專利名稱：電力系統(tǒng)無功功率自動(dòng)調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的一種自動(dòng)調(diào)控方法。
現(xiàn)有電力系統(tǒng)的調(diào)控方法為電壓調(diào)整優(yōu)先的方法，即變電站根據(jù)人為給定值對(duì)二次電壓進(jìn)行控制，沒有利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)界面或結(jié)點(diǎn)進(jìn)行無功功率最優(yōu)值計(jì)算及其作為目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)控，而是單純按二次電壓要求調(diào)整無功電源出力和變壓器的變比，這種電壓調(diào)整優(yōu)先的模式達(dá)不到電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電能電壓質(zhì)量的目的，而且容易引起電力系統(tǒng)電壓的崩潰。
本發(fā)明之目的旨在提供一種能利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行無功功率最優(yōu)值計(jì)算并作為目標(biāo)值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控的電力系統(tǒng)無功功率自動(dòng)調(diào)控方法，以達(dá)到電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電能電壓質(zhì)量的目的，防止電力系統(tǒng)的電壓崩潰。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是利用分散安裝在各發(fā)電廠和變電站的計(jì)算機(jī)裝置計(jì)算出能適用于全電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行的各結(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)最優(yōu)值，要點(diǎn)是結(jié)點(diǎn)負(fù)荷無功功率為零即無功功率就地平衡，結(jié)點(diǎn)無功功率動(dòng)態(tài)最優(yōu)值等于與其相連線路無功功率之和的一半，即可向線路兩端等量分配本線路的過剩無功功率，這種可以在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算而滿足全電網(wǎng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行需要的最優(yōu)值作為目標(biāo)值按其與結(jié)點(diǎn)或界面無功功率實(shí)時(shí)值的偏差，實(shí)時(shí)對(duì)變電站電容器或電抗器組控制投切、變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)和對(duì)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)控，使電網(wǎng)各結(jié)點(diǎn)無功功率實(shí)時(shí)值向最優(yōu)值靠攏，最終達(dá)到電力系統(tǒng)無功功率最優(yōu)或接近最優(yōu)運(yùn)行，在電壓不合格時(shí)，還能根據(jù)無功功率潮流的大小和方向，正確區(qū)分電壓不合格的調(diào)度責(zé)任歸屬。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比1、本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)，跟蹤有功潮流變化計(jì)算出結(jié)點(diǎn)無功功率的動(dòng)態(tài)最優(yōu)值。而現(xiàn)有技術(shù)則沒有利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，其無功調(diào)整目標(biāo)值是人為給定值。
2、本發(fā)明利用分散安裝在廠、站的計(jì)算機(jī)裝置，計(jì)算出適合全電網(wǎng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行的動(dòng)態(tài)最優(yōu)值，與現(xiàn)有技術(shù)在調(diào)度中心計(jì)算相比，具有技術(shù)先進(jìn)、簡(jiǎn)單、實(shí)施方便和投資少等優(yōu)點(diǎn)。
3、本發(fā)明的無功功率調(diào)控方法優(yōu)先于現(xiàn)有技術(shù)的電壓調(diào)控方法，它是在結(jié)點(diǎn)無功功率必須滿足目標(biāo)值要求條件下，才允許按二次電壓要求調(diào)整變壓器分接頭，這就保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。而現(xiàn)有技術(shù)的電壓調(diào)整優(yōu)先，不視結(jié)點(diǎn)無功功率的情況，單純按二次電壓要求調(diào)整變壓器變比，因此，有可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電壓崩潰。
4、本發(fā)明控制變電站的一次電壓，而現(xiàn)有技術(shù)控制變壓站的二次電壓。
5、本發(fā)明根據(jù)無功功率潮流方向和電壓上下限繪制了無功電壓限值雙九區(qū)圖，能區(qū)分電壓越限責(zé)任歸屬，適用于電網(wǎng)無功功率商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
6、本發(fā)明使用于發(fā)電廠和變電站，而現(xiàn)有技術(shù)只能用在變電站。
本發(fā)明不僅能滿足變電站無人值守需要，更能同時(shí)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)控制。


圖1為本發(fā)明總流程圖；圖2為現(xiàn)場(chǎng)求無功功率目標(biāo)值流程圖；圖3為無功電壓限值雙九區(qū)圖；圖4為本發(fā)明系統(tǒng)硬件原理圖；圖5為變壓器分接頭動(dòng)作策略和無功電壓越限責(zé)任歸屬圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明參見圖1，本發(fā)明的總流程可分為五個(gè)部分第一部分，開始后，初始化輸入相關(guān)常量，例如線路電阻R、電抗X、電納B等，即輸入計(jì)算結(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)無功功率最優(yōu)值所需的相關(guān)參量，其中包括常量和采集的實(shí)時(shí)量，圖中Q實(shí)為實(shí)時(shí)無功功率，U實(shí)為實(shí)時(shí)電壓，P實(shí)為實(shí)時(shí)有功功率。
第二部分，確定結(jié)點(diǎn)無功功率和電壓上、下限。結(jié)點(diǎn)無功功率上下限是根據(jù)動(dòng)態(tài)最優(yōu)值計(jì)算結(jié)果考慮允許上下波動(dòng)范圍后決定的，例如圖中的0.95Q目——1.05Q目，Q目指無功功率目標(biāo)值，一次電壓上下限可根掘上級(jí)規(guī)定給出，懲罰電壓上下限U上、U下則由相應(yīng)調(diào)度管理郁門決定，圖中U上為變壓器一次電壓上限，U下為變壓器一次電壓下限；第三部分，按結(jié)點(diǎn)無功功率實(shí)時(shí)值與最優(yōu)值即目標(biāo)值的偏差，決策發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的加減和變電站電容器或電抗器組的投切，如果結(jié)點(diǎn)無功功率實(shí)時(shí)值不在允許變化范圍內(nèi)，則需通過試算投切電容器組后的結(jié)點(diǎn)無功功率來決策變電站電容器或電抗器組的投切。圖中0.95Q目指無功功率下限，1.05Q目指無功功率上限，Q′L(C)指電抗或電容的實(shí)際無功功率，QL為電抗器的無功功率，Qc為電容器的無功功率．圖中算式Q實(shí)′≈Q實(shí)±Q′L(C)指試算實(shí)時(shí)無功功率加減投切的電容或電抗器的無功功率，并以此Q′實(shí)是否在Q上、Q下之間；第四部分，是變壓器分接頭動(dòng)作的決策依據(jù)，(參見圖5)，它按接點(diǎn)無功功率送入或送出兩個(gè)方向分為兩個(gè)九區(qū)圖(如圖3所示)，分接頭的動(dòng)作原則是(1)當(dāng)結(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)無功功率在允許變化范圍內(nèi)時(shí)，按變電站二次電壓(即下級(jí)調(diào)度)要求調(diào)整變壓器分接頭；(2)當(dāng)結(jié)點(diǎn)實(shí)際無功功率超出允許范圍時(shí)，則按多用無功功率時(shí)增大變壓器變比降低二次電壓使其少用無功功率，反之則相反處理。第四部分還按結(jié)點(diǎn)無功功率的方向大小和電壓高低區(qū)分電壓越限責(zé)任歸屬。
第五部分，按用戶要求輸出報(bào)表，如電壓責(zé)任歸屬、電壓合格統(tǒng)計(jì)等。
參見圖2，為現(xiàn)場(chǎng)方程式求結(jié)點(diǎn)無功功率最優(yōu)值，開始后初始化輸入相關(guān)常量，例如線路電阻R、電抗X、電納B等，再采集相關(guān)實(shí)時(shí)量，例如有功功率P、母線電壓U等，并按過剩充電功率由本線路兩端等量分擔(dān)原則．求結(jié)點(diǎn)無功功率動(dòng)態(tài)最優(yōu)值。然后又回到采集量做下一次運(yùn)算。圖2中公式為求解節(jié)點(diǎn)有幾條線路連接的無功功率最優(yōu)值的公式。式中符號(hào)意義如下U為母線電壓，B為線路電納，P為線路傳輸有功功率，Pλ為線路自然功率，Sinψ為線路阻抗角的正弦值，ΔQL為母線或線路上所接的并聯(lián)電抗器實(shí)際消耗的無功功率。J=1-n表示1-n條線路。Q介為界面或結(jié)點(diǎn)無功功率最優(yōu)值。
參見圖3無功功率電壓限值圖，無功功率送入(即電網(wǎng)向變壓器送入)，Q下、Q上為計(jì)算的動(dòng)態(tài)無功功率最優(yōu)值乘以允許波動(dòng)系數(shù)后得到，電壓上下限根據(jù)《電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電力管理規(guī)定》給出。
參見圖4，本發(fā)明的系統(tǒng)硬件原理圖．硬件結(jié)構(gòu)主要由微機(jī)控制器(可編程或工控機(jī))、中間繼電器、接線端子和控制柜四部分組成。微機(jī)控制器主要是通過上位PC機(jī)人機(jī)界面輸入電網(wǎng)常量參數(shù)，輸入開關(guān)的位置信號(hào)、控制信號(hào)、變壓器分接頭位置信號(hào)以及模擬量信號(hào)，按給定的軟件計(jì)算分析比較判斷后再發(fā)出電容器或電抗器的投切、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整、以及變壓器分接頭動(dòng)作命令，并輸出故障報(bào)警信號(hào)(如開關(guān)或變壓器分接頭拒動(dòng)、分接頭滑檔、電壓互感器斷線等)、顯示信號(hào)(如電壓、功率最優(yōu)值和實(shí)時(shí)值、功率電壓調(diào)整九區(qū)圖、電壓越限責(zé)任等)。如果輸出要求打印，可增加打印機(jī)。
繼電器中主要是中間繼電器，它在微機(jī)控制器的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)調(diào)整電壓馬達(dá)或電容器電抗器開關(guān)投切或發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。接線端子把微機(jī)控制器、繼電器和無功功率調(diào)整裝置連接起來，共裝在控制柜內(nèi)。
系統(tǒng)硬件具備下述基本功能按前述要求進(jìn)行無功功率和電壓調(diào)整，確保有載分接開關(guān)分級(jí)調(diào)節(jié)，防止滑檔，電容器電抗器盡量輪換投切或按抑制諧波要求投切，滿足保護(hù)閉鎖要求，實(shí)時(shí)顯示分接頭檔位電容器狀態(tài)、母線電壓、有功、無功功率等。
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)無功功率自動(dòng)調(diào)控方法，其特征在于利用分散安裝在各發(fā)電廠和變電站的計(jì)算機(jī)裝置計(jì)算出能適用于全電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行的各結(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)最優(yōu)值，要點(diǎn)是結(jié)點(diǎn)負(fù)荷無功功率為零時(shí)即無功功率就地平衡，結(jié)點(diǎn)無功功率動(dòng)態(tài)暈優(yōu)值等于與其相連線路無功功率之和的一半，即可向線路兩端等量分配本線路的過剩無功功率，這種可以在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算而滿足全電網(wǎng)無功功率優(yōu)化運(yùn)行需要的最優(yōu)值按其與結(jié)點(diǎn)或界面無功功率實(shí)時(shí)值的偏差，實(shí)時(shí)對(duì)變電站電容器或電抗器組控制投切、變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)和對(duì)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)控，使電網(wǎng)備結(jié)點(diǎn)無功功率實(shí)時(shí)值向最優(yōu)值靠攏，最終達(dá)到電力系統(tǒng)無功功率最優(yōu)或接近最優(yōu)運(yùn)行。在電壓不合格時(shí)，還能根據(jù)無功功率潮流的大小和方向．正確區(qū)分電壓不合格的調(diào)度責(zé)任歸屬。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)無功功率自動(dòng)調(diào)控方法,利用分散安裝在發(fā)電站和變電站的計(jì)算機(jī)計(jì)算出各結(jié)點(diǎn)無功功率最優(yōu)值,并以此作為目標(biāo)值,調(diào)控發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁和變電站電容電抗器的投切,使之達(dá)到或接近最優(yōu)值。本發(fā)明確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電能電壓質(zhì)量,防止電壓崩潰,設(shè)計(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、實(shí)施容易、為電力系統(tǒng)提供了一種全新的無功功率調(diào)控方法。
文檔編號(hào)H02J3/18GK1230817SQ98112338
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月11日
發(fā)明者唐寅生 申請(qǐng)人:唐寅生