区，以完成基于预测数据的母线电压优化控制，即通过对未来负荷的预测，设定优化控制死区的数值，避免人工设置不合理时，容易出现的频繁调整或无功补偿不及时的问题，实现变电站的母线死区参数的自动调节，并且不影响AVC系统控制的品质及地区电网无功电压与运行的水平。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为数据采集器、2为数据处理器、3为第一数据更新模块、4为第二数据更新模块、5为控制器、6为第一控制模块、7为第二控制模块、8为第三控制模块。
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。
本发明所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法包括以下步骤：
1)在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
2)设置变量LI及LD的初始值为0，即LI为判定负荷上升时间的计数器，LD为判定负荷下降时间的计数器，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
Figure BDA0002262867010000061
3)当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
4)当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
5)根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
步骤1)中母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，即如果负荷预测系统提供的是5分钟(288点)或15分钟(96点)周期的预测数据，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
步骤5)的具体操作过程为：
当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000062
当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
其中，T1及T2为时间参数，
Figure BDA0002262867010000071
为变电站母线逆调压死区参数，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
其中，T0,T1,T2为时间参数，单位：分钟，典型的参数设置为T0＝60，T1＝30，T2＝30。
L1，L2为判定变电站负荷增减变化率的门槛参数，单位：MW/分钟。可以根据变电站日常负荷变化的情况设定，对110kV变电站，可以考虑的典型参数为：L1＝1.0,L2＝1.0。
Figure BDA0002262867010000072
为变电站母线逆调压死区参数，单位：kV，对110kV变电站，典型的参数为：对于110kV变电站，
Figure BDA0002262867010000073
参考图1，相应的，本发明所述的基于预测数据的母线电压优化控制系统包括：
数据采集器1，用于在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
数据处理器2，与数据采集器1相连接，用于设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
Figure BDA0002262867010000074
第一数据更新模块3，与数据处理器2相连接，用于当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
第二数据更新模块4，与数据处理器2相连接，用于当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
控制器5，与第一数据更新模块3及第二数据更新模块4相连接，用于根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
需要说明的是，数据采集器1在工作时，母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
所述控制器5包括：
第一控制模块6，与第一数据更新模块3及第二数据更新模块4相连接，用于当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
第二控制模块7，与第一数据更新模块3及第二数据更新模块4相连接，用于当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000081
第三控制模块8，与第一数据更新模块3及第二数据更新模块4相连接，用于当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
Figure BDA0002262867010000082
本发明还提供了一种用于存储执行基于预测数据的母线电压优化控制方法的计算机程序的存储介质。该存储介质中存储的计算机程序具体执行过程如上述基于预测数据的母线电压优化控制方法所示，在此不在重复介绍。
当通过对变电站母线负荷预测数据的检查，判定未来一段时间变电站负荷将进入快速连续上升阶段时，即变电站负荷处于从低谷向高峰转换时段，则此时将高压侧母线电压的优化控制死区参数设置为较小值(1.0kV)，一方面可以及时响应负荷变化造成的电压变化，及时投入无功补偿以追随优化目标值，避免母线电压跌落；另一方面由于未来时段负荷连续增加，一般也不会出现由于负荷波动造成的电压越限。
当通过对变电站母线负荷预测数据的检查，判定未来一段时间变电站负荷将进入快速连续下降阶段时，即变电站负荷进入从高峰向平峰低谷时段转换，则设置高压侧母线电压的优化控制死区参数设置为中间值(1.5kV)，这样随着负荷的降低，可以及时退出无功补偿，避免电压越限。
当通过对变电站母线负荷预测数据的检查，判定不属于上述二种情况时，则说明此时变电站负荷处于平稳阶段，此时将高压侧母线电压的优化控制死区参数设置为较大值(2.0kV)，避免由于负荷的短时间波动导致的电压波动触发优化控制，从而减少无功设备的频繁投切。
在实际应用中采用应用本发明时，当不能获取变电站母线负荷预测数据，也可以采用前日或类似历史日的历史负荷数据，作为判定的依据。
本发明通过对未来负荷的预测，设定优化控制死区的数值，避免人工设置不合理时，容易出现的频繁调整或无功补偿不及时的问题，本发明已在北京市调的D5000系统的AVC模块中运行，运行良好。
需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
2)设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
3)当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
4)当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
5)根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
2.根据权利要求1所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，步骤1)中母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
3.根据权利要求1所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，步骤5)的具体操作过程为：
当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure FDA0002262865000000021
当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
Figure FDA0002262865000000022
其中，T1及T2为时间参数，
Figure FDA0002262865000000023
V1 opt，
Figure FDA0002262865000000024
为变电站母线逆调压死区参数，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
4.根据权利要求1所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，T0＝60，T1＝30，T2＝30。
5.根据权利要求1所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，对于110kV变电站，L1＝1.0,L2＝1.0。
6.根据权利要求1所述的基于预测数据的母线电压优化控制方法，其特征在于，对于110kV变电站，
Figure FDA0002262865000000025
V1 opt＝1.0，
7.一种基于预测数据的母线电压优化控制系统，其特征在于，包括：
数据采集器(1)，用于在当前时刻t0,从负荷预测应用获取未来T0时段内的变电站母线负荷预测数据，其中，对于110kV变电站，所述母线负荷预测数据包括低压侧10kV母线的负荷预测数据L10.i以及中压侧35kV母线负荷预测数据L35.i，i＝1,2,...,T0；
数据处理器(2)，与数据采集器(1)相连接，用于设置变量LI及LD的初始值为0，并计算中间变量ΔLi，其中，中间变量ΔLi为：
Figure FDA0002262865000000027
第一数据更新模块(3)，与数据处理器(2)相连接，用于当ΔL1>0且ΔL0>L1时，则使新的LI＝LI+1；当ΔL1<0且ΔL0<L2时，则使得新的LD＝LD+1；
第二数据更新模块(4)，与数据处理器(2)相连接，用于当i<T0，则更新i，使得i+1作为更新后的i，再转至步骤2)，直至i＝T0，然后转至步骤5)，其中，T0为时间参数；
控制器(5)，与第一数据更新模块(3)及第二数据更新模块(4)相连接，用于根据最终的LI及LD设定变电站的母线优化控制死区，完成基于预测数据的母线电压优化控制。
8.根据权利要求7所述的基于预测数据的母线电压优化控制系统，其特征在于，母线负荷预测数据获取的时间周期为1min，当母线负荷预测数据获取的时间周期大于1min时，则采用线性插值法计算得到时间周期为1min的母线负荷预测数据。
9.根据权利要求7所述的基于预测数据的母线电压优化控制系统，其特征在于，所述控制器(5)包括：
第一控制模块(6)，与第一数据更新模块(3)及第二数据更新模块(4)相连接，用于当LI>T1时，则认为变电站将进入负荷上升期，此时设定变电站母线优化控制死区ΔVopt＝V1 opt；
第二控制模块(7)，与第一数据更新模块(3)及第二数据更新模块(4)相连接，用于当LD>T2时，则认为变电站将进入负荷下降期，此时设定变电站的母线优化控制死区
Figure FDA0002262865000000031
第三控制模块(8)，与第一数据更新模块(3)及第二数据更新模块(4)相连接，用于当LI≤T1或者LD≤T2时，则设定变电站的母线优化控制死区
Figure FDA0002262865000000032
10.一种用于存储执行权利要求1-6任一项所述基于预测数据的母线电压优化控制方法的计算机程序的存储介质。
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