一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法和系统，属于电力系统及其自动化技术领域。本发明专利技术通过以特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量作为特高压变电站无功电压控制的一项重要依据，同时从特高压电网全局无功电压控制出发，针对电压越限变电站逐一进行无功电压调节，在保证各特高压变电站电压均运行在电压限值范围的前提下，使得特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量最小，以此提高变压器等设备的利用率，降低特高压电网线路有功损耗，保证特高压电网的安全稳定经济运行。

A Reactive Power and Voltage Optimal Control Method and System for UHV AC Substation

【技术实现步骤摘要】
一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法和系统
本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说，本专利技术涉及一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法。
技术介绍
特高压交流输电作为大容量远距离输电的重要桥梁，其稳定可靠运行至关重要。特高压交流的关键技术包括电压控制、绝缘配合、电磁环境研究、特高压设备制造等。无功电压控制是保障电网安全、可靠、经济运行的重要手段，在特高压交流电网中显得尤其重要：一方面，特高压交流电网因为远距离输送大功率，有功损耗很大，合理的无功电压控制可以大大减少有功损耗，为特高压交流电网的运行带来巨大的经济效益；另一方面，特高压交流电网的安全稳定运行十分重要，如果缺乏有效的无功电压控制方法，很可能使设备受到破坏，甚至会引发电压失稳现象，从而导致大范围停电事故。特高压交流线路具有容量大、距离远、充电功率大等特性，负荷波动大带来的电压波动和稳定性问题突出，其无功电压控制需要根据这些特性进行研究。
技术实现思路
本专利技术目的是：为了解决特高压交流变电站无功电压控制的问题，保证特高压电网安全稳定经济运行，提升特高压主变等设备利用率，降低线路有功损耗，避免在无功电压控制过程中出现超调现象，提出一种特高压变电站无功电压优化控制方法。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现。一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法，包括以下步骤：步骤一：提取各特高压变电站的电气量，根据提取的各电气量计算特高压变电站1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出和特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收；步骤二：依次判断全网所有特高压变电站的电压是否在电压限值范围内，如果存在电压越限情况，通过投入或退出越限电压最大的变电站的低压电容器或低压电抗器或通过调节与本站相连500kv变电站或电厂的无功电压对本站电压加以控制，直至所有特高压变电站电压在电压限值范围内；步骤三：如果特高压变电站电压均在电压限值范围内，则根据各特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量是否超过一组低压电容器或一组低压电抗器的容量为依据，对各特高压变电站进行无功电压调节，在调节过程中同步调节各站电压，保证各特高压变电站电压均在电压限值范围内。进一步地，本方法还包括首先将特高压变电站的电压控制在电压限值范围内并且将各变电站1000kv侧与500kv侧的无功交换量控制在一组低压电容器或一组低压电抗器的容量范围内。进一步地，所述步骤二的具体方法为：依次判断各变电站电压是否在电压限值范围内，如果存在电压超出电压限值的变电站，筛选出越限电压绝对值最大的变电站A站，判断A站内是否有可用低压电容器或低压电抗器，如果A站内无可用低压电容器或低压电抗器，则根据A站500kv侧所连的500kv变电站电气距离远近顺序，先投退电气距离近的500kv站可用低压电容器或低压电抗器或调节电厂无功出力，再投退电气距离远的500kv站可用低压电容器或低压电抗器或调节电厂无功出力；如果A站有可用低压电容器或低压电抗器，则投退一组低压电容器或低压电抗器；直至将该特高压变电站电压VA控制在电压限值范围内。进一步地，步骤三的具体方法为：如果所有变电站电压均在电压限值范围内，则逐个变电站判断1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出是否大于一组低压电容器容量QC或特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收是否大于一组低压电抗器容量QL，如果存在特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量超过一组低压电容器或低压电抗器的容量，步骤继续进行，否则退出；确定所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站，将这些变电站的无功交换量绝对值从大到小进行排序，并依次从第一个变电站开始判断其是否符合预设条件，出现不符合预设条件的变电站则根据特该变电站1000kv侧与500kv侧的无功交换情况投入或退出其一组低压电容器或一组低压电抗器；如果所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站都符合预设条件则退出。进一步地，所述预设条件为以下三个条件的任意一条：(1)变电站的电压大于电压上限阈值V上限阈值且该站1000kv侧从500kv侧吸收无功，电压上限阈值的表达式如下：V上限阈值＝V上限-1-MAX(ΔVL,ΔVC),其中ΔVL为投退一组低抗该特高压站母线线电压变化量，ΔVC投退一组低容该特高压站母线线电压变化量，同时考虑1kv的安全裕度；(2)变电站的电压小于电压下限阈值V下限阈值且该站1000kv侧向500kv侧发出无功，于电压下限阈值V下限阈值的表达式如下：V下限阈值＝V下限+1+MAX(ΔVL,ΔVC),其中ΔVL为投退一组低抗该特高压站母线线电压变化量，ΔVC为投退一组低容该特高压站母线线电压变化量，同时考虑1kv的安全裕度；(3)该特高压站无可用低压电容器和低压电抗器。在另一方面，本专利技术提供了一种特高压交流变电站无功电压优化控制系统，包括：电气量提取模块，用于提取各特高压变电站的电气量，所述电气量包括母线线电压、线电流、低压电容器的总组数MC、低压电抗器的总组数ML、低压电容器的已投入组数NC以及低压电抗器的已投入组数NL；无功交换量计算模块，用于根据提取的各电气量计算特高压变电站1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出和特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收；变电站电压调节模块，用于依次判断各变电站电压是否在电压限值范围内，如果存在电压超出电压限值的变电站，则选定电压越限最大的特高压变电站对其电压进行调节；直到所有变电站的电压恢复到电压限值范围内；无功交换量判断及执行模块，用于判断如果所有变电站电压均在电压限值范围内，则逐个变电站判断1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出是否大于一组低压电容器容量QC以及特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收是否大于一组低压电抗器容量QL，如果存在特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量超过一组低压电容器或低压电抗器的容量，步骤继续进行，否则退出；确定所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站，将这些变电站的无功交换量绝对值从大到小进行排序，并依次从第一个变电站开始判断其是否符合预设条件，出现不符合预设条件的变电站则根据该特高压变电站1000kv侧与500kv侧的无功交换情况投入或退出其一组低压电容器或一组低压电抗器，跳转到第二步迭代执行；如果所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站都符合预设条件则退出。本专利技术所取得有益技术效果：1、本专利技术从特高压电网全局无功电压控制出发，考虑到在实际特高压变电站无功电压控制过程中各变电站之间存在相互影响，因此在无功电压控制过程中，每次只针对电压越限最大的特高压变电站进行调节，以此避免在无功电压控制过程中出现超调现象；本专利技术以特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量作为特高压变电站无功电压控制的一项重要依据，以此将特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换控制在一组低容/低抗容量范围内或可接受的较小范围内，在保证电压在限值范围内，最大限度提高变压器等设备的利用率，降低特高压电网线路有功损耗，保证特高压电网的安全稳定经济运行。2、本专利技术将特高压变电站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：提取各特高压变电站的电气量，根据提取的各电气量计算特高压变电站1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出和特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收；步骤二：依次判断全网所有特高压变电站的电压是否在电压限值范围内，如果存在电压越限情况，通过投入或退出越限电压最大的变电站的低压电容器或低压电抗器或通过调节与本站相连500kv变电站或电厂的无功电压对本站电压加以控制，直至所有特高压变电站电压在电压限值范围内；步骤三：如果特高压变电站电压均在电压限值范围内，则根据各特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量是否超过一组低压电容器或低压电抗器的容量为依据，对各特高压变电站进行无功电压调节，在调节过程中同步调节各站电压，保证各特高压变电站电压均在电压限值范围内。

【技术特征摘要】
1.一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：提取各特高压变电站的电气量，根据提取的各电气量计算特高压变电站1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出和特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收；步骤二：依次判断全网所有特高压变电站的电压是否在电压限值范围内，如果存在电压越限情况，通过投入或退出越限电压最大的变电站的低压电容器或低压电抗器或通过调节与本站相连500kv变电站或电厂的无功电压对本站电压加以控制，直至所有特高压变电站电压在电压限值范围内；步骤三：如果特高压变电站电压均在电压限值范围内，则根据各特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量是否超过一组低压电容器或低压电抗器的容量为依据，对各特高压变电站进行无功电压调节，在调节过程中同步调节各站电压，保证各特高压变电站电压均在电压限值范围内。2.根据权利要求1所述的一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，本方法还包括首先将特高压变电站的电压控制在电压限值范围内并且将各变电站1000kv侧与500kv侧的无功交换量控制在一组低压电容器和一组低压电抗器的容量范围内。3.根据权利要求1所述的一种特高压交流变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，所述步骤二的具体方法为：依次判断各变电站电压是否在电压限值范围内，如果存在电压超出电压限值的变电站，筛选出越限电压绝对值最大的变电站A站，判断A站内是否有可用低压电容器或低压电抗器，如果A站内无可用低压电容器或低压电抗器，则根据A站500kv侧所连的500kv变电站电气距离远近顺序，先投退电气距离近的500kv站可用低压电容器或低压电抗器或调节电厂无功出力，再投退电气距离远的500kv站可用低压电容器或低压电抗器或调节电厂无功出力；如果A站有可用低压电容器或低压电抗器，则投退一组低压电容器或低压电抗器；直至将该特高压变电站电压VA控制在电压限值范围内。4.根据权利要求1所述的特高压交流变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，步骤三的具体方法为：如果所有变电站电压均在电压限值范围内，则逐个变电站判断1000kv侧向500kv侧发出无功交换量Q发出是否大于一组低压电容器容量QC或特高压变电站1000kv侧从500kv侧吸收无功交换量Q吸收是否大于一组低压电抗器容量QL，如果存在特高压变电站1000kv侧和500kv侧的无功交换量超过一组低压电容器或低压电抗器的容量，步骤继续进行，否则退出；确定所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站，将这些变电站的无功交换量绝对值从大到小进行排序，并依次从第一个变电站开始判断其是否符合预设条件，出现不符合预设条件的变电站则根据特该变电站1000kv侧与500kv侧的无功交换情况投入或退出其一组低压电容器或一组低压电抗器；如果所有Q发出>QC或Q吸收>QL的变电站都符合预设条件则退出。5.根据权利要求4所述的特高压变电站无功电压优化控制方法，其特征在于，所述预设条件为以下三个条件的任意一条：(1)变电站的电压大于电压上限阈值V上限阈值且该站1000kv...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜建良，谭贝斯，贾琳，吕亚洲，石渠，刘福锁，曾兵，訾鹏，赵峰，王茂海，李威，薛峰，赖业宁，张倩，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国家电网公司华北分部，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32