CN111193269B - 一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法 - Google Patents

一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。本方法首先从自动电压控制系统获取变电站统计指标数据、计算设备日均动作指标与设备日均频繁动作指标，根据预设的统计周期自动生成统计报表，并根据多周期统计报表的指标数据，对自动电压控制参数进行配置。本发明方法能够快速、准确地生成自动电压控制各类指标的统计报表，通过控制动作指标统计报表情况，调整自动电压控制参数，从而减少不合理控制参数对AVC控制效果和电气设备寿命的影响，以满足电网安全和经济运行的需求。

Description

一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法
技术领域
本发明涉及一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。
背景技术
自动电压控制(Automatic Voltage Control，以下简称AVC)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。
到目前为止，全世界主流的自动电压控制主要有三种模式：
第一种是以德国RWE电力公司代表二级控制，没有所谓分区控制，最优潮流(OPF)的优化计算结果直接发到各电厂的一级电压控制器进行控制。但是OPF模型计算量大，计算时间较长。当系统中发生大的扰动、负荷陡升或陡降时，如果完全依赖OPF，则AVC的响应速度不够，控制的动态品质难以保证。
第二种是以法国EDF的三级电压控制模式的研究和实施始于上世纪70年代，经历了三十余年的研究、开发和应用，是目前国际上公认为最先进的电压控制系统。该控制模式得到了很好的应用，但是该模式仍存在缺点，这是因为区域的二级电压控制(SVC)是基于电力系统无功电压的局域性而开发的，而区域间无功电压是有耦合的，因此控制系统的质量在根本上取决于各区域间无功电压控制的耦合程度。但是，随着电力系统的发展和运行工况的实时变化，设计时认为相对解耦的区域并非一成不变，而且以固定的控制参数形式存在的控制灵敏度更是随运行工况而实时变化，因此这种以硬件形式固定下来的区域控制器难以适应电力系统的不断发展和实时运行工况的大幅度变化，因此难以持久地保证有良好的控制效果。
第三种是清华大学电机系调度自动化实验室提出了基于“软分区”的三级电压控制模式，孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中进行了说明，该模式通过软分区克服了EDF三级电压控制中硬分区的不足，已经在国内二十多个地区电网、省级电网中得到广泛应用，并成功推广到北美PJM电网的电压控制中。三级控制为全局无功优化的最优潮流(OPF)，给出全网协调的电压优化控制目标；二级控制为分区解耦的控制策略计算，以三级控制给出的各分区中的中枢母线的优化控制目标为输入，考虑分区内电厂等无功调节设备，计算分区内各种无功资源的控制策略，并下发到电厂和变电站；厂站端的子站装置完成一级控制，接收调度主站下发的控制策略并执行。
目前区域电网AVC控制系统仍然多采用基于“软分区”的三级电压控制模式，在区域电网调度中心AVC主站完成三级、二级电压控制功能，其中二级电压控制对象是电厂或者是变电站。若控制对象是电厂，在一个控制周期内(常规为5分钟)，根据三级电压控制给出的区域中枢母线电压优化目标值，采用灵敏度算法，结合AVC电厂子站上送的调节能力，综合计算出与此中枢母线相关的发电机高压母线电压控制目标值，并下发控制指令给AVC电厂子站对该电厂进行电压控制，一个周期下发一个轮次的控制指令。若二级电压控制的控制对象是变电站，根据三级控制给出的区域中枢母线电压的优化目标值，采用灵敏度算法求出此区域内所有的变电站的母线电压控制目标值。但是这个目标值不能直接用于控制，这与电厂二级电压控制有所不同。一方面，由于变电站控制的设备是离散设备，变电站的电压控制是非连续的，具有阶跃性；另一方面，变电站内需要综合考虑高、中、低三侧的母线电压的安全约束和调节目标的要求，因此在变电站二级电压控制中，需要根据变电站的设备运行情况，结合三级电压控制给出的电压优化目标值及主站AVC控制参数配置进行综合分析计算，对当前可用的离散设备的控制结果进行预估，才能确定是否可控并生成设备具体的控制指令，下发给AVC变电站子站执行。目前工程上AVC主站变电站控制参数配置还是多依赖人工经验进行，经常出现主站AVC变电站控制参数配置不合理，导致AVC变电站控制效果不佳，变电站设备频繁动作，从而影响变电站设备电气寿命、甚至造成变电站开关或者容抗器等设备出现爆炸事故，严重影响AVC系统对变电站的控制效果。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，以克服已有技术的不足之处，首先从自动电压控制系统获取变电站统计指标数据、计算设备日均动作指标与设备日均频繁动作指标，根据预设的统计周期自动生成统计报表，并根据多个周期的统计报表的指标数据，对自动电压控制参数进行配置。
本发明提出的基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，包括以下步骤：
(1)当指标统计周期到来时，从自动电压控制系统，获取上一个统计周期T的变电站统计指标数据，包括：变电站容抗器总数量，记为Sdev，变电站增无功动作次数，记为Ninc，变电站减无功动作次数，记为Ndec；
(2)根据步骤(1)的上一个统计周期T的变电站统计指标数据，计算变电站容抗器动作次数指标Ntot、变电站容抗器日均动作指标Navg和变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre,具体步骤如下：
(2-1)计算变电站容抗器动作次数指标Ntot：Ntot＝Ninc+Ndec；
(2-2)计算变电站容抗器日均动作指标Navg：Navg＝Ntot/Sdev/T，其中T为指标统计周期的总天数；
(2-3)计算变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre：Ndfre＝Nsfre/T，其中，T为指标统计周期的总天数，Nsfre为统计周期T时段内的频繁动作总次数，Nsfre的计算方法为：初始化时，设Nsfre为0，若变电站在增无功动作后的设定时段Tm内有减无功动作，或在减无功动作后的设定时段Tm内有增无功动作，则使Nsfre+1；
(3)根据步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，自动生成统计周期T的自动电压控制统计报表，步骤如下：
(3-1)按照统计周期T，获取步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，并写入关系库的统计二维表中；
(3-2)读取关系库中统计二维表，按照二维表结构与数据，自动生成一个自动电压控制统计报表，即从关系库中的统计二维表中查询与指标名称相对应的指标数据，生成一个自动电压控制统计报表，自动电压控制统计报表列标题与统计二维表中的字段名称相一致，自动电压控制统计报表行数据与统计二维表中的行数据相一致；
(4)根据步骤(3)的自动电压控制统计报表，对自动电压控制参数进行配置，包括以下步骤：
(4-1)设定一个变电站容抗器日动作阈值Kc1和一个变电站容抗器日频繁动作阈值Kc2，分别将自动电压控制统计报表中的日均动作指标Navg和日均频繁动作指标Ndfre分别与阈值Kc1和Kc2进行比较，当Navg大于Kc1，且Ndfre大于Kc2，则使频繁动作出现周期次数Pt加1，Pt初始值为0，如果不满足上述条件，则返回步骤(5)；
(4-2)设定一个频繁动作出现周期次数阈值Ec，将步骤(4-1)的频繁动作出现周期次数Pt与阈值Ec进行比较，若频繁动作出现周期次数Pt大于等于Ec，则调整变电站的自动电压控制参数，即增加自动电压控制中变电站控制母线的优化逆调压带宽参数，例如将变电站母线优化逆调压带宽参数增加1kV，通过调整参数，减少变电站容抗器的频繁动作次数，并将频繁动作出现周期次数Pt赋值为0，实现基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置，若频繁动作出现周期次数Pt小于Ec，则直接返回步骤(5)；
(5)等待进入下一轮指标统计周期，转步骤(1)。
本发明提出的基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，其优点是：
本发明针对中国目前广为存在的AVC系统中控制参数不合理，导致AVC系统对变电站控制效果不佳，变电站设备频繁动作而影响使用寿命的问题，提出了一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，首先从自动电压控制系统获取变电站统计指标数据、计算变电站设备日均动作指标与变电站设备日均频繁动作指标，根据预设的统计周期自动生成统计报表，并根据多个周期统计报表的指标数据，对自动电压控制系统控制参数进行配置；本发明方法能够快速、准确地自动生成AVC各类指标的统计报表，通过指标统计报表情况，调整AVC系统中控制参数，从而减少不合理控制参数对AVC控制效果和电气设备寿命的影响，能有效提高变电站的电气设备寿命，提升AVC控制效果，以满足电网安全和经济运行的需求。
附图说明
图1是本发明方法的流程框图。
具体实施方式
本发明提出的基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，该方法包括以下步骤：
(1)当指标统计周期到来时，从自动电压控制系统，获取上一个统计周期T的变电站统计指标数据，包括：变电站容抗器总数量，记为Sdev，变电站增无功动作次数，记为Ninc，变电站减无功动作次数，记为Ndec；
(2)根据步骤(1)的上一个统计周期T的变电站统计指标数据，计算变电站容抗器动作次数指标Ntot、变电站容抗器日均动作指标Navg和变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre,具体步骤如下：
(2-1)计算变电站容抗器动作次数指标Ntot：Ntot＝Ninc+Ndec；
(2-2)计算变电站容抗器日均动作指标Navg：Navg＝Ntot/Sdev/T，其中T为指标统计周期的总天数；
(2-3)计算变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre：Ndfre＝Nsfre/T，其中，T为指标统计周期的总天数，Nsfre为统计周期T时段内的频繁动作总次数，Nsfre的计算方法为：初始化时，设Nsfre为0，若变电站在增无功动作后的设定时段Tm内有减无功动作，或在减无功动作后的设定时段Tm内有增无功动作，则使Nsfre+1；
(3)根据步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，自动生成统计周期T的自动电压控制统计报表，步骤如下：
(3-1)按照统计周期T，获取步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，并写入关系库的统计二维表中；
(3-2)读取关系库中统计二维表，按照二维表结构与数据，自动生成一个自动电压控制统计报表，即从关系库中的统计二维表中查询与指标名称相对应的指标数据，生成一个自动电压控制统计报表，自动电压控制统计报表列标题与统计二维表中的字段名称相一致，自动电压控制统计报表行数据与统计二维表中的行数据相一致；
(4)根据步骤(3)的自动电压控制统计报表，对自动电压控制参数进行配置，包括以下步骤：
(4-1)设定一个变电站容抗器日动作阈值Kc1和一个变电站容抗器日频繁动作阈值Kc2，分别将自动电压控制统计报表中的日均动作指标Navg和日均频繁动作指标Ndfre分别与阈值Kc1和Kc2进行比较，当Navg大于Kc1，且Ndfre大于Kc2，则使频繁动作出现周期次数Pt加1，Pt初始值为0，如果不满足上述条件，则返回步骤(5)；
(4-2)设定一个频繁动作出现周期次数阈值Ec，将步骤(4-1)的频繁动作出现周期次数Pt与阈值Ec进行比较，若频繁动作出现周期次数Pt大于等于Ec，则调整变电站的自动电压控制参数，即增加自动电压控制中变电站控制母线的优化逆调压带宽参数，例如将变电站母线优化逆调压带宽参数增加1kV，通过调整参数，减少变电站容抗器的频繁动作次数，并将频繁动作出现周期次数Pt赋值为0，实现基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置，若频繁动作出现周期次数Pt小于Ec，则返回步骤(5)；
(5)等待进入下一轮指标统计周期，转步骤(1)。
以下介绍本发明方法的实施例：
基于电网调度中心自动电压控制系统，预先设定统计周期T为1个月，以T为周期进行数据获取和生成统计报表，该方法包括以下步骤：
(1)当指标统计周期到来时，从自动电压控制系统，获取上一个统计周期T的变电站统计指标数据，包括：变电站容抗器总数量，记为Sdev，变电站增无功动作次数，记为Ninc，变电站减无功动作次数，记为Ndec，获取到的数据如下所示：
序号 时间 厂站名称 指标名称 值
1 2019年12月 变电站1 Sdev 6台
2 2019年12月 变电站1 Ninc 509次
3 2019年12月 变电站1 Ndec 512次
(2)根据步骤(1)的上一个统计周期T的变电站统计指标数据，计算变电站容抗器动作次数指标Ntot、变电站容抗器日均动作指标Navg和变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre,具体步骤如下：
(2-1)计算变电站容抗器动作次数指标Ntot：Ntot＝Ninc+Ndec＝509+512＝1021；
(2-2)计算变电站容抗器日均动作指标Navg：Navg＝Ntot/Sdev/T＝1021/6/31＝5.49，其中T为指标统计周期的总天数；
(2-3)计算变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre：Ndfre＝Nsfre/T＝105/31＝3.39，其中，T为指标统计周期的总天数，Nsfre为统计周期T时段内的频繁动作总次数，Nsfre的计算方法为：初始化时，设Nsfre为0，若变电站在增无功动作后的设定时段Tm内有减无功动作，或在减无功动作后的设定时段Tm内有增无功动作，则使Nsfre+1，计算得到Nsfre＝105；
(3)根据步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，自动生成统计周期T的自动电压控制统计报表，步骤如下：
(3-1)按照统计周期T，获取步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，并写入关系库的统计二维表中；
Figure BDA0002387125820000061
(3-2)读取关系库中统计二维表，按照二维表结构与数据，自动生成一个自动电压控制统计报表，即从关系库中的统计二维表中查询与指标名称相对应的指标数据，生成一个自动电压控制统计报表，自动电压控制统计报表列标题与统计二维表中的字段名称相一致，自动电压控制统计报表行数据与统计二维表中的行数据相一致，如下：
Figure BDA0002387125820000062
Figure BDA0002387125820000071
(4)根据步骤(3)的自动电压控制统计报表，对自动电压控制参数进行配置，包括以下步骤：
(4-1)设定一个变电站容抗器日动作阈值Kc1＝5和一个变电站容抗器日频繁动作阈值Kc2＝3，分别将自动电压控制统计报表中的日均动作指标Navg＝5.49和日均频繁动作指标Ndfre＝3.39分别与阈值Kc1和Kc2进行比较，Navg＝5.49大于Kc1＝5，且Ndfre大于Kc2＝3，则使频繁动作出现周期次数Pt＝0+1＝1；
(4-2)设定一个频繁动作出现周期次数阈值Ec＝1，将步骤(4-1)的频繁动作出现周期次数Pt＝1与阈值Ec进行比较，频繁动作出现周期次数Pt＝1等于Ec＝1，则调整变电站的自动电压控制参数，即增加自动电压控制中变电站控制母线的优化逆调压带宽参数，例如将变电站母线优化逆调压带宽参数增加1kV，通过调整参数，减少变电站容抗器的频繁动作次数，并将频繁动作出现周期次数Pt赋值为0，实现基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置；
(5)等待进入下一轮指标统计周期，转步骤(1)。

Claims (1)

1.一种基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)当指标统计周期到来时，从自动电压控制系统，获取上一个统计周期T的变电站统计指标数据，包括：变电站容抗器总数量，记为Sdev，变电站增无功动作次数，记为Ninc，变电站减无功动作次数，记为Ndec；
(2)根据步骤(1)的上一个统计周期T的变电站统计指标数据，计算变电站容抗器动作次数指标Ntot、变电站容抗器日均动作指标Navg和变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre,具体步骤如下：
(2-1)计算变电站容抗器动作次数指标Ntot：Ntot＝Ninc+Ndec；
(2-2)计算变电站容抗器日均动作指标Navg：Navg＝Ntot/Sdev/T，其中T为指标统计周期的总天数；
(2-3)计算变电站容抗器日均频繁动作指标Ndfre：Ndfre＝Nsfre/T，其中，T为指标统计周期的总天数，Nsfre为统计周期T时间段内的频繁动作总次数，Nsfre的计算方法为：初始化时，设Nsfre为0，若变电站在增无功动作后的设定时段Tm内有减无功动作，或在减无功动作后的设定时段Tm内有增无功动作，则使Nsfre+1；
(3)根据步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，自动生成统计周期T的自动电压控制统计报表，步骤如下：
(3-1)按照统计周期T，获取步骤(1)与步骤(2)中的指标数据，并写入关系库的统计二维表中；
(3-2)读取关系库中统计二维表，按照二维表结构与数据，自动生成一个自动电压控制统计报表，即从关系库中的统计二维表中查询与指标名称相对应的指标数据，生成一个自动电压控制统计报表，自动电压控制统计报表列标题与统计二维表中的字段名称相一致，自动电压控制统计报表行数据与统计二维表中的行数据相一致；
(4)根据步骤(3)的自动电压控制统计报表，对自动电压控制参数进行配置，包括以下步骤：
(4-1)设定一个变电站容抗器日动作阈值Kc1和一个变电站容抗器日频繁动作阈值Kc2，分别将自动电压控制统计报表中的日均动作指标Navg和日均频繁动作指标Ndfre分别与阈值Kc1和Kc2进行比较，当Navg大于Kc1，且Ndfre大于Kc2，则使频繁动作出现周期次数Pt加1，Pt初始值为0，如果不满足上述条件，则进入步骤(5)；
(4-2)设定一个频繁动作出现周期次数阈值Ec，将步骤(4-1)的频繁动作出现周期次数Pt与阈值Ec进行比较，若频繁动作出现周期次数Pt大于等于Ec，则调整变电站的自动电压控制参数，即增加自动电压控制中变电站控制母线的优化逆调压带宽参数，通过调整参数，减少变电站容抗器的频繁动作次数，并将频繁动作出现周期次数Pt赋值为0，实现基于统计报表自动生成的自动电压控制参数配置，若频繁动作出现周期次数Pt小于Ec时，进入步骤(5)；
(5)等待进入下一轮指标统计周期，转步骤(1)。
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