專利名稱：智能自動電壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種電網(wǎng)控制系統(tǒng)，具體地說是ー種以電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，線路損耗和電壓穩(wěn)定裕度三個指標同時抵達最好狀態(tài)為目標控制的智能自動電壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)，力爭實現(xiàn)電網(wǎng)技術(shù)上的信息化、自動化、數(shù)字化、互動化，在保證供電安全、可靠和優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，進ー步實現(xiàn)清潔、高效、經(jīng)濟、環(huán)保、互動的目標。因此，智能AVC是我國智能電網(wǎng)建設(shè)不可缺少的重要組成部分。智能AVC除具有智能電網(wǎng)基本特點外，還具有無功優(yōu)化的特征自動實現(xiàn)電網(wǎng)無功優(yōu)化運行。電網(wǎng)中的各個(發(fā)電廠、輸電線路、降壓變壓器與用電企業(yè))元件都做到無功就地平衡。輸電線路與聯(lián)絡(luò)變壓器中只通過最少量的無功。傳統(tǒng)的AVC —代、AVC ニ代僅僅是以電壓質(zhì)量合格為目標，并沒有實現(xiàn)真正意義上·的全網(wǎng)無功優(yōu)化。
發(fā)明內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)的AVC —代和AVC ニ代存在的問題，本實用新型的目的是提供ー種智能自動電壓控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)以電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，線路損耗和電壓穩(wěn)定裕度三個指標同時抵達最好狀態(tài)為目標控制，采取外掛式方式，獨立于SCADA/EMS系統(tǒng)，建立獨立的圖形、模型和參數(shù)庫，與SCADA/EMS系統(tǒng)接ロ，從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取設(shè)備參數(shù)和實時數(shù)據(jù)進行在線拓撲分析和優(yōu)化計算，利用SCADA/EMS系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)功能對電容器(電抗器)等無功設(shè)備的自動投切、主變分接頭的自動升降及發(fā)電機無功出力的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對所管理控制的整個電網(wǎng)區(qū)域進行無功優(yōu)化、柔性控制及自愈功能。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的ー種智能自動電壓控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括維護工作站、地調(diào)控制工作站、計算服務(wù)器、監(jiān)視工作站和Web服務(wù)器，所述地調(diào)控制工作站與SCADA服務(wù)器連接并實時采集主網(wǎng)數(shù)據(jù)；維護工作站通過人機界面完成操作維護記錄；計算服務(wù)器從主網(wǎng)EMS系統(tǒng)獲取完整的地區(qū)電網(wǎng)模型，并對整個地區(qū)電網(wǎng)進行無功電壓的計算，生成控制策略；監(jiān)視工作站提供系統(tǒng)的運行狀態(tài)查詢、日志查詢和運行控制；Web服務(wù)器通過正向隔離裝置將計算服務(wù)器的計算數(shù)據(jù)和報表進行發(fā)布。本實用新型中，電網(wǎng)自動無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)采用分層式，即將電網(wǎng)的區(qū)域無功優(yōu)化系統(tǒng)進行兩層統(tǒng)ー運行管理。全網(wǎng)的無功補償和調(diào)壓設(shè)備根據(jù)設(shè)備歸屬、管理歸屬、運行歸屬設(shè)置兩層區(qū)域無功優(yōu)化系統(tǒng)，即地區(qū)無功優(yōu)化系統(tǒng)和縣級無功優(yōu)化系統(tǒng)。本系統(tǒng)采取外掛式方式，地區(qū)電網(wǎng)無功電壓自動控制系統(tǒng)獨立于SCADA/EMS系統(tǒng)，建立獨立的圖形、模型和參數(shù)庫，與SCADA/EMS系統(tǒng)接ロ，從SCADA/EMS系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)(設(shè)備參數(shù)和實時數(shù)據(jù))進行在線拓撲分析和優(yōu)化計算，利用SCADA/EMS系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)功能實現(xiàn)對電容器(電抗器)等無功設(shè)備的自動投切、主變分接頭的自動升降及發(fā)電機無功出力的調(diào)節(jié)。為獲取電網(wǎng)的實時狀態(tài)信息，區(qū)域無功優(yōu)化系統(tǒng)與SCADA/EMS系統(tǒng)建立滿足規(guī)約的數(shù)據(jù)交換接ロ，建立專門的無功優(yōu)化控制系統(tǒng)。地調(diào)主站AVC通過與地調(diào)SCADA系統(tǒng)接ロ實時采集主網(wǎng)數(shù)據(jù)，區(qū)域無功優(yōu)化系統(tǒng)主站從地區(qū)調(diào)度SCADA系統(tǒng)接收實時數(shù)據(jù)進行在線分析和計算，對所管理控制的整個電網(wǎng)區(qū)域進行無功優(yōu)化，利用SCADA系統(tǒng)的遙控、遙調(diào)對變電站的設(shè)備進行自動控制。本實用新型中，維護工作站主要運行AVC的維護人機界面，完成各種操作維護記錄。系統(tǒng)設(shè)置2臺AVC計算服務(wù)器作為雙機熱備用?？刂品?wù)器安裝運行在調(diào)度中心，從EMS系統(tǒng)獲取完整的地區(qū)電網(wǎng)模型，對整個地區(qū)電網(wǎng)進行無功電壓的計算，生成控制策略。計算服務(wù)器為雙機熱備用運行，當主機由于故障退出運行時，備機自動切為主機。采用主備方式時，備機只計算而不控制，用戶可以在備機上查詢各種計算結(jié)果。監(jiān)視工作站同時提供AVC系統(tǒng)的運行狀態(tài)查詢、日志查詢和運行控制等功能，安裝在調(diào)度中心或監(jiān)控中心。WEB發(fā)布服務(wù)器通過正向隔離裝置，將AVC計算數(shù)據(jù)和報表發(fā)布給各管理科室使用。智能AVC系統(tǒng)利用用戶在EMS系統(tǒng)中建立的電網(wǎng)模型和SCADA采集的實時數(shù)據(jù)，進行分析計算，形成的控制命令通過SCADA的下行功能，完成對一次設(shè)備的閉環(huán)控制。SCADA遙測、遙信數(shù)據(jù)通過調(diào)度主站的SCADA系統(tǒng)，以標準的104規(guī)約方式傳入智能AVC系統(tǒng)，智能AVC系統(tǒng)生成的控制指令，可以通過SCADA系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)，也可以直接通過104規(guī)約發(fā)送到集控站或變電站。主站SCADA系統(tǒng)軟件的接ロ要滿足AVC系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。本實用新型支持電網(wǎng)模型和運行信息、歷史數(shù)據(jù)導出，支持將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到MIS網(wǎng)供查詢，支持第三方系統(tǒng)的接ロ調(diào)用。同時滿足電網(wǎng)無功電壓管理平臺所需數(shù)據(jù)需求，將平臺所需收據(jù)鏡像到WEB服務(wù)器。本實用新型采用標準化數(shù)據(jù)接ロ。智能AVC系統(tǒng)遵循IEC61970標準設(shè)計和以滿足公共信息模型(CM)為標準的電網(wǎng)數(shù)據(jù)導入。SVG圖形導入工作，以及獨立的建模功能。以此來適應于不同的EMS系統(tǒng)的接ロ。采用標準基于CIM61970模式獲取數(shù)據(jù)和圖形，智能AVC系統(tǒng)本身提供建模工具；也可以通過轉(zhuǎn)換EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件獲取參數(shù)，智能AVC系統(tǒng)可以周期性的直接獲取SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。本實用新型改進遺傳算法。簡單遺傳算法速度較慢，容易陷于局部最優(yōu)，智能AVC系統(tǒng)中使用了改進遺傳算法，可以更方便的處理多目標函數(shù)，在處理控制變量和約束條件上也比較靈活，可以根據(jù)需要進行定制。本實用新型以電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，線路損耗和電壓穩(wěn)定裕度三個指標同時抵達最好狀態(tài)為目標控制，采取外掛式方式，獨立于SCADA/EMS系統(tǒng)，建立獨立的圖形、模型和參數(shù)庫，實現(xiàn)對所管理控制的整個電網(wǎng)區(qū)域進行無功優(yōu)化、柔性控制及自愈功能。采用本實用新型有以下優(yōu)點I、提高了電壓質(zhì)量。2、減少遠距離輸送無功功率而引起的電能損耗、節(jié)能減排。3、減輕了電網(wǎng)監(jiān)控值班人員勞動強度，實現(xiàn)全網(wǎng)電壓無功實時控制。4、提供了完善的無功電壓管理功能，為嚴格執(zhí)行調(diào)度與監(jiān)控制度提供保障。5、增強了發(fā)、供、用三方的互助合作能力，實現(xiàn)真正意義上的全網(wǎng)無功優(yōu)化控制。6、采用信息化控制技術(shù)，提高電網(wǎng)智能化運行水平。[0024]本實用新型優(yōu)化電網(wǎng)運行狀態(tài)，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，優(yōu)化配置資源，提高設(shè)備利用率。從而保證了電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠性，直接和間接經(jīng)濟效益顯著。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種本實用新型所述的智能自動電壓控制系統(tǒng)，見圖1，該系統(tǒng)包括維護工作站
I、地調(diào)控制工作站2、計算服務(wù)器3、監(jiān)視工作站4和Web服務(wù)器5，地調(diào)控制工作站2與SCADA服務(wù)器6連接并實時采集主網(wǎng)數(shù)據(jù)；維護工作站I通過人機界面完成操作維護記錄；計算服務(wù)器3從電網(wǎng)EMS系統(tǒng)獲取完整的地區(qū)電網(wǎng)模型，并對整個地區(qū)電網(wǎng)進行無功電壓的計算，生成控制策略；監(jiān)視工作站4提供系統(tǒng)的運行狀態(tài)查詢、日志查詢和運行控制；Web服務(wù)器5通過正向隔離裝置將計算服務(wù)器3的計算數(shù)據(jù)和報表進行發(fā)布?！ぴ撓到y(tǒng)設(shè)有備計算服務(wù)器31，計算服務(wù)器3與備計算服務(wù)器31為雙機熱備用運行，在計算服務(wù)器3由于故障退出運行時，備計算服務(wù)器31自動切為運行。地調(diào)控制工作站2安裝在調(diào)度中心。監(jiān)視工作站4安裝在調(diào)度中心或監(jiān)控中心。本實用新型可以通過地調(diào)主站、縣調(diào)子站合理配合，實現(xiàn)電網(wǎng)階梯式控制。從地調(diào)SCADA系統(tǒng)接收實時數(shù)據(jù)進行在線拓撲分析和計算，從全網(wǎng)角度進行無功電壓優(yōu)化，并綜合縣調(diào)提供的無功調(diào)節(jié)能力，給縣調(diào)下達合理的期望指標。縣調(diào)SCADA系統(tǒng)接收實時數(shù)據(jù)進行在線拓撲分析和計算，從全網(wǎng)角度，在考慮地調(diào)下達的指標情況下進行電壓無功優(yōu)化；井根據(jù)縣調(diào)當前電網(wǎng)情況，給地調(diào)上傳縣調(diào)的無功調(diào)節(jié)能力。由EMS形成的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)，在讀入智能AVC系統(tǒng)前需要進行數(shù)據(jù)檢測，其任務(wù)是確認當前形成的電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)文件是否適合進入智能AVC系統(tǒng)進行系列計算。檢測內(nèi)容具體包括以下幾點(I)電網(wǎng)基本數(shù)據(jù)檢查，對電網(wǎng)基本信息如狀態(tài)估計的量測合格率等數(shù)據(jù)根據(jù)電網(wǎng)運行經(jīng)驗來設(shè)置其有效數(shù)據(jù)范圍以確認其合法性。(2)比較當前數(shù)據(jù)斷面的狀態(tài)估計數(shù)據(jù)和量測值誤差，查看是否出現(xiàn)大面積的數(shù)
據(jù)誤差。(3)狀態(tài)估計的拓撲結(jié)果數(shù)據(jù)檢查，用當前實時數(shù)據(jù)斷面進行初始潮流數(shù)據(jù)檢查，確認是否存在壞數(shù)據(jù)導致潮流計算不出，或存在不合理數(shù)據(jù)導致潮流計算出的運行狀態(tài)有較大誤差。對于檢測出現(xiàn)電網(wǎng)基本信息不合法的數(shù)據(jù)斷面，智能AVC系統(tǒng)不予采用；對于當前數(shù)據(jù)斷面出現(xiàn)畸變數(shù)據(jù)，需要對畸變數(shù)據(jù)進行比較處理，具體做法可以根據(jù)前幾斷面數(shù)據(jù)變化趨勢重新替代畸變數(shù)據(jù)，然后進入下一歩處理；潮流數(shù)據(jù)的預處理，對斷面數(shù)據(jù)的拓撲分析和狀態(tài)估計結(jié)果，首先進行電網(wǎng)拓撲結(jié)果檢查，分別檢查節(jié)點數(shù)據(jù)和支路數(shù)據(jù)的合法性，如有不合法數(shù)據(jù)將進入出錯檢查，當初始數(shù)據(jù)合理時然后進行初始潮流計算，判斷潮流收斂性，否則進入初始潮流誤差檢查；當初始潮流誤差在國標規(guī)定范圍內(nèi)，可以認為該斷面數(shù)據(jù)已經(jīng)合理，可以供AVC軟件讀入計算；如不合理則剔除該斷面數(shù)據(jù)，要求重新獲得當前斷面文件，再進行數(shù)據(jù)處理。本實用新型以電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，線路損耗和電壓穩(wěn)定裕度三個指標同時抵達最好狀態(tài)為目標控制，采取外掛式方式，獨立于SCADA/EMS系統(tǒng)，建立獨立的圖形、模型和參數(shù)庫，實現(xiàn)對所管理控制的整個電網(wǎng)區(qū)域進行無功優(yōu)化、柔性控制及自愈功能。優(yōu)化了電網(wǎng)運 行狀態(tài)，提高了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，優(yōu)化配置資源，提高設(shè)備利用率。從而保證了電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠性，直接和間接經(jīng)濟效益顯著。
權(quán)利要求1.ー種智能自動電壓控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括維護工作站(I)、地調(diào)控制エ作站(2)、計算服務(wù)器(3)、監(jiān)視工作站(4)和Web服務(wù)器(5)，所述地調(diào)控制工作站(2)與SCADA服務(wù)器(6)連接并實時采集主網(wǎng)數(shù)據(jù)；維護工作站(I)通過人機界面完成操作維護記錄；計算服務(wù)器(3)從電網(wǎng)EMS系統(tǒng)獲取完整的地區(qū)電網(wǎng)模型，并對整個地區(qū)電網(wǎng)進行無功電壓的計算，生成控制策略；監(jiān)視工作站(4)提供系統(tǒng)的運行狀態(tài)查詢、日志查詢和運行控制；Web服務(wù)器(5)通過正向隔離裝置將計算服務(wù)器(3)的計算數(shù)據(jù)和報表進行發(fā)布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能自動電壓控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)有備計算服務(wù)器(31)，計算服務(wù)器(3)與備計算服務(wù)器(31)為雙機熱備用運行，在計算服務(wù)器(3)由于故障退出運行時，備計算服務(wù)器(31)自動切為運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能自動電壓控制系統(tǒng)，其特征在于地調(diào)控制工作站(2)安裝在調(diào)度中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能自動電壓控制系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)視工作站(4)安裝在調(diào)度中心或監(jiān)控中心。
專利摘要本實用新型公開了一種智能自動電壓控制系統(tǒng)，包括維護工作站、地調(diào)控制工作站、計算服務(wù)器、監(jiān)視工作站和Web服務(wù)器，所述地調(diào)控制工作站與SCADA服務(wù)器連接并實時采集主網(wǎng)數(shù)據(jù)；維護工作站通過人機界面完成操作維護記錄；計算服務(wù)器從電網(wǎng)EMS系統(tǒng)獲取完整的地區(qū)電網(wǎng)模型，并對整個地區(qū)電網(wǎng)進行無功電壓的計算，生成控制策略；監(jiān)視工作站提供系統(tǒng)的運行狀態(tài)查詢、日志查詢和運行控制；Web服務(wù)器通過正向隔離裝置將計算服務(wù)器的計算數(shù)據(jù)和報表進行發(fā)布。本實用新型以電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，線路損耗和電壓穩(wěn)定裕度三個指標同時抵達最好狀態(tài)為目標控制的系統(tǒng)，從而保證了電力系統(tǒng)的安全運行和供電可靠性，直接和間接經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號H02J13/00GK202503291SQ201220078019
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者許慧中 申請人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院