專利名稱：一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)全局電壓無功優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中，電壓質(zhì)量是一個很重要的安全性指標(biāo)，無功優(yōu)化則是實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行的重要方面，無功更是支撐網(wǎng)絡(luò)電壓水平的重要因素，因此為了保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)地運行，VQC電壓無功調(diào)節(jié)受到了廣泛的重視。電力系統(tǒng)中的電壓無功控制方式有三類，第一類是變電站電壓無功控制，包括調(diào)度自動化系統(tǒng)基于九域圖的無功電壓控制、變電站無功自動補償裝置兩種，僅以變電站內(nèi)的無功電壓水平為判斷依據(jù)進行調(diào)節(jié)；第二類是區(qū)域電壓無功控制，以南京河海電力軟件有限公司地區(qū)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化運行閉環(huán)控制系統(tǒng)為代表，采用分布式二級控制；第三類是大電網(wǎng)中的動態(tài)無功優(yōu)化，主要通 過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁裝置等來改變并網(wǎng)運行的發(fā)電機對大電網(wǎng)的無功供給，動態(tài)優(yōu)化大電網(wǎng)的無功。目前在配電網(wǎng)中應(yīng)用較廣的是第一類和第二類電壓無功控制方式。我國電力系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度的范圍將調(diào)度分為五級國調(diào)、網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、地調(diào)和縣調(diào)(目前正在向縣調(diào)一體化的方向發(fā)展)，這種調(diào)度方法可以方便的實現(xiàn)對電網(wǎng)的分層調(diào)度。但電網(wǎng)是個整體，為實現(xiàn)電網(wǎng)運行的優(yōu)化控制，需要上下級電網(wǎng)之間聯(lián)合協(xié)調(diào)控制，尤其在電壓無功控制領(lǐng)域，這樣的要求更加明顯。隨著我國電壓無功控制軟件在現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用，上下級電網(wǎng)的電壓無功聯(lián)合協(xié)調(diào)控制成為電壓無功控制的新需求。通過上下級電網(wǎng)間的電壓無功優(yōu)化聯(lián)合控制，可以優(yōu)化上級電網(wǎng)的電壓無功控制水平，為下級電網(wǎng)提供更好的電壓質(zhì)量。下級電網(wǎng)在更好的電壓水平的基礎(chǔ)上，可以減少電壓無功控制設(shè)備的動作次數(shù)，優(yōu)化自身的電壓無功控制。所以上下級電網(wǎng)之間的電壓無功控制相互促進，相互影響，共同提高電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，改善無功功率分布。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，該方法采用面向多級控制目標(biāo)的分層分區(qū)電壓無功控制策略，在滿足所轄區(qū)域內(nèi)電壓無功控制要求的同時，配合和滿足上級電網(wǎng)的電壓無功控制要求，從而實現(xiàn)上級電網(wǎng)和下級電網(wǎng)電壓無功的協(xié)調(diào)控制，優(yōu)化整個電網(wǎng)的電壓無功運行水平。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟A、對縣調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行實時拓?fù)浞治?，根?jù)實際情況將其分成若干個關(guān)口區(qū)域，各關(guān)口區(qū)域內(nèi)包含下級電網(wǎng)的若干個調(diào)控單元；B、確定各關(guān)口區(qū)域內(nèi)每個調(diào)控單元運行在AVQC改進九域圖，形成調(diào)控單元的電容器投切和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略，進而形成調(diào)控單元的最優(yōu)和次優(yōu)調(diào)節(jié)方案；
C、所述各關(guān)口區(qū)域根據(jù)全局電壓無功控制需要形成調(diào)控單元組合協(xié)調(diào)控制方案。其中，所述方法在無功電壓協(xié)調(diào)控制時達到的三級控制目標(biāo)包括關(guān)口區(qū)域變電站電壓控制目標(biāo)、關(guān)口功率因數(shù)控制目標(biāo)和關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)無功控制目標(biāo)。其中，所述關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)母線電壓控制在預(yù)警上限和預(yù)警下限(地級調(diào)度每季度給縣級調(diào)度下發(fā)電壓合格指標(biāo)，縣級調(diào)度在此區(qū)間內(nèi)設(shè)定每個變電站母線電壓的上、下限以及理想上、下限值，預(yù)警上限位于上限與理想上限之間，一般取其中間值，預(yù)警下限位于下限與理想下限之間，同樣一般取其中間值)之間，所述關(guān)口區(qū)域變電站電壓控制目標(biāo)即為AVQC的一級控制目標(biāo)。其中，所述關(guān)口功率因數(shù)的上限COS爐_和下限COS識_即為AVQC的二級控制目標(biāo)。其中，在所述AVQC計算過程中，將功率因數(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為無功功率指標(biāo)；當(dāng)關(guān)口無功功率倒送時，關(guān)口功率因數(shù)為負(fù)值，關(guān)口功率因數(shù)COSi 和關(guān)口無功功率Q用下述①和② 式表不
COS識=2-CP2/(Zj2+C2丨
g = p*(l-(2-cos^)2)1,2/cos^②·當(dāng)關(guān)口無功功率未倒送時,關(guān)口功率因數(shù)為正值,關(guān)口功率因數(shù)COS爐和關(guān)口無功
功率Q用下述③和④式表示
^φ = (Ρ2/(Ρ2+02))νι
β = /)*(丨-COS爐2)丨/COS爐④；根據(jù)關(guān)口功率因數(shù)上限值COS識max、下限值COSpmn^關(guān)口有功功率P獲得關(guān)口無功功率的上限值Qmax和下限值Qmax，關(guān)口無功功率平均值即中間值為Qmid。其中，所述關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)無功控制目標(biāo)即為AVQC的三級控制目標(biāo)。其中，所述步驟B中，所述改進九域圖包括主投區(qū)域、備投區(qū)域、主切區(qū)域、備切區(qū)域、候切區(qū)域和調(diào)檔區(qū)域六種。其中，所述主投區(qū)域為優(yōu)先投入電容器區(qū)域；所述備投區(qū)域為次優(yōu)投入電容器區(qū)域；所述主切區(qū)域為優(yōu)先切除電容器區(qū)域；所述備切區(qū)域為次優(yōu)切除電容器區(qū)域；所述候切區(qū)域為次優(yōu)切除電容器區(qū)域；所述調(diào)檔區(qū)域為調(diào)整變壓器檔位區(qū)域。其中，所述步驟C中，所述形成組合協(xié)調(diào)控制方案包括下述步驟I)變電站調(diào)控單元強行切除電容器操作；2)執(zhí)行組合電容器投、切策略；3)執(zhí)行變壓器檔位調(diào)節(jié)策略。其中，所述步驟I)中，對單個變電站調(diào)控單元，其無功倒送容量不得超過規(guī)定限值(規(guī)定限值正?？刂圃谡{(diào)控單元低壓端電容器容量的50%以內(nèi))；對于無功倒送超過規(guī)定限值的變電站調(diào)控單元執(zhí)行強行切除電容器的操作。其中，所述步驟2)中，執(zhí)行組合電容器調(diào)節(jié)策略包括下述步驟
a、尋求最優(yōu)方案的組合滿足關(guān)口功率因數(shù)在上下限范圍內(nèi)；b、若步驟a無法滿足關(guān)口功率因數(shù)要求，則執(zhí)行最優(yōu)方案-次優(yōu)方案的組合；C、若步驟b無法滿足關(guān)口功率因數(shù)的要求，在關(guān)口區(qū)域內(nèi)所有調(diào)控單元方案中選取一個執(zhí)行，使得調(diào)節(jié)后關(guān)口無功功率Q最接近Qmid。其中，所述步驟3)中，未執(zhí)行電容器投切策略而電壓高于預(yù)警上限值或低于預(yù)警下限值的調(diào)控單元執(zhí)行相應(yīng)的升、降檔措施；執(zhí)行相應(yīng)的升、降檔措施時遵循電壓等級高的上級變壓器檔位優(yōu)先調(diào)節(jié)的原則當(dāng)上級變電站調(diào)控單元執(zhí)行投入電容器或變壓器升檔的調(diào)節(jié)策略，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器升檔策略；當(dāng)上一級變電站調(diào)控單元執(zhí)行切除電容器或變壓器降檔的調(diào)節(jié)策略，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器降檔策略。 與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是I、本發(fā)明提出的三個分級目標(biāo)，即關(guān)口區(qū)域變電站電壓合格控制、關(guān)口功率因數(shù)控制、變電站內(nèi)無功控制，每級控制目標(biāo)都以之前控制目標(biāo)的實現(xiàn)為前提，較傳統(tǒng)的VQC無功電壓軟件而言，不僅具有全局性，滿足地級調(diào)度和縣級調(diào)度進行電壓無功聯(lián)合協(xié)調(diào)控制的需求，同時滿足電網(wǎng)電壓合格的重要性 > 全局無功優(yōu)化的重要性 > 局部無功優(yōu)化的重要性的原則性需求，每級控制目標(biāo)都以之前控制目標(biāo)的實現(xiàn)為前提，保證控制目標(biāo)的分級控制。2、本發(fā)明對改進九域圖的區(qū)域劃分進行了二次調(diào)整，將改進九域圖重新劃分為六大類區(qū)域，即主投區(qū)域(優(yōu)先投入電容器區(qū)域)、備投區(qū)域(次優(yōu)投入電容器區(qū)域)、主切區(qū)域(優(yōu)先切除電容器區(qū)域)、備切區(qū)域(次優(yōu)切除電容器區(qū)域)、候切區(qū)域(次優(yōu)切除電容器區(qū)域)、調(diào)檔區(qū)域(僅執(zhí)行調(diào)檔策略區(qū)域)，形成了新改進九域圖。這種劃分原則不但考慮了調(diào)控單元電壓無功所處區(qū)域，更結(jié)合考慮了調(diào)控單元電容器投切和變壓器檔位調(diào)節(jié)資源的情況及其對電壓、無功調(diào)控效果，形成了局部優(yōu)先和局部次優(yōu)的調(diào)節(jié)方案，為全局電壓無功優(yōu)化提供了基礎(chǔ)保障。3、本發(fā)明采用了對于面向多目標(biāo)的協(xié)調(diào)控制方法，體現(xiàn)在組合策略的形成上首先，變電站緊急強切電容器控制是變電站運行規(guī)程的要求優(yōu)先執(zhí)行；其次，在組合電容器調(diào)節(jié)策略的形成上，分步實時估算適合的組合方案，按電壓合格、關(guān)口功率因數(shù)與局部無功水平同時滿足為控制目標(biāo)，無法實現(xiàn)則降低標(biāo)準(zhǔn)以電壓合格、關(guān)口功率因數(shù)為控制目標(biāo)，仍無法實現(xiàn)繼續(xù)降低標(biāo)準(zhǔn)僅以電壓合格為控制目標(biāo)；最后，執(zhí)行組合調(diào)檔策略。該協(xié)調(diào)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)多目標(biāo)的分級控制，避免出現(xiàn)無同時滿足三級控制目標(biāo)解存在而無法給出組合協(xié)調(diào)控制策略的情況，具有可根據(jù)電網(wǎng)實際運行情況以目標(biāo)的分級實現(xiàn)為指導(dǎo)提出可行方案的優(yōu)點。4、本發(fā)明組合變壓器檔位調(diào)節(jié)策略是電壓合格控制的重要組成部分，堅持電壓的分層調(diào)節(jié)，上級調(diào)節(jié)優(yōu)先，具有避免上下兩級間同向調(diào)節(jié)措施產(chǎn)生效果的疊加到的優(yōu)點。5、在提高關(guān)口區(qū)域內(nèi)所有電容器資源利用率方面，選擇在組合協(xié)調(diào)控制的過程中，借助使用時間先后以及容量大小兩項指標(biāo)，實時篩選適合動作的電容器資源，具有能夠充分利用所有電容器資源的優(yōu)點。6、通過對調(diào)控單元電容器投入的無功限值(電容器投入后調(diào)控單元無功倒送容量不得超過該限值)和調(diào)控單元強行切除電容器的無功倒送限值(調(diào)控單元無功倒送超過該限值必須強制執(zhí)行切除電容器的操作)的差別設(shè)置，允許變電站內(nèi)無功存在一定的波動空間，具有避免站內(nèi)的電容器不斷投切的震蕩現(xiàn)象的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明提供的AVQC (無功電壓優(yōu)化自動控制)關(guān)口區(qū)域結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明提供的AVQC新改進九域圖及其區(qū)域分類示意圖；圖3是本發(fā)明提供的AVQC協(xié)調(diào)控制方法流程圖；圖4是本發(fā)明提供的AVQC組合協(xié)調(diào)控制方案形成過程詳細(xì)圖解。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是全局電壓無功控制的AVQC，本著分層分區(qū)、就地補償?shù)脑瓌t，與上級調(diào)度進行電壓、無功的協(xié)調(diào)控制，在保證各級電壓水平的前提下，實現(xiàn)區(qū)域無功的就地平衡，從而降低網(wǎng)絡(luò)有功損耗，提高用電效率。本發(fā)明提供的AVQC協(xié)調(diào)控制方法流程如圖3所示，該方法包括下述步驟A、對縣調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行實時拓?fù)浞治?，根?jù)實際情況并將其分成若干個關(guān)口區(qū)域，各關(guān)口區(qū)域內(nèi)包含下級電網(wǎng)的若干個調(diào)控單元；AVQC的三級控制目標(biāo)目前要求地級調(diào)度自動化系統(tǒng)和縣級調(diào)度自動化系統(tǒng)實現(xiàn)對上、下級電網(wǎng)的無功電壓聯(lián)合控制，實際情況是在無功功率方面，上級調(diào)度只能獲得兩極電網(wǎng)間的交換功率及下級電網(wǎng)的無功調(diào)節(jié)能力的相關(guān)數(shù)據(jù)，在電壓水平方面，上級調(diào)度無法觀測下級電網(wǎng)的電壓情況，造成上、下級調(diào)度系統(tǒng)在協(xié)調(diào)控制的過程中，地調(diào)僅考慮上、下級電網(wǎng)交換功率的限制而形成無功電壓實時優(yōu)化指導(dǎo)方案，無法顧及下級電網(wǎng)的電壓狀況，而電壓水平是電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要指標(biāo)，因此下級調(diào)度自動化系統(tǒng)必須在配合上級電網(wǎng)進行功率調(diào)節(jié)的同時主動調(diào)整區(qū)域內(nèi)電壓水平，然后才能考慮為進一步降低區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)損耗而優(yōu)化下級電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)局部無功功率水平。上級電網(wǎng)下發(fā)的針對交換功率的調(diào)節(jié)指標(biāo)是以功率因數(shù)上、下限的形式給出的，其原因在于對上級電網(wǎng)來說，在下級配電網(wǎng)吸收有功功率一定的情況下，無功功率消耗越少則功率因數(shù)越高，這不僅實現(xiàn)了對上級電網(wǎng)電壓水平的支撐，同時可縮小上級電網(wǎng)相鄰節(jié)點間功率因數(shù)的差值，降低上級電網(wǎng)功率損耗，從而有助于上級電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。所需電能完全由上級電網(wǎng)直接供給；縣調(diào)下級電網(wǎng)呈輻射狀結(jié)構(gòu)，在上級電網(wǎng)220KV等級變電站的35KV、110KV出線側(cè)設(shè)立關(guān)口，分別往下拓?fù)?，可獲得相互獨立的若干區(qū)域，名為關(guān)口區(qū)域，流通于關(guān)口的交換功率即關(guān)口區(qū)域吸收的總功率，關(guān)口區(qū)域結(jié)構(gòu)圖如圖I所示。本發(fā)明提供了下級電網(wǎng)在與上級電網(wǎng)實現(xiàn)無功電壓協(xié)調(diào)控制時的三級控制目標(biāo)區(qū)域電壓水平作為一級控制目標(biāo)，區(qū)域關(guān)口功率因數(shù)作為二級控制目標(biāo)，區(qū)域變電站內(nèi)無功功率作為三級控制目標(biāo)，根據(jù)電網(wǎng)電壓合格的重要性 > 全局無功優(yōu)化的重要性 > 局部無功優(yōu)化的重要性的原則，每級控制目標(biāo)都以之前控制目標(biāo)的實現(xiàn)為前提，保證控制目標(biāo)的分級控制。I、關(guān)口區(qū)域變電站電壓控制目標(biāo)
關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)的電壓要求控制在預(yù)警上限和預(yù)警下限之間，這也是AVQC的一級控制目標(biāo)。預(yù)警上限和預(yù)警下限指的是地級調(diào)度每季度給縣級調(diào)度下發(fā)電壓合格指標(biāo)，縣級調(diào)度在此區(qū)間內(nèi)設(shè)定每個變電站母線電壓的上、下限以及理想上、下限值，預(yù)警上限位于上限與理想上限之間，一般取其中間值，預(yù)警下限位于下限與理想下限之間，同樣一般取其中間值II、關(guān)口功率因數(shù)控制目標(biāo)地調(diào)實時下發(fā)給縣調(diào)的關(guān)口功率因數(shù)調(diào)節(jié)上限Cospnwx和下限Cos^mm即為AVQC的二級控制目標(biāo)。為了更直接地利用區(qū)域內(nèi)可調(diào)控的電容器資源，AVQC在計算過程中，將功率因數(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為無功功率指標(biāo)，具體方式如下 有功功率是從上級電網(wǎng)流向下級電網(wǎng)，而無功功率則不然,用電負(fù)荷特性對其影響較大。例如在實際配電網(wǎng)絡(luò)中，白天高峰時段關(guān)口無功功率由地調(diào)流向縣調(diào)，可能出現(xiàn)關(guān)口功率因數(shù)偏小，電力網(wǎng)絡(luò)中電壓水平偏低的現(xiàn)象，需要縣調(diào)系統(tǒng)及時就地進行無功補償；而到晚上，關(guān)口的無功功率流向相反，有出現(xiàn)倒送的情況，造成電力網(wǎng)絡(luò)中電壓水平過高，需要縣調(diào)系統(tǒng)及時切除電容器，協(xié)助系統(tǒng)及時消納過剩的無功。關(guān)口功率因數(shù)eQSP、關(guān)口無功功率Q和關(guān)口有功功率P的換算方式根據(jù)關(guān)口無功的流動方向的不同，具有一定的差異。當(dāng)關(guān)口無功功率倒送時，關(guān)口功率因數(shù)為負(fù)值，關(guān)口功率因數(shù)和關(guān)口無功功率Q用下述①和②式表示
cosφ = 2 - (P' /(./> + O'))! 2①.
Q = P*(I -(2 -οοΒφ)2)1'21οο&φ②.當(dāng)關(guān)口無功功率未倒送時，關(guān)口功率因數(shù)為正值，關(guān)口功率因數(shù)cos爐和關(guān)口無功
功率Q用下述③和④式表示
cos^ = (/>: /(P2 +Q2 ))1 2
0 = />*(l-cosi 2)I,2/cos^④;根據(jù)關(guān)口功率因數(shù)上限值cgsAm、下限值COS^jmm及關(guān)口有功功率P獲得關(guān)口無功功率的上限值Qmax和下限值Qmax，關(guān)口無功功率平均值即中間值為Qmid。III、變電站內(nèi)無功控制目標(biāo)關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)的調(diào)控單元[I]無功的最佳位置是在改進九域圖[I]的中間位置，因為無功功率處在該區(qū)域是，局部網(wǎng)損最小，這也是AVQC的第三級控制目標(biāo)。B、確定各關(guān)口區(qū)域內(nèi)每個調(diào)控單元運行在AVQC改進九域圖中的位置，形成調(diào)控單元的電容器和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略，進而形成調(diào)控單元的最優(yōu)和次優(yōu)調(diào)節(jié)方案；(I) AVQC系統(tǒng)中調(diào)控單元的區(qū)域劃分AVQC的無功電壓調(diào)節(jié)資源即關(guān)口區(qū)域內(nèi)所有調(diào)控單元的電容器投、切資源及有載調(diào)壓變壓器的檔位調(diào)節(jié)資源。本發(fā)明在改進九域圖的區(qū)域劃分基礎(chǔ)上，結(jié)合考慮調(diào)控單元調(diào)控資源的情況及其調(diào)節(jié)效果，將其改進九域圖重新劃分為六大類區(qū)域，提出來新改進九域圖，如圖2所示，六大類區(qū)域包括主投區(qū)域、備投區(qū)域、主切區(qū)域、備切區(qū)域、候切區(qū)域和調(diào)檔區(qū)域。其中，在判斷調(diào)控單元是否具有可投入電容器資源時，增加對調(diào)控單元電容器投入的無功限值(電容器投入后調(diào)控單元無功倒送容量不得超過該限值)的設(shè)置，且和調(diào)控單元強行切除電容器的無功倒送限值(調(diào)控單元無功倒送超過該限值必須強制執(zhí)行切除電容器的操作)有所差別。如調(diào)控單元電容器投入的無功限值設(shè)置為40%，無功倒送強切上限設(shè)置為50%，那么估算投入后將導(dǎo)致調(diào)控單元無功倒送超40%的電容器將不作為可投入電容器資源，而當(dāng)調(diào)控單元無功倒送超過50%時將強行切除處于投入狀態(tài)的電容器資源。如此允許變電站內(nèi)無功存在一定的波動空間，可避免出現(xiàn)站內(nèi)電容器不斷投切的震蕩現(xiàn)象。主投區(qū)域(優(yōu)先投入電容器區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖2中的I區(qū)和2區(qū)。其中處在I區(qū)的調(diào)控單元，電壓低于預(yù)警下限值且吸收較多無功，因此投入電容器是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，升高變壓器檔位是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案；處在2區(qū)的調(diào)控單元，電壓正常但吸收較多無功，變壓器可降檔，因此先投入電容器后降檔是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，不調(diào)節(jié)維持電壓的正常水平則是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案?！?br> 備投區(qū)域(次優(yōu)投入電容器區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖2中的3區(qū)。處在3區(qū)的調(diào)控單元，電壓無功水平都處于最佳區(qū)域，具有可投入的電容器資源，變壓器可降檔，不調(diào)節(jié)維持電壓和無功的正常水平是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，先投入電容器后降檔則是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案。主切區(qū)域(優(yōu)先切除電容器區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖2中的4區(qū)。處在4區(qū)的調(diào)控單元，電壓高于預(yù)警上限值且吸收較少無功，因此切除電容器是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，降低變壓器檔位是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案。備切區(qū)域(次優(yōu)切除電容器區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖2中的5區(qū)和6區(qū)。處在5區(qū)的調(diào)控單元，電壓正常，吸收的無功處于正常偏少未超過無功倒送上限的范圍內(nèi)，具有可切除電容器資源和變壓器升檔資源，不調(diào)節(jié)是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，先切電容器后升檔是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案。處在6區(qū)的調(diào)控單元，電壓高于預(yù)警上限值，吸收的無功處于正常范圍內(nèi)，具有可切除電容器資源和變壓器降檔資源，降低檔位是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，切除電容器是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案。候切區(qū)域(次優(yōu)切除電容器區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖2中的3區(qū)。處在3區(qū)的調(diào)控單元，電壓正常，吸收的無功也處于正常范圍內(nèi)，但具有可切除的電容器資源，變壓器可升檔，因此不調(diào)節(jié)維持電壓和無功的正常水平是兼顧一級電壓控制目標(biāo)和三級局部無功控制目標(biāo)的最優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案，先切除電容器后升檔則是僅滿足一級電壓控制目標(biāo)的次優(yōu)單元調(diào)節(jié)方案。調(diào)檔區(qū)域(僅執(zhí)行調(diào)檔策略區(qū)域)對應(yīng)改進九域圖中的7、8、9區(qū)。處在7區(qū)的調(diào)控單元電壓偏高，無功處于正常范圍，僅進行變壓器降檔的操作；處在8、9區(qū)的調(diào)控單元電壓偏低，無功偏高，僅進行變壓器升檔操作。C、各關(guān)口區(qū)域根據(jù)電容器和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略形成組合協(xié)調(diào)控制方案。
組合協(xié)調(diào)控制方案總共包含3步，保證電力系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)上實現(xiàn)三級調(diào)控目標(biāo)。AVQC組合協(xié)調(diào)控制方案形成過程詳細(xì)圖解如圖4所示，圖中，Q為關(guān)口無功功率估計值，Qmax、Qmin分別為關(guān)口無功功率調(diào)節(jié)上限、下限，Qmid為Qmax和Qmin的中間值，q為可投入、可切除電容器的額定無功；“主切數(shù)組”是對同一關(guān)口區(qū)域內(nèi)且電壓、無功位于新改進九域圖“主切區(qū)域”的調(diào)控單元，先按可切除電容器的上一次動作時間先后排序，上次動作時間差不多的按容量大小進行排序，其余“備切數(shù)組”、“候切數(shù)組”、“主投數(shù)組”、“備投數(shù)組”排序方法相同，其調(diào)控單元分別位于“備切區(qū)域”、“候切區(qū)域”、“主投區(qū)域”、“備投區(qū)域”。I)變電站緊急強切電容器控制對單個變電站而言，其無功倒送容量不得超過規(guī)定限值，否則影響變電站的安全穩(wěn)定運行也不符合變電站運行規(guī)程。因此，對于無功倒送超過規(guī)定限制的變電站調(diào)控單元執(zhí)行強行切除電容器的操作。2)組合電容器投、切策略對于滿足三級調(diào)控目標(biāo)，先形成組合電容器調(diào)節(jié)方案。 a、尋求最優(yōu)方案的組合(考慮電壓-區(qū)域無功)以滿足關(guān)口功率因數(shù)在上下限范圍內(nèi)；b、若步驟a無法滿足關(guān)口功率因數(shù)要求，則執(zhí)行第二步尋求最優(yōu)方案(考慮電壓-區(qū)域無功)-次優(yōu)方案(考慮電壓)的組合；C、若步驟b還是無法滿足關(guān)口功率因數(shù)的要求，在所有方案中選取一個執(zhí)行，使得調(diào)節(jié)后關(guān)口無功功率Q最接近Qmid。3)組合變壓器檔位調(diào)節(jié)策略對于滿足三級控制目標(biāo)，繼續(xù)執(zhí)行組合變壓器檔位調(diào)節(jié)方案。對于滿足三級控制目標(biāo)，繼續(xù)執(zhí)行組合變壓器檔位調(diào)節(jié)方案。對第2)步后，未執(zhí)行電容器投切措施而電壓高于預(yù)警上限值或低于預(yù)警下限值的調(diào)控單元執(zhí)行相應(yīng)的升、將檔措施。期間遵循電壓等級高的上級變壓器檔位優(yōu)先調(diào)節(jié)的原則當(dāng)上級變電站調(diào)控單元執(zhí)行了投入電容器或變壓器升檔的調(diào)節(jié)措施，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器升檔策略；當(dāng)上一級變電站調(diào)控單元執(zhí)行了切除電容器或變壓器降檔的調(diào)節(jié)措施，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器降檔策略，以此避免上下兩級間同向調(diào)節(jié)措施產(chǎn)生效果的疊加。本發(fā)明面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，不僅具有全局性，為了滿足地級調(diào)度和縣級調(diào)度進行電壓無功聯(lián)合協(xié)調(diào)控制的需求，同時滿足電網(wǎng)電壓合格的重要性 > 全局無功優(yōu)化的重要性 > 局部無功優(yōu)化的重要性的原則性需求，提出的三個分級目標(biāo)，即關(guān)口區(qū)域變電站電壓合格控制、關(guān)口功率因數(shù)控制、變電站內(nèi)無功控制，每級控制目標(biāo)都以之前控制目標(biāo)的實現(xiàn)為前提，保證控制目標(biāo)的分級控制。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 A、對縣調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行實時拓?fù)浞治觯鶕?jù)實際情況將其分成若干個關(guān)口區(qū)域，各關(guān)口區(qū)域內(nèi)包含下級電網(wǎng)的若干個調(diào)控單元； B、確定各關(guān)口區(qū)域內(nèi)每個調(diào)控單元運行在AVQC改進九域圖中的位置，形成調(diào)控單元的電容器投切和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略，進而形成調(diào)控單元的最優(yōu)和次優(yōu)調(diào)節(jié)方案； C、所述各關(guān)口區(qū)域根據(jù)全局電壓無功控制需要形成調(diào)控單元組合協(xié)調(diào)控制方案。
2.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述方法在無功電壓協(xié)調(diào)控制時達到的三級控制目標(biāo)包括關(guān)口區(qū)域變電站電壓控制目標(biāo)、關(guān)口功率因數(shù)控制目標(biāo)和關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)無功控制目標(biāo)。
3.如權(quán)利要求2所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)母線電壓控制在預(yù)警上限和預(yù)警下限之間，所述關(guān)口區(qū)域變電站電壓控制目標(biāo)即為AVQC的一級控制目標(biāo)。
4.如權(quán)利要求2所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述關(guān)口功率因數(shù)的上限cos爐max和下限Cosim即為AVQC的二級控制目標(biāo)。
5.如權(quán)利要求4所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，在所述AVQC計算過程中，將功率因數(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為無功功率指標(biāo)；當(dāng)關(guān)口無功功率倒送時，關(guān)口功率因數(shù)為負(fù)值，關(guān)口功率因數(shù)COS^和關(guān)口無功功率Q用下述①和②式表示 當(dāng)關(guān)口無功功率未倒送時，關(guān)口功率因數(shù)為正值，關(guān)口功率因數(shù)COS ￠7和關(guān)口無功功率Q用下述③和④式表示 根據(jù)關(guān)口功率因數(shù)上限值COSPmax、下限值關(guān)口有功功率P獲得關(guān)口無功功率的上限值Qmax和下限值Qmax，關(guān)口無功功率平均值即中間值為Qmid。
6.如權(quán)利要求2所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述關(guān)口區(qū)域變電站內(nèi)無功控制目標(biāo)即為AVQC的三級控制目標(biāo)。
7.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟B中，所述改進九域圖包括主投區(qū)域、備投區(qū)域、主切區(qū)域、備切區(qū)域、候切區(qū)域和調(diào)檔區(qū)域六種。
8.如權(quán)利要求2所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述主投區(qū)域為優(yōu)先投入電容器區(qū)域；所述備投區(qū)域為次優(yōu)投入電容器區(qū)域；所述主切區(qū)域為優(yōu)先切除電容器區(qū)域；所述備切區(qū)域為次優(yōu)切除電容器區(qū)域；所述候切區(qū)域為次優(yōu)切除電容器區(qū)域；所述調(diào)檔區(qū)域為調(diào)整變壓器檔位區(qū)域。
9.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟C中，所述形成組合協(xié)調(diào)控制方案包括下述步驟 I)變電站調(diào)控單元強行切除電容器操作；2)執(zhí)行組合電容器投、切策略； 3)執(zhí)行變壓器檔位調(diào)節(jié)策略。
10.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟I)中，對單個變電站調(diào)控單元，其無功倒送容量不得超過規(guī)定限值；對于無功倒送超過規(guī)定限值的變電站調(diào)控單元執(zhí)行強行切除電容器的操作。
11.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，執(zhí)行組合電容器調(diào)節(jié)策略包括下述步驟 a、尋求最優(yōu)方案的組合滿足關(guān)口功率因數(shù)在上下限范圍內(nèi)； b、若步驟a無法滿足關(guān)口功率因數(shù)要求，則執(zhí)行最優(yōu)方案-次優(yōu)方案的組合； C、若步驟b無法滿足關(guān)口功率因數(shù)的要求，在關(guān)口區(qū)域內(nèi)所有調(diào)控單元方案中選取一個執(zhí)行，使得調(diào)節(jié)后關(guān)口無功功率Q最接近Qmid。
12.如權(quán)利要求I所述的面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述步驟3)中，未執(zhí)行電容器投切策略而電壓高于預(yù)警上限值或低于預(yù)警下限值的調(diào)控單元執(zhí)行相應(yīng)的升、降檔措施； 執(zhí)行相應(yīng)的升、降檔措施時遵循電壓等級高的上級變壓器檔位優(yōu)先調(diào)節(jié)的原則當(dāng)上級變電站調(diào)控單元執(zhí)行投入電容器或變壓器升檔的調(diào)節(jié)策略，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器升檔策略；當(dāng)上一級變電站調(diào)控單元執(zhí)行切除電容器或變壓器降檔的調(diào)節(jié)策略，則下一級變電站與之相連的調(diào)控單元不產(chǎn)生變壓器降檔策略。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種面向多級目標(biāo)的配網(wǎng)全局電壓無功協(xié)調(diào)控制方法，包括下述步驟A、對縣調(diào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行實時拓?fù)浞治觯鶕?jù)實際情況將其分成若干個關(guān)口區(qū)域，各關(guān)口區(qū)域內(nèi)包含下級電網(wǎng)的若干個調(diào)控單元；B、確定各關(guān)口區(qū)域內(nèi)每個調(diào)控單元運行在AVQC改進九域圖中的位置，形成調(diào)控單元的電容器和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略，進而形成調(diào)控單元的最優(yōu)和次優(yōu)調(diào)節(jié)方案；C、各關(guān)口區(qū)域根據(jù)電容器和變壓器檔位調(diào)節(jié)策略形成組合協(xié)調(diào)控制方案。該方法采用面向多級控制目標(biāo)的分層分區(qū)電壓無功控制策略，在滿足所轄區(qū)域內(nèi)電壓無功控制要求的同時，配合和滿足上級電網(wǎng)的電壓無功控制要求，實現(xiàn)上級和下級電網(wǎng)電壓無功的協(xié)調(diào)控制，優(yōu)化整個電網(wǎng)的電壓無功運行水平。
文檔編號H02J3/18GK102820661SQ20121029473
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者徐石明, 李延滿, 蘇義榮, 謝琳, 曹志剛, 陳楷, 吳永軼, 王春寧, 吳俊興, 張曉燕, 韋磊, 季遠(yuǎn), 朱紅, 龍禹, 陳庭記 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司南京供電公司, 國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司