一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法技术

本发明专利技术提出的一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法首先获取日前潮流预报结果，通过第二天各主变高压侧绕组在各时刻的有功功率值计算各变电站在全天各时刻的有功功率值；然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合；当第二天的自动电压控制周期到来时，在变电站电压不越限的情况下，如果当前时刻属于该优先动作时段集合，则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略。本方法实现变电站电压的预防控制，避免变电站内离散无功设备在负荷快速变化时段的反复投切，减少了电压的波动幅度，提高电网电压稳定性和电压质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统自动电压控制
，特别涉及一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法。

技术介绍

[0002]自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16
‑
20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。
[0003]AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。
[0004]随着传统化石能源迅速枯竭，环境污染问题日益严重，以风能、光伏为代表的清洁可持续能源备受关注。中国是世界上拥有巨大风能的国家之一，风力发电发展迅速，装机容量早在2012年就居世界第一；太阳能也是一种用之不竭的资源，加上国家的政策支持，光法发电这几年也有了突飞猛进的发展。但新能源发电的迅速发展，也给传统的电网安全产生了一些影响。尤其是新能源发电由自然环境的变化产生的间歇性特性，比如风速的变化对风力发电的有功功率输出影响较大，温度以及光照强度的变化对光伏发电的有功功率输出密切相关。这些间歇性的变化，导致了电网的无功功率的分布的变化，从而导致电压的波动以及闪变的情况发生。
[0005]随着近年来AVC系统在电网调度中心的广泛应用，电网中大量的变电站已经投入AVC自动控制。AVC系统主要解决的是稳态的电压无功问题，现在运行在各个地区电网的自动电压控制系统都有一定的控制周期，一般设定为五分钟，也就是主要针对控制周期到来时刻的电网系统的无功电压情况进行分析得出控制策略。电力系统中，尤其是在新能源装机容量占比较大的区域，有功功率的变化会产生较大较快的变化，从而会导致电网电压的波动较大。传统的AVC控制方法单纯按照单时刻的无功电压情况产生的无功设备的控制策
略，在电网负荷变化大的时刻，首先可能无法快速将电压调节到合理的区间，并且还会导致无功设备的反复投切，不仅设备寿命的较少造成经济上的损失，而且会造成电压变化的波动较大的情况，影响电网的安全稳定运行。
[0006]综上所述，随着电网规模的扩大，各种新型电力资源的并网，以及电网自动电压控制系统的广泛应用，迫切需要解决由此造成的电压波动严重以及无功设备反复投切的问题，以保证电网的安全、稳定、经济运行。
[0007]在多种能源接入的地区电网中，接入电网调度中心AVC自动控制的主要是220kV及以下电压等级的变电站。AVC系统主要采用面向多目标的变电站控制策略，来实现对变电站内无功资源的自动控制。这种控制策略其主要要点为：变电站的控制目标包括：1)各级母线电压合格；2)主网母线电压优化。其中1)指当变电站内主变高、中、低三侧任何母线出现电压越限时，需要投切电容器、电抗器等无功设备或者调节主变分头来消除电压越限；当1)的控制目标满足，即变电站内母线电压均合格时，考虑高压侧母线的电压优化目标，即当高压侧母线电压低于或高于优化目标值时，投切无功设备以使高压侧母线电压达到优化目标值附近，这种优化控制策略一般不考虑主变分头，而只考虑变电站内主变低压侧的电容器、电抗器等离散无功设备。由于变电站内无功设备不能频繁投切，因此在检查高压侧母线电压低于或高于优化目标值时，需要考虑优化控制的死区参数，即判定母线电压低于优化目标值的判据为：
[0008]V
ireal
＜V
iopt
‑
V
idead
[0009]判定母线电压高于优化目标值的判据为：
[0010]V
ireal
＞V
iopt
+V
idead
[0011]其中，V
ireal
为母线i的电压量测值，V
iopt
为母线i的电压优化目标值，V
idead
为人工设定的变电站母线i的电压优化控制死区参数，一般对220kV变电站，V
idead
＝2kV。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法。本方法实现了变电站电压的预防控制，避免了变电站内离散无功设备在负荷快速变化时段的反复投切，减小了电压的波动幅度，从而提高了电网电压稳定性和电压质量，同时也保证了电网的经济性运行。
[0013]本专利技术提出一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法，其特征在于，该方法首先获取日前96个时刻的潮流预报结果，得到第二天各主变的高压侧绕组在全天各时刻的有功功率值，计算得到各变电站在全天各时刻的有功功率值；然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合；当第二天的自动电压控制周期到来时，在变电站电压不越限的情况下，如果当前时刻属于该优先动作时段集合，则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略；该方法包括以下步骤：
[0014]1)预先设定每日进行日前潮流预报的时刻T；
[0015]2)在每日时刻T来临时，按照15分钟间隔，计算日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值，形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合，其中
代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集，其中代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值，x＝1,2,3,
…
,96，i＝1,2,3,
…
,m；
[0016]3)利用步骤2)的结果，将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加，得到该变电站在全天各时刻的有功功率值，形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合，其中代表第j个变电站全天有功功率数据集，其中代表第j个变电站在第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法，其特征在于，该方法首先获取日前96个时刻的潮流预报结果，得到第二天各主变的高压侧绕组在全天各时刻的有功功率值，计算得到各变电站在全天各时刻的有功功率值；然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合；当第二天的自动电压控制周期到来时，在变电站电压不越限的情况下，如果当前时刻属于该优先动作时段集合，则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)设定每日进行日前潮流预报的时刻T；2)在每日时刻T来临时，按照15分钟间隔，计算日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值，形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合，其中代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集，代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值，x＝1,2,3,
…
,96，i＝1,2,3,
…
,m；3)利用步骤2)的结果，将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加，得到该变电站在全天各时刻的有功功率值，形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合，其中代表第j个变电站全天有功功率数据集，代表第j个变电站在第x个时刻的有功功率值，x＝1,2,3,
…
,96，j＝1,2,3,
…
,n；4)获取各变电站的第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合，组成该变电站在第二天的优先动作时段集合；5)设定自动电压控制周期；6)在第二天每个自动电压控制周期到来时，将该周期到来的时刻作为当前时刻，设定变电站序号j＝1；7)在当前时刻对第j个变电站进行判定：如果第j个变电站的任意母线电压越限，则令j＝j+1,继续对下一个变电站进行判定；如果第j个变电站不存在任意母线电压越限，则进入步骤8)；8)对当前时刻进行判定：8
‑
1)如果当前时刻在属于步骤4)计算的该变电站优先动作时段集合中，则根据第j个变电站的高压侧母线实时电压与该母线优化电压的关系，生成对应的投切离散无功设备的优化策略，然后进入步骤9)；8
‑
2)如果当前时刻不属于该变电站优先动作时段集合，则直接进入步骤9)；9)令j＝j+1，并对j进行判定：如果j≤n,则重新返回步骤7)；如果j>n，则本轮所有的变电站自动电压控制策略计算完成，在下一自动电压控制周期到来时，重新返回步骤6)，开始新一轮的自动电压控制计算。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4)具体步骤如下：4
‑
1)设定变电站序号j＝1，将第j个变电站作为当前变电站；设定时段长度为T
D
分钟；
4
‑
2)判定当前变电站是否可能存在优先动作时段集合，若是则进入步骤4
‑
3)，若否则进入步骤4
‑
4)；4
‑
3)分别获取当前变电站第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合，组成该变电站的优先动作时段集合；4
‑
4)令j＝j+1，然后对j进行判定：如果j≤n，则更新当前变电站，然后重新返回步骤4
‑
2)；如果j>n，则所有变电站第二天的优先动作时段集合计算完成，然后进入步骤5)。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤4
‑
2)具体步骤如下：4
‑2‑
1)从第j个变电站全天有功功率数据集中，获取该变电站96个时刻中有功功率的最大值和最小值，分别记为和计算该变电站的最大峰谷差4
‑2‑
2)设定第j个变电站的峰谷差门槛值并判定：如果则进入步骤4
‑2‑
3)；如果则进入步骤4
‑
4)；4
‑2‑
3)设定第j个变电站的变化率门槛值，计算该变电站的最大变化率并判定：如果则该变电站可能存在优先动作时段集合，然后进入步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，王建平，高马平，吕晨旭，李庆良，李万林，黄少波，张斌，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司忻州供电公司，
类型：发明
国别省市：