CN115085208A - 无功电压调控方案管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无功电压调控方案管理方法，包括以下步骤：S1：电网运行智能系统监测220kV变电站各时刻的状态变量，电网运行智能系统由省、地各级主站系统和厂站系统共同组成，每级主站和厂站系统设有AVC控制系统和AVQC指令模块，系统遵循SOA架构体系，基于统一的ICT基础设施规范。本发明中，全方位覆盖各级主站及厂站(含馈线、配电站)的运行监控与运行管理，满足电网一体化的要求，实现各级系统互联、互通、互操作，AVC控制系统通信控制在各功能模块之间、主站之间、主站与厂站之间、厂站与厂站之间资源的进行统一共享和协调控制，系统能应支持地县一体化、调控一体化、省地一体化有关工作的开展。

Description

无功电压调控方案管理方法
技术领域
本发明涉及电压调控技术领域，具体为无功电压调控方案管理方法。
背景技术
在电力系统的运行过程中，有效的电压与无功控制不仅能保证电压质量，提高电力系统运行的稳定性和安全性，而且能降低网损，充分发挥电网的经济效益。随着国内大容量机组的不断投入及超高压电网的形成，电网网架结构明显加强，无功电源及无功补偿容量也大量增加，无功不足不再是主要矛盾，而电网无功潮流不合理分布和大机组无功功率不合理分配的矛盾却日益显露，对系统电压和无功实现优化调节更显得重要。国内外绝大多数电网中的电压控制技术仍停留在人工方式，即通过实现给定的电压母线上下限、机组无功限值以及其他无功补偿设备投切计划，来控制系统电压。逐渐的自动电压控制成为无功电压调控的主要手段，常规运行方式下，省调可以利用AVC，通过现有AVC策略，在较少的无功电压调节代价下，实现电网无功电压的区域调控和就地校正。
目前已沿用了多年的就地分散控制管理模式，在当前电网结构日益复杂的形式下逐渐暴露出一些弊端：在电网方面，事先给定的电压曲线和无功设备运行计划是离线确定的，电网运行人员需要时刻监视系统电压无功情况，并进行人工调整，工作强度大，而且往往会造成电网电压波动大，各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济，电厂之间，无功调节对相互母线电压影响大，无功调解矛盾突出。由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，电网无功功率无谓搬运现象突出，经常出现无功环流现象，造成不必要的有功损耗，且需要运行人员不间断地监视表盘、调整机组无功出力，耗费了大量人力，此外，人工调整的实时性和精度均无法保证，甚至存在误调节的可能性。上述问题的存在，既增加机组进相深度，影响机组和电网安全稳定运行，也使网损增加，影响经济性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明所采用的技术方案为：无功电压调控方案管理方法，包括以下步骤：
S1：电网运行智能系统监测220kV变电站各时刻的状态变量，电网运行智能系统由省、地各级主站系统和厂站系统共同组成，每级主站和厂站系统设有AVC控制系统和AVQC指令模块，系统遵循SOA架构体系，基于统一的ICT基础设施规范；
S2：省、地各级主站系统和厂站系统在满足电压合格的基础上，以全网网损最小离散设备动作次数最少为目标，添加电压约束，功半斟数约束、支路功率约束，对无功潮流进行优化，给出发电机、有载调压分接头、无功朴偿装置的调节策略，并使用SCADA的遥控遥调通道对这些设备进行闭环控制；使得无功，电压调整实现了调度智能化。
S3：省主站系统软件开发包括无功电压优化算法和AVC控制模块，无功优化算法定时或人工启动、事故状态触发进行无功优化优化计算.输出AVC、500kV变电站、电厂的优化控制方案，省主站系统AVC控制软件对优化方案进行调整后直接给各地级主站系统AVC控制系统、500kV变电站AVQC环节、电厂AVQC环节发出控制目标或命令，地级主站系统AVC控制系统以优先满足主网电压为控制目标，并根据地区电网的无功电压优化控制规则，调节地级主站系统调度管辖范围内的包括电容器组投切、有载调压变压器调节分接头或地区电网调度管辖范围内机组的无功出力及无功电压控制设备。
S4：通过SCADA的遥控进行远程调整省级主站直调电厂机组的无功出力、投切500KV变电站低压无功补偿设备及主变分接头调整，并通过地区调度中心AVC控制系统安现220kV及以下变电站低压电容补偿装置的投切，同时省主站系统与地主站系统之间同步协调控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：电网运行智能系统还包括有数据采集模块与交换模块、数据存储模块、人机终端模块和应用模块，数据采集模块与交换模块处于内外网边界，用于完成内外部的信息交换。
通过采用上述技术方案，按照数据特性，数据存储和应用相对独立的特点，I、II区进行统一的基于SAN的数据存储，遵循安全防护的要求，III区配置另外一套SAN；根据不同应用的业务特性来配置相应的应用服务器群；人机工作站按照安全区统一配置，实现界面统一及资源共享。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：无功电压Web管理系统对AVC系统运行数据进行了统计及分析，为无功电压归口管理部门的专工及主管生产领导提供了电压质量、无功补偿设备运行状况的统计与分析。提供了全网电压合格率、各节点电压合格率、各节点电压历史曲线、某一时段内最高运行电压、某一时段内最低运行电压等电压质量指标的查询。
通过采用上述技术方案，提供了无功补偿装置、有载调压变压器运行状况的统计、分析，包括补偿设备可用率、投运率、动作次数统计、故障记录。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：电网运行智能系统具有应用模块以及子系统嵌入接口，并支持模块或子系统间的数据和功能交互,系统支持跨多种硬件及操作系统平台运行，配置满足国家电力监控系统安全防护要求，其中OCS等核心功能采用国产Linux等操作系统，并支持各种主流的关系数据库、时序数据库、中间件基础软件。
通过采用上述技术方案，通过多操作系统的同一配置，进行各省、地各级主站系统和厂站系统控制协议的相互递换，主站之间、主站与厂站之间、厂站与厂站之间资源的进行统一共享和协调控制，系统能应支持地县一体化、调控一体化、省地一体化有关工作的开展。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：省、地各级主站系统和厂站系统按安全分区统一配置有包括前置服务器、通信服务器、数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、存储设备、安全防护设备、同步时钟、打印机、虚拟化平台、操作系统、关系数据库和时序数据库的软硬件设施，且所述软硬件设施选用同一体系架构和系统配置。
通过采用上述技术方案，各类服务器应根据应用特点选用适当的体系架构和系统配置，对性能及可靠性要求很高的实时类应用服务器应专机专用，对计算密集的应用应选用高性能服务器，对性能和可靠性要求相对较低的管理类应用可采用虚拟化服务器，类软硬件设施应统一管理，合理分配，按需扩充或升级改造。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：省、地各级主站系统和厂站系统数据中心按照全景模型定义进行数据集成，并构建有数据中心专有实时数据库，通过OSB提供各类实时或非实时数据访问服务，数据中心用于存储部分数据，另外部分数据仍然由源模块通过分布式数据管理进行存储，由数据中心统一对外提供访问服务。
通过采用上述技术方案，公共区模型一般通过智能远动机源端建模方式由各厂站或通过下级主站提供模型，通过模型拼接模块完成模型合并；并能够通过模式管理模块进行人工维护，应用区模型与主站端各模块一一对应，能够通过模式管理模块进行人工维护；另外，应能够通过在“全景模型”节点处进行模型挂接方式，扩展下级主站应用区模型，并通过模型拼接功能和纵向OSB实现模型和数据共享，扩展区模型通过项用户开放的模型维护功能，提供在线扩展服务。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：地级主站系统建模范围包括全地区35kV及以上主网部分厂站和各电压等级配网部分，主网部分覆盖到35kV变电站10kV出线，配网部分应覆盖到20kV/10kV/6kV中压馈线，包括馈线上的开关站、配电房、分段开关、联络开关等配网设备。
通过采用上述技术方案，可通过与省级主站通过纵向OSB实施模型拼接。地级主站应具备GIS图模导入功能，实现配网建模。应实现主配网模型拼接功能，完成主配网统一建模。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述全景模型由厂站源端建模、纵向模型拼接和数据中心模型维护共同完成；应用区模型由各功能模块负责按照模型规范建立各自的业务模型，经验证正确后提交到数据中心中全景模型的工作版本，进行合并和全局验证，所有模型相同的对象通过全局唯一的ID进行关联。
通过采用上述技术方案，将厂站端上送的电网模型及由GIS建立的配网模型导入到全景模型中，全景模型应支持各种模型导入方式，如IEC61970/61968模型导入、IEC61850模型导入、BPA模型导入、二次设备模型导入等，以方便从其它应用获取电网模型，各级主站全景模型建立的基础上，可将上下级主站的全景模型进行纵向模型拼接，形成涵盖多级电网的全景大模型。
本发明所取得的有益效果为：
1.本发明中，全方位覆盖各级主站及厂站(含馈线、配电站)的运行监控与运行管理，满足电网一体化的要求，实现各级系统互联、互通、互操作，AVC控制系统通信控制在各功能模块之间、主站之间、主站与厂站之间、厂站与厂站之间资源的进行统一共享和协调控制，系统能应支持地县一体化、调控一体化、省地一体化有关工作的开展。
2.本发明中，采用智能化监测和AVC控制系统，促进电网运行信息的灵活共享，促进电网运行业务的灵活互动，全面提升电网运行各专业的协同作业能力，提高工作效率，运用自动化、智能化技术发展成果，开展电网智能调度的建设，提升电网运行智能分析和智能决策能力，提升电网自动控制和安全自愈能力，不断提高电网安全、经济、优质、环保运行水平。
3.本发明中，主站系统保证系统具有一定的电压稳定储备，提高电网电压台格率,井遵循无功分层分区控制和就地平衡的原则，减少由于无功输送引起的折损，同时降低控制成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
本发明的一些实施例提供的无功电压调控方案管理方法。
本发明提供的无功电压调控方案管理方法，包括以下步骤：
S1：电网运行智能系统监测220kV变电站各时刻的状态变量，电网运行智能系统由省、地各级主站系统和厂站系统共同组成，每级主站和厂站系统设有AVC控制系统和AVQC指令模块，系统遵循SOA架构体系，基于统一的ICT基础设施规范；
系统通过与远方厂站终端(包括RTU、电厂和变电站综合自动化系统、其他专业系统、配电终端)的通信实现对电网实时运行信息、状态变量采集，将接收到的实时数据通过网络写入到系统的实时数据库中，数据采集可包含以下内容(按实际情况配置)：
1)RTU或厂站监控系统、配电终端的远动数据；2)PMU数据；3)保护，故障录波信息；4)自动装置信息；5)电能量信息；6)电能质量数据；7)设备监测数据；8)环境监测数据；9)水电厂水情信息；10)雷电信息；11)气象数据；12)火电厂综合监测系统数据；13)新能源综合监测系统数据；14)其他专业系统数据；15)系统时钟同步数据；16)人工输入数据；以上各类数据包括：模拟量、开关/状态量、保护信号、BCD码、脉冲量、SOE信息、装置信号等。应用涵盖火电厂脱硫监测、脱硝监测、煤耗监测，新能源综合监测、设备监测、环境监测等方面，各类数据应有质量标志和来源标志；
S2：省、地各级主站系统和厂站系统在满足电压合格的基础上，以全网网损最小离散设备动作次数最少为目标，添加电压约束，功半斟数约束、支路功率约束，对无功潮流进行优化，给出发电机、有载调压分接头、无功朴偿装置的调节策略，并使用SCADA的遥控遥调通道对这些设备进行闭环控制；使得无功，电压调整实现了调度智能化。
S3：省主站系统软件开发包括无功电压优化算法和AVC控制模块，无功优化算法定时或人工启动、事故状态触发进行无功优化优化计算.输出AVC、500kV变电站、电厂的优化控制方案，省主站系统AVC控制软件对优化方案进行调整后直接给各地级主站系统AVC控制系统、500kV变电站AVQC环节、电厂AVQC环节发出控制目标或命令，地级主站系统AVC控制系统以优先满足主网电压为控制目标，并根据地区电网的无功电压优化控制规则，调节地级主站系统调度管辖范围内的包括电容器组投切、有载调压变压器调节分接头或地区电网调度管辖范围内机组的无功出力及无功电压控制设备。
S4：通过SCADA的遥控进行远程调整省级主站直调电厂机组的无功出力、投切500KV变电站低压无功补偿设备及主变分接头调整，并通过地区调度中心AVC控制系统安现220kV及以下变电站低压电容补偿装置的投切，同时省主站系统与地主站系统之间同步协调控制。
在该实施例中，电网运行智能系统还包括有数据采集模块与交换模块、数据存储模块、人机终端模块和应用模块，数据采集模块与交换模块处于内外网边界，用于完成内外部的信息交换。
进一步的，按照数据特性，数据存储和应用相对独立的特点，I、II区进行统一的基于SAN的数据存储，遵循安全防护的要求，III区配置另外一套SAN；根据不同应用的业务特性来配置相应的应用服务器群；人机工作站按照安全区统一配置，实现界面统一及资源共享。
在该实施例中，无功电压Web管理系统对AVC系统运行数据进行了统计及分析，为无功电压归口管理部门的专工及主管生产领导提供了电压质量、无功补偿设备运行状况的统计与分析。提供了全网电压合格率、各节点电压合格率、各节点电压历史曲线、某一时段内最高运行电压、某一时段内最低运行电压等电压质量指标的查询。
进一步的，提供了无功补偿装置、有载调压变压器运行状况的统计、分析，包括补偿设备可用率、投运率、动作次数统计、故障记录。
在该实施例中，电网运行智能系统具有应用模块以及子系统嵌入接口，并支持模块或子系统间的数据和功能交互,系统支持跨多种硬件及操作系统平台运行，配置满足国家电力监控系统安全防护要求，其中OCS等核心功能采用国产Linux等操作系统，并支持各种主流的关系数据库、时序数据库、中间件基础软件。
进一步的，通过多操作系统的同一配置，进行各省、地各级主站系统和厂站系统控制协议的相互递换，主站之间、主站与厂站之间、厂站与厂站之间资源的进行统一共享和协调控制，系统能应支持地县一体化、调控一体化、省地一体化有关工作的开展。
在该实施例中，省、地各级主站系统和厂站系统按安全分区统一配置有包括前置服务器、通信服务器、数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、存储设备、安全防护设备、同步时钟、打印机、虚拟化平台、操作系统、关系数据库和时序数据库的软硬件设施，且所述软硬件设施选用同一体系架构和系统配置。
进一步的，各类服务器应根据应用特点选用适当的体系架构和系统配置，对性能及可靠性要求很高的实时类应用服务器应专机专用，对计算密集的应用应选用高性能服务器，对性能和可靠性要求相对较低的管理类应用可采用虚拟化服务器，类软硬件设施应统一管理，合理分配，按需扩充或升级改造。
在该实施例中，省、地各级主站系统和厂站系统数据中心按照全景模型定义进行数据集成，并构建有数据中心专有实时数据库，通过OSB提供各类实时或非实时数据访问服务，数据中心用于存储部分数据，另外部分数据仍然由源模块通过分布式数据管理进行存储，由数据中心统一对外提供访问服务。
进一步的，公共区模型一般通过智能远动机源端建模方式由各厂站或通过下级主站提供模型，通过模型拼接模块完成模型合并；并能够通过模式管理模块进行人工维护，应用区模型与主站端各模块一一对应，能够通过模式管理模块进行人工维护；另外，应能够通过在“全景模型”节点处进行模型挂接方式，扩展下级主站应用区模型，并通过模型拼接功能和纵向OSB实现模型和数据共享，扩展区模型通过项用户开放的模型维护功能，提供在线扩展服务。
在该实施例中，地级主站系统建模范围包括全地区35kV及以上主网部分厂站和各电压等级配网部分，主网部分覆盖到35kV变电站10kV出线，配网部分应覆盖到20kV/10kV/6kV中压馈线，包括馈线上的开关站、配电房、分段开关、联络开关等配网设备。
进一步的，可通过与省级主站通过纵向OSB实施模型拼接。地级主站应具备GIS图模导入功能，实现配网建模。应实现主配网模型拼接功能，完成主配网统一建模。
在该实施例中，所述全景模型由厂站源端建模、纵向模型拼接和数据中心模型维护共同完成；应用区模型由各功能模块负责按照模型规范建立各自的业务模型，经验证正确后提交到数据中心中全景模型的工作版本，进行合并和全局验证，所有模型相同的对象通过全局唯一的ID进行关联。
进一步的，将厂站端上送的电网模型及由GIS建立的配网模型导入到全景模型中，全景模型应支持各种模型导入方式，如IEC61970/61968模型导入、IEC61850模型导入、BPA模型导入、二次设备模型导入等，以方便从其它应用获取电网模型，各级主站全景模型建立的基础上，可将上下级主站的全景模型进行纵向模型拼接，形成涵盖多级电网的全景大模型。
系统测试：搭建满足测试需要的测试环境，测试环境的搭建至少包含以下几个部分：
a)正常条件下的运行环境：按照设计容量要求搭建系统运行环境，电网规模及数据容量按照设计的最终容量进行配置，按照电网正常运行情况，模拟系统数据处理及各种正常的系统操作。
b)异常运行环境：模拟出现电网连锁事故情况下，大量变位及报警信息出现的运行环境。
c)大容量运行环境：按照设计容量的电网规模和数据库容量，搭建系统大容量运行环境，进行异常雪崩运行条件测试。
测试工具的条件：测试工具至少包括系统基础硬件平台资源测试工具：采用专业的软件或硬件测试工具，对系统平台中的各类软硬件设备测试在各类测试条件环境下的系统指标。
由第三方提供的测试工具包括但不限于：
a)系统平台标准接口测试软件，应该包括基础支撑平台中具备的OS2数据接口、模型和图形导入导出等标准接口。
b)厂站通信专业模拟软件：能够采用计算机软件模拟大量厂站正常和异常情况下的数据通信功能，至少包含南方电网101、104规约以及TASE.2等通信规约，以实现电网运行场景的模拟和规约标准性的测试。
系统测试结果：
a)软件应能满足用户使用的性能要求，保证提供一致的、可预测的响应；
b)平台C/S客户端软件在90％的操作场景下响应时间不超过3秒(除去网络延迟因素)；
c)平台Web客户端操作在90％的操作场景下响应时间不超过3秒(除去网络延迟因素)；
d)单台40CPU核心应用服务器支持至少150个并发用户；
e)正常运行状况下应用服务器端CPU负荷率(100用户并发访问)小于70％。
上述测试结果完美达到调控响应预期效果，电网智能调度的建设电网运行智能分析和智能决策能力提高，电网自动控制和安全自愈能力，电网安全、经济、优质、环保运行水平全面提升。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.无功电压调控方案管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：电网运行智能系统监测220kV变电站各时刻的状态变量，电网运行智能系统由省、地各级主站系统和厂站系统共同组成，每级主站和厂站系统设有AVC控制系统和AVQC指令模块，系统遵循SOA架构体系，基于统一的ICT基础设施规范；
S2：省、地各级主站系统和厂站系统在满足电压合格的基础上，以全网网损最小离散设备动作次数最少为目标，添加电压约束，功半斟数约束、支路功率约束，对无功潮流进行优化，给出发电机、有载调压分接头、无功朴偿装置的调节策略，并使用SCADA的遥控遥调通道对这些设备进行闭环控制；
S3：省主站系统软件开发包括无功电压优化算法和AVC控制模块，无功优化算法定时或人工启动、事故状态触发进行无功优化优化计算.输出AVC、500kV变电站、电厂的优化控制方案，省主站系统AVC控制软件对优化方案进行调整后直接给各地级主站系统AVC控制系统、500kV变电站AVQC环节、电厂AVQC环节发出控制目标或命令，地级主站系统AVC控制系统以优先满足主网电压为控制目标，并根据地区电网的无功电压优化控制规则，调节地级主站系统调度管辖范围内的包括电容器组投切、有载调压变压器调节分接头或地区电网调度管辖范围内机组的无功出力及无功电压控制设备；
S4：通过SCADA的遥控进行远程调整省级主站直调电厂机组的无功出力、投切500KV变电站低压无功补偿设备及主变分接头调整，并通过地区调度中心AVC控制系统安现220kV及以下变电站低压电容补偿装置的投切，同时省主站系统与地主站系统之间同步协调控制。
2.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，电网运行智能系统还包括有数据采集模块与交换模块、数据存储模块、人机终端模块和应用模块，数据采集模块与交换模块处于内外网边界，用于完成内外部的信息交换。
3.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，无功电压Web管理系统对AVC系统运行数据进行了统计及分析，为无功电压归口管理部门的专工及主管生产领导提供了电压质量、无功补偿设备运行状况的统计与分析。提供了全网电压合格率、各节点电压合格率、各节点电压历史曲线、某一时段内最高运行电压、某一时段内最低运行电压等电压质量指标的查询。
4.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，电网运行智能系统具有应用模块以及子系统嵌入接口，并支持模块或子系统间的数据和功能交互,系统支持跨多种硬件及操作系统平台运行，配置满足国家电力监控系统安全防护要求，其中OCS等核心功能采用国产Linux等操作系统，并支持各种主流的关系数据库、时序数据库、中间件基础软件。
5.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，省、地各级主站系统和厂站系统按安全分区统一配置有包括前置服务器、通信服务器、数据库服务器、应用服务器、WEB服务器、存储设备、安全防护设备、同步时钟、打印机、虚拟化平台、操作系统、关系数据库和时序数据库的软硬件设施，且所述软硬件设施选用同一体系架构和系统配置。
6.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，省、地各级主站系统和厂站系统数据中心按照全景模型定义进行数据集成，并构建有数据中心专有实时数据库，通过OSB提供各类实时或非实时数据访问服务，数据中心用于存储部分数据，另外部分数据仍然由源模块通过分布式数据管理进行存储，由数据中心统一对外提供访问服务。
7.根据权利要求1所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，地级主站系统建模范围包括全地区35kV及以上主网部分厂站和各电压等级配网部分，主网部分覆盖到35kV变电站10kV出线，配网部分应覆盖到20kV/10kV/6kV中压馈线，包括馈线上的开关站、配电房、分段开关、联络开关等配网设备。
8.根据权利要求6所述的无功电压调控方案管理方法，其特征在于，所述全景模型由厂站源端建模、纵向模型拼接和数据中心模型维护共同完成；应用区模型由各功能模块负责按照模型规范建立各自的业务模型，经验证正确后提交到数据中心中全景模型的工作版本，进行合并和全局验证，所有模型相同的对象通过全局唯一的ID进行关联。
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