CN115940167A - 一种适用于变电站的自动电压控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于变电站的自动电压控制方法及系统，属于自动电压控制技术领域。本发明方法包括，设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。本发明既能保证设备越限时设备及时动作消除电压越限，又能够有效降低变电站内电压调节设备动作次数，延长设备动作间隔，保证电压整体合格率的同时减少设备动作次数，有效保证设备安全，降低电压调节设备维护成本。

Description

一种适用于变电站的自动电压控制方法及系统

技术领域

本发明涉及自动电压控制技术领域，并且更具体地，涉及一种适用于变电站的自动电压控制方法及系统。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，AutomaticVoltageControl)系统是实现输电网安全(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。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。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)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。

AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的控制方法为对无功补偿设备的投切指令以及变压器有载调压分接头的调节指令。无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器后，母线电压降低。变压器有载调压分接头一般装载在变压器高压侧绕组，分接头档位升高时中低压母线电压升高，反之降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令以及分接头升降指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，完成站内无功设备的投切或分接头的调节。

自动电压控制(AVC)已经在各级电网调度中心广泛使用。现在运行在各级电网调度中心的自动电压控制系统(AVC)控制时大多采用母线电压瞬时值进行控制，有新能源并网的变电站或者负荷波动比较大的变电站，会有变电站母线电压短时间越限但很快恢复正常的情况，采用电压瞬时值进行控制时，电压越限之后AVC系统会立刻投切无功设备或者调节有载分接头档位，波动负荷消失之后会再调节相应设备，造成调压设备为了消除电压瞬时越限而频繁动作，降低设备使用寿命。

综上所述，随着电网规模的快速建设，以及电网自动电压控制系统的广泛应用，迫切需要解决新能源并网或负荷波动引起的变电站电压瞬时越限时设备频繁动作的自动电压控制问题，以保证电网设备的安全。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种适用于变电站的自动电压控制方法，包括：

设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

可选的，数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

可选的，判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

可选的，电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

本发明还提出了一种适用于变电站的自动电压控制系统，包括：

周期设置单元，设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

电压读取单元，当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

控制单元，当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

可选的，数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

可选的，判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

可选的，电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

本发明对由于新能源场站并网或者负荷波动造成的母线电压短时间越限的情况进行特殊处理，之前由于电压波动比较大，瞬时电压频繁越上下限，变电站内电压调节设备动作次数达到设备当日动作上限仍无法保证电压合格，对设备安全造成很大影响；电压波动比较大的母线，根据母线电压波动特点选择母线电压滤波模式之后，既能保证设备越限时设备及时动作消除电压越限，又能够有效降低变电站内电压调节设备动作次数，延长设备动作间隔，保证电压整体合格率的同时减少设备动作次数，有效保证设备安全，降低电压调节设备维护成本。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提出了一种适用于变电站的自动电压控制方法，如图1所示，包括：

设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

其中，数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

其中，判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

其中，电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：

实施例步骤包括：

(1)设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期为T_g，自动电压的控制周期为T_c ⁰，其中T_g和T_c ⁰由运行人员设定，T_g的取值范围为10～40秒，T_c ⁰的取值范围为3～7分钟；设置变电站控制时判断母线是否越限时采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式；电压滤波值模式又分为：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限；电压滤波值模式中的电压极值越限为：采用最近存储的K个电压值中的极值跟系统设置的母线电压上下限值比较，判断母线电压是否越限；电压滤波值模式中的电压平均值为：采用最近存储的K个电压值中的平均值跟系统设置的母线电压上下限值比较，判断母线电压是否越限；电压滤波值模式中的最近采集电压半数电压值越限为：采用最近存储的K个电压值跟系统设置的母线电压上下限值分别做比较，电压越限个数超过一半时才将母线电压判为越限；

(2)当数据采集周期到来时，根据设置的变电站母线参数确定母线实时电压采集模式，用母线电压瞬时值判断母线电压是否越限的所有母线名称形成集合B：B_i＝|B₁ B₂ B₃... B_I|，i＝1,2,...,I,B为采用母线电压瞬时值的母线名称集合，下标i为母线序号，B_i为第i个采用母线电压瞬时值判断母线电压是否越限的母线名称；用母线电压滤波值判断母线电压是否越限的所有母线名称形成集合P：P_j＝|P₁ P₂ P₃ ... P_J|,j＝1,2,...,J,P为采用母线电压滤波值的母线名称集合，下标j为母线序号，P_j为第j个采用母线电压滤波值判断母线电压是否越限的母线名称集合；初始化时，设定集合B_i、P_j为空集；

(3)从电网调度中心调度监控系统读取母线电压的设定上下限值，根据设置的母线电压采集类型形成集合，具体步骤如下：

(3-1)根据母线集合B，读取采用母线电压瞬时值的母线电压设定计划值，设定一天的设置点为n＝1,2,...,N，形成采用母线电压瞬时值的母线电压设定计划值上下限的集合：

V_B ^max、V_B ^min分别为采用母线电压瞬时值的母线电压设定计划值的上限集合和下限集合，V_Bjn ^max、V_Bjn ^min分别为第j个母线在一天内的第n个采样点的电压设定计划值的上限数据值和电压设定计划值的下限数据值。

(3-2)当数据采集周期到来时，根据母线集合B，读取母线当前采集电压并形成如下集合：

V_B＝|V_B1 V_B2 ... V_Bi ... V_BI|

V_Bi为第i个母线当前电压值；

(3-3)根据母线集合P，读取采用母线电压滤波值的母线电压设定计划值，设定一天的设置点为n＝1,2,...,N，形成采用母线电压滤波值的母线电压设定计划值上下限的集合：

V_P ^max、V_P ^min分别为采用母线电压滤波值的母线电压设定计划值的上限集合和下限集合，V_Pjn ^max、V_Pjn ^min分别为第j个母线在一天内的第n个采样点的电压设定计划值的上限数据值和电压设定计划值的下限数据值。

(3-4)当数据采集周期到来时，根据母线集合P，读取母线当前采集电压并循环存储最近K(3≤K≤10)个电压值形成如下集合：

V_jk为第j个母线最近第k个母线电压值；

(4)当自动电压控制周期到来时，根据步骤(3)得到的数据集合，分别判断母线电压是否越限，具体步骤如下：

(4-1)若根据瞬时值判断电压越限的母线B_i当前电压值V_i满足：V_i>V_Bjn ^max,V_Bjn ^max为母线当前设定电压上限值，则判定当前母线电压越上限，并对母线B_i进行判断，若

则将母线B_i加入集合S_s，S_s母线电压越上限的母线名称集合，若B_i∈S_s，则表明母线B_i已经在集合S_s中，不需要重复添加；

(4-2)若根据瞬时值判断电压越限的母线B_i当前电压值满V_i足：V_i<V_Bjn ^min,V_Bjn ^min为母线当前设定电压下限值，则判定当前母线电压越下限，并对母线B_i进行判断，若

则将母线B_i加入集合S_x，S_x母线电压越下限的母线名称集合，若B_i∈S_x，则表明母线B_i已经在集合S_x中，不需要重复添加；

(4-3)若根据电压滤波模式中最近采集电压极值判断母线P_j最近K个电压值的最小值P_j ^min满足：P_j ^min>V_Pjn ^max，V_Pjn ^max为母线当前设定电压上限值，则判定当前母线电压越上限，并对母线P_j进行判断，若

则将母线P_j加入集合S_s，若P_j∈S_s，则表明母线P_j已经在集合S_s中，不需要重复添加；

(4-4)若根据电压滤波模式中最近采集电压极值判断母线P_j最近K个电压值的最大值P_j ^max满足：P_j ^max<V_Pjn ^min，V_Pjn ^min为母线当前设定电压下限值，则判定当前母线电压越下限，并对母线P_j进行判断，若

则将母线P_j加入集合S_x，若P_j∈S_x，则表明母线P_j已经在集合S_x中，不需要重复添加；

(4-5)若根据电压滤波模式中最近采集电压平均值判断母线P_l最近K个电压值的平均值P_l ^avg满足：P_l ^avg>V_Pln ^max，V_Pln ^max为母线当前设定电压上限值，则判定当前母线电压越上限，并对母线P_l进行判断，若

则将母线P_l加入集合S_s，若P_l∈S_s，则表明母线P_l已经在集合S_s中，不需要重复添加；

(4-6)若根据电压滤波模式中最近采集电压平均值判断母线P_l最近k个电压值的平均值P_l ^avg满足：P_l ^avg<V_Pln ^min，V_Pln ^min为母线当前设定电压下限值，则判定当前母线电压越下限，并对母线P_l进行判断，若

则将母线P_l加入集合S_x，若P_l∈S_x，则表明母线P_l已经在集合S_x中，不需要重复添加；

(4-7)若根据电压滤波模式中最近采集电压半数电压值判断母线P_m电压是否越上限，将母线m的最近K个电压值分别与母线当前电压上限值V_Pmnmax进行比较，若V_j满足：V_j>V_Pmn ^max，则计当前母线电压越限数h加1，当j＝K时，

若

则判定当前母线m电压越上限，并对母线P_m进行判断，若

则将母线P_m加入集合S_s，若P_m∈S_s，则表明母线P_m已经在集合S_s中，不需要重复添加；

(4-8)若根据电压滤波模式中最近采集电压半数电压值判断母线P_m电压是否越下限，将母线m的最近K个电压值分别与母线当前电压下限值V_Pmn ^min进行比较，若V_j满足：V_j<V_Pmn ^min，则计当前母线电压越限数h加1，当j＝K时，

若

则判定当前母线m电压越下限，并对母线P_m进行判断，若

则将母线P_m加入集合S_x，若P_m∈S_x，则表明母线P_m已经在集合S_x中，不需要重复添加；

(5)对

进行判断：

如果该式成立，则进入步骤(7)，重新开始进行电压越限判断；如果该式不成立，则进入步骤(6)，消除电压越限；

(6)对集合S_s和S_x中的母线进行控制，消除电压越限，具体步骤如下：

(6-1)对于集合S_s中母线电压越上限的母线，选择退出电容器或投入电抗器或降低主变高压侧档位消除母线电压越上限，进入步骤(7)；

(6-2)对于集合S_x中母线电压越下限的母线，选择投入电容器或退出电抗器或提高主变高压侧档位消除母线电压越下限，进入步骤(7)；

(7)当下一个数据采集周期到来时，进入步骤(3)，开始新一轮的变电站自动电压控制。

本发明还提出了一种适用于变电站的自动电压控制系统200，如图2所示，包括：

周期设置单元201，设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

电压读取单元202，当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

控制单元203，当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

其中，数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

其中，判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

其中，电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

本发明对由于新能源场站并网或者负荷波动造成的母线电压短时间越限的情况进行特殊处理，之前由于电压波动比较大，瞬时电压频繁越上下限，变电站内电压调节设备动作次数达到设备当日动作上限仍无法保证电压合格，对设备安全造成很大影响；电压波动比较大的母线，根据母线电压波动特点选择母线电压滤波模式之后，既能保证设备越限时设备及时动作消除电压越限，又能够有效降低变电站内电压调节设备动作次数，延长设备动作间隔，保证电压整体合格率的同时减少设备动作次数，有效保证设备安全，降低电压调节设备维护成本。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种适用于变电站的自动电压控制方法，所述方法包括：

设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

2.根据权利要求1所述的方法，所述数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，所述判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

4.根据权利要求3所述的方法，所述电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

5.一种适用于变电站的自动电压控制系统，所述系统包括：

周期设置单元，设置变电站的自动电压控制系统的数据采集周期以及自动电压的控制周期；

电压读取单元，当变电站数据采集周期到来时，读取变电站母线电压；

控制单元，当变电站控制周期到来时，判断母线电压是否越限，若越限，确定消除越限策略，并通过所述越限策略消除电压越限。

6.根据权利要求5所述的系统，所述数据采集周期的取值范围为10-40秒；所述控制周期的取值范围为3-7分钟。

7.根据权利要求5所述的系统，所述判断母线电压是否越限时，确定母线采用电压瞬时值模式或电压滤波值模式。

8.根据权利要求7所述的系统，所述电压滤波值模式的母线电压越限，包括：最近采集电压极值越限、最近采集电压平均值越限、最近采集电压半数电压值越限；当控制周期到来时，电压瞬时值模式为采用电压瞬时值跟系统设置的母线电压上下限值比较判断母线电压是否越限。

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