一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，包括：面向变电站层级的区域协调电压控制器、面向馈线层级的本地电压控制器；本地电压控制器基于有限量测量对馈线内电压分布进行估计，在此基础上计算等效电压降落指标；电压越限后，本地电压控制器基于电压估计结果及等效电压降落指标决定区域内无功设备投入情况，若该调节失败，则利用区域协调电压控制器进行辅助调节实现电压越限恢复。同时本发明专利技术还公开了一种与上述系统对应的控制方法。该系统及方法综合考虑了配电网可观测点不足的特点，基于等效电压降落指标充分利用配电网中分布式电源、无功调节设备实现快速、高效率的配电网电压控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网电压控制
，特别涉及一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统及方法。
技术介绍
配电网中间歇式能源接入给电压控制提出了更高需求，与此同时，可控分布式电源、储能装置及新型DFACTs设备等可控元素的加入在相当程度上增大了配电网电压控制复杂程度，使现有的控制方式受到了挑战。IEEE1547标准规定了输出电压发生波动时切除分布式电源的最长动作时间，为使分布式电源更好地发挥效益而尽量避免其在电压波动时退出运行，需要更高的控制水平综合利用配电网的可控元素始终维持电压在正常范围内，或限制电压波动的时间不超过最长动作时间。然而中压配电网出于投资成本考虑，很少有在馈线上配置无功补偿装置及电压调节装置；另一方面中压配电网目前的自动化水平不高，三遥比例较低，并不具备可观测性，很多有效的控制策略都因为没有数据保障而无法实施。目前，对配电网电压控制技术主要存在以下三种方法：(1)分散式电压控制，其特点是基于就地信息直接对无功设备进行控制；(2)以电压越限恢复为出发点的集中式电压控制，这种电压控制策略根据实时采集到的值，通过启发式算法或一定的控制逻辑直接触发预定的控制流程来进行电压越限恢复。(3)以电压优化为出发点的集中式电压控制，这种控制策略是根据实时采集到的值，同时兼顾考虑网络结构等特点，通过一定的算法先统一输出所有控制设备的动作方式，随后再进行控制指令的下发。但是现阶段所述三种技术都存在相当的约束，分散式电压控制作为基于就地信息的电压控制方式在分布式电源接入后由于无法考虑分布式电源带来的电压升高影响容易导致误动作。以电压越限恢复为出发点的集中式电压控制，动作死区范围难以选择。灵敏度过高会导致设备发生反复震荡，死区范围设定过大，将导致部分间歇式能源波动导致的短时电压越限等情况不能及时做出反应。以电压优化为出发点的集中式电压控制需要加设传感器、遥控、布置通信网络，同时要保证SCADA信道的可靠性，在三遥比例较低的中压配电网实施具有相当的难度，从而在相当程度上增加控制成本。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统及方法，利用等效电压降落指标对配电网进行分层电压控制，易实现，控制精度高，成本低。为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其包括：本地电压控制器以及区域协调电压控制器，所述本地电压控制器面向单条馈线，所述区域协调电压控制器面向变电站层级，影响所述变电站下属的所有馈线；所述本地电压控制器包括电压估计单元、等效电压降落指标计算单元以及本地调节单元；所述电压估计单元用于采集所述本地电压控制器所管理的分隔区域的实时量测量，根据此估计电压限值；所述等效电压降落指标计算单元用于计算所述本地电压控制器所管理的分隔区域的等效电压降落指标；所述本地调节单元用于判断该分隔区域内是否有电压超出预设范围电压限值，当电压超越电压限值的上限时，所述本地调节单元用于控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；当电压超越所述电压限值的下限时，所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压回复，或控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；所述区域协调电压控制器用于接收所述本地调节单元发送的协助控制请求命令，并用于在接收到协助控制请求指令后计算有载调压变压器的档位，以使所有分隔区域内的电压值都位于所述电压限值的范围内。较佳地，当电压超越电压限值的上限时，所述本地电压控制器用于控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复具体为：所述本地电压控制器用于依次切除其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复；当电压超越所述电压限值的下限时，所述本地电压控制器用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复具体为：所述本地电压控制器用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则依次投入其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若处于范围外，则投入其所管理的分隔区域内的所有无功设备，并依次投入其所管理的分隔区域外的无功设备直至电压恢复。较佳地，所述电压限值的上限为该分隔区域内的分布式电源所在点以及变压器出口节点中的电压最大值，所述电压限值的下限为该分隔区域内的最小电压似然值。较佳地，所述分隔区域包括：单端口区域和双端口区域两类，两类分隔区域内的最小电压似然值的计算公式为：对于所述单端口区域：其中，P1为单端口区域的有功功率，Q1为单端口区域的无功功率，U1为单端口区域的电压量测值；R分隔区域内线路总电阻，X为分隔区域内线路总电抗值；对于所述双端口区域：Jg1=P1′R+Q1′XJg2=P2′R+Q2′XPar1=U1′2P2′+U2′2P1′Par2=U1′2Q2′+U2′2Q1′Par3=(P1′R+Q1′X)(P2′R+Q2′X)Par4=U1P2+U2P1Par5=U1Q2+U2Q1;]]>其中，P1′、P2′分别表示双端口区域的有功功率，Q1′、Q2′分别表示双端口区域的无功功率，U1′、U2′分别表示双端口区域的电压量测值。较佳地，所述等效电压降落指标用于衡量分隔区域内的无功设备可调节能力，其计算公式为：对于所述单端口区域：Qmr＝Q1-Qremain；其中，Qmr为单端区域内的无功理论极限容量，Qremain为单端区域内的剩余无功容量；对于所述双端口区域：Jg1=P1′R+Qmr1XJg2=P2′R+Qmr2XPar1=U1′2P2′+U2′2P1′Par1=U1′2Qmr2+U2′2Qmr1Par3=(P1′R+Qmr1X)(P2′R+Qmr2X)Par4=U1′P2′+U2′P1′Par5=U1′Qmr2+U2′Qmr1Qmr1=Q1′-Q1′Qremain′Q1′+Q2′Qmr2=Q2′-Q2′Qremain′Q1′+Q2′;]]>其中，Qmr1，Qmr2分别为双端区域内的两端的无功理论极限容量，Qremain′为双端区域内的剩余无功容量。本专利技术还提供一种基于等效电压降落指标的分层电压控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，包括：本地电压控制器以及区域协调电压控制器，所述本地电压控制器面向单条馈线，所述区域协调电压控制器面向变电站层级，影响所述变电站下属的所有馈线；所述本地电压控制器包括电压估计单元、等效电压降落指标计算单元以及本地调节单元；所述电压估计单元用于采集所述本地电压控制器所管理的分隔区域的实时量测量，根据此估计电压限值；所述等效电压降落指标计算单元用于计算所述本地电压控制器所管理的分隔区域的等效电压降落指标；所述本地调节单元用于判断该分隔区域内是否有电压超出预设范围电压限值，当电压超越电压限值的上限时，所述本地调节单元用于控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；当电压超越所述电压限值的下限时，所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压回复，或控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；所述区域协调电压控制器用于接收所述本地调节单元发送的协助控制请求命令，并用于在接收到协助控制请求指令后计算有载调压变压器的档位，以使所有分隔区域内的电压值都位于所述电压限值的范围内。...

【技术特征摘要】
2016.06.16 CN 20161043087161.一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，包括：本地电压控制器以及区域协调电压控制器，所述本地电压控制器面向单条馈线，所述区域协调电压控制器面向变电站层级，影响所述变电站下属的所有馈线；所述本地电压控制器包括电压估计单元、等效电压降落指标计算单元以及本地调节单元；所述电压估计单元用于采集所述本地电压控制器所管理的分隔区域的实时量测量，根据此估计电压限值；所述等效电压降落指标计算单元用于计算所述本地电压控制器所管理的分隔区域的等效电压降落指标；所述本地调节单元用于判断该分隔区域内是否有电压超出预设范围电压限值，当电压超越电压限值的上限时，所述本地调节单元用于控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；当电压超越所述电压限值的下限时，所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压回复，或控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；所述区域协调电压控制器用于接收所述本地调节单元发送的协助控制请求命令，并用于在接收到协助控制请求指令后计算有载调压变压器的档位，以使所有分隔区域内的电压值都位于所述电压限值的范围内。2.根据权利要求1所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，当电压超越电压限值的上限时具体为：所述本地调节单元用于依次切除其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；当电压超越所述电压限值的下限时具体为：所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则依次投入其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若处于范围外，则投入其所管理的分隔区域内的所有无功设备，若电压未恢复则依次投入其所管理的分隔区域外的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令。3.根据权利要求1或2所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述电压限值的上限为该分隔区域内的分布式电源所在点以及变压器出口节点中的电压最大值，所述电压限值的下限为该分隔区域内的最小电压似然值。4.根据权利要求3所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述分隔区域包括：单端口区域和双端口区域两类，两类分隔区域内的最小电压似然值的计算公式为：对于所述单端口区域：其中，P1为单端口区域的有功功率，Q1为单端口区域的无功功率，U1为单端口区域的电压量测值；R分隔区域内线路总电阻，X为分隔区域内线路总电抗值；对于所述双端口区域：其中，P1′、P2′分别表示双端口区域的有功功率，Q1′、Q2′分别表示双端口区域的无功功率，U1′、U2′分别表示双端口区域的电压量测值。5.根据权利要求4所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述等效电压降落指标用于衡量分隔区域内的无功设备可调节能力，其计算公式为：对于所述单端口区域：Qmr＝Q1-Qremain；其中，Qmr为单端区域内的无功理论极限容量，Qremain为单端区域内的剩余无功容量；对于所述双端口区域：Jg1=P1′R+Qmr1XJg2=P2′R+Qmr2XPar1=U1′2P2′+U2′2P1′Par1=U1′2Qmr2+U2′2Qmr1Par3=(P1′R+Qmr1X)(P2′R+Qmr2X)Par4=U1′P2′+U2′P1′Par5=U1′Qmr2+U2′Qmr1Qmr1=Q1′-Q1′Qremain′Q1′+Q2′Qmr2=Q2′-Q2′Qremain′Q1′+Q2′;]]>其中，Qmr1，Qmr2分别为双端区域内的两端的无功理论极限容量，Qremain′为双端区域内的剩余无功容量。6.一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，包括以下步骤：S11：本地电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，陈飞，翁嘉明，李庆生，唐广学，皮显松，赵庆明，王晶明，王丰元，
申请(专利权)人：上海交通大学，贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31