配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统，包括静态无功集中优化控制子系统和动态电压分布控制子系统；在集中调度侧，静态无功集中优化控制子系统根据电容器组的投切次数限制要求，以及负荷的变化确定电容器组的投切策略，并进行电容器组的控制，同时检测动态电压分布控制是否成功，如果不成功，则启动动态电压集中控制的策略；动态电压分布控制子系统根据本地的测量数据，以及负荷和电压的波动，自动调整动态无功补偿装置以及变压器分接头，同时检测静态无功集中优化控制的成功与否来启动静态无功分布控制策略。与现有技术相比，本发明专利技术具有充分利用集中和分布控制的优点。

【技术实现步骤摘要】

本 专利技术涉及一种配电网相关控制技术，尤其是涉及一种配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统。
技术介绍
在配电网运行过程中，无功/电压的合理控制和调整对于降低电网损耗、提高电能质量是至关重要的。对于配电网来说，无功电压控制和调整的手段相对较少，以电容器组、变压器分接头为主，由于受投资成本的限制，动态无功补偿装置，如SVC等配置较少。配电网无功/电压静态集中与动态分布协调控制包括两个方面的内容静态无功补偿装置(电容器组)的集中优化控制和动态无功补偿装置(如SVC等，包括变压器分接头)的就地分布控制。对于没有动态无功补偿装置(如SVC)等的配电网，就地分布控制主要是针对变压器分接头进行的。此外，当集中优化控制出现问题时，就地分布控制方式可作为集中优化控制的后备、也对静态无功补偿装置进行控制；反之亦然。也就是说，集中与分布控制是相互备用的。经过对现有技术文献的检索发现，现有的配电网无功/电压控制和调整的方式分为两种。一种是就地控制的方式，就VQC控制，一般是根据九域图形成控制策略，对变压器的分接头和本地的电容器组进行控制，为了保持无功功率的就地平衡。因为九域图控制策略存在一定的缺陷，后来又陆续提出了改进九域图、甚至是十七域图的控制方式，如文献《变电站电压无功控制范围的整定计算方法》(电力系统自动化，2003，27 (8) :70-74.),《变电站电压无功控制策略和实现方式》(电力系统自动化，2001,25(15) :47-50.)、《电压无功综合控制装置控制原理的新讨论一由“九区图”到“五区图”》(电力系统自动化，2004，28 (19) :92-95.)、《变电所电压和无功自动调节判据的研究》(中国电力，1995，28 (7)12-15)。一般来说，电容器组的容量不能被大范围的平滑调节，所以造成在很多运行方式下，无功功率是不可能就地平衡的，因此也就存在不同变电站之间无功的横向和纵向支持问题。从这个角度来说，就地控制的局限性显现出来，因为不是从全局的角度来考虑问题，优化的效果相对较差。此外，由于电气设备的动作次数存在一定限制，电容器组往往不能被频繁的投切，而对于局部负荷波动较大的情况，势必造成VQC(电压无功控制)控制系统频繁的启动和操作，这也是局部控制的主要缺点之一。另一种是集中控制的方式，即AVC(自动电压控制)控制，在调度或者主站侧统一对电容器组和变压器分接头进行控制，如文献《江苏电网AVC主站系统的研究和实现》(电力系统自动化，2004，29 (22) :83 87·)、《安徽电网自动电压控制(AVC)系统设计及实现》(电力系统自动化，2004，28⑶20 22·)，但由于配电网设备参数、测量数据、以及优化算法本身存在的计算效率方面的误差，所形成的决策方案往往难以实行。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统，其特征在于，包括静态无功集中优化控制子系统和动态电压分布控制子系统；在集中调度侧，静态无功集中优化控制子系统根据电容器组的投切次数限制要求，以及负荷的变化确定电容器组的投切策略，并进行电容器组的控制，同时检测动态电压分布控制是否成功，如果不成功，则启动动态电压集中控制的策略；动态电压分布控制子系统根据本地的测量数据，以及负荷和电压的波动，自动调 整动态无功补偿装置以及变压器分接头，同时检测静态无功集中优化控制的成功与否来启动静态无功分布控制策略。所述的静态无功集中优化控制子系统包括数据采集模块、状态估计模块、负荷预测模块、拓扑分析模块、无功优化模块、专家系统无功就地平衡分析模块以及主站协调控制模块；数据采集模块将采集的数据送入状态估计模块，状态估计模块进行误数据的清理和电气设备参数的估计后，将数据分别输出传送至负荷预测模块和拓扑分析模块，负荷预测模块对短期负荷分布进行预测，同时拓扑分析模块实现拓扑的动态着色，并将不带电的部分去掉，形成计算分析所需要的网络拓扑数据；负荷预测模块和拓扑分析模块处理后的数据输出到无功优化模块，无功优化模块根据上述负荷预测的结果以及电容器组的投切次数限制，分别在高峰和低谷时段进行全网集中无功优化，并判断优化是否成功，若优化失败时，专家系统就地平衡分析模块根据专家系统的规则库，自动形成电容器组的控制策略，同时根据调度自动化系统的监测数据，当负荷达到高峰或低谷时，将上述策略通过通讯通道对电容器组进行实时控制；主站协调控制模块通过调度自动化系统监视动态电压分布控制的效果，当动态电压分布控制无法实现时，通过主站下发指令的方式对动态无功补偿装置和变压器分接头进行集中控制。所述的状态估计模块对电气设备参数的估计具体为根据SCADA的量测数据以及电气设备两端潮流不平衡的程度，按照灵敏度分析的方式对电气设备参数进行了估计和调整，所述的电气设备参数包括阻抗、导纳以及变压器变比。所述的负荷预测模块对短期负荷分布进行预测具体为采用相似搜索技术，在历史数据中选择与当前日相似度达到设定值的负荷曲线进行加权拟合，从而形成当前日的负荷曲线，并对负荷高峰和低谷出现的时段进行预测和确定。所述的无功优化模块采取梯度优化算法，以各个电容器组的容量作为优化的状态变量。所述的拓扑分析模块采取了两层的设备链表，第一层设备链表为电气设备的连接关系表，而第二层链表为考虑了电气设备属性数据后的连接关系表。所述的主站协调控制模块，当发现子站电压就地分布控制长时间无效时，采取动态电压集中控制策略，即在主站侧、通过SCADA系统对各个变电站的变压器分接头以及动态无功补偿装置进行控制。所述的动态电压分布控制子系统包括控制策略生成模块和子站协调控制模块；控制策略生成模块根据就地采集的节点电压和功率因素参数，在设定时段内，根据“改进九域图”实现动态无功补偿装置和变压器分接头的就地实时控制；子站协调控制模块监视调度自动化系统的工作状态，当通讯通道不畅通时，对静态电容器组采取就地分布控制的方式。所述的改进九域图与常规的九域图相比，其横坐标采取了无功偏差量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术中综合考虑了测量系统、计算等方面的误差和干扰，在集中优化方面以静态电容器组为对象，由于电容器组的容量较大，可以实现无功的基本平衡；反之，因为就地控制以本地采集的数据为依据，不仅数据的准确度高，而且“改进九域图”的算法简单，可以针对无功缺额进行精确控制。这样就可以充分利用集中和分布控制的优点。 附图说明图I是本专利技术系统的结构示意图；图2是静态无功集中优化控制子系统的原理图；图3是动态电压分布控制子系统的原理图；图4改进九域图的基本原理图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例本实施例涉及到两个子系统，一个是静态无功集中优化控制子系统，安装于调度中心或者集控站内；一个是动态电压分布控制子系统，安装于各个变电站内部。无功补偿装置，包括静态的电容器组、动态的SVC以及变压器分接头都分布于变电站内部。如图I所示，本实施例与调度中心的SCADA系统相连，SCADA系统作为本实施例的通讯和数据平台，从而实现静态无功集中与动态电压分布的协调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网无功/电压的静态集中与动态分布协调控制系统，其特征在于，包括静态无功集中优化控制子系统和动态电压分布控制子系统；在集中调度侧，静态无功集中优化控制子系统根据电容器组的投切次数限制要求，以及负荷的变化确定电容器组的投切策略，并进行电容器组的控制，同时检测动态电压分布控制是否成功，如果不成功，则启动动态电压集中控制的策略；动态电压分布控制子系统根据本地的测量数据，以及负荷和电压的波动，自动调整动态无功补偿装置以及变压器分接头，同时检测静态无功集中优化控制的成功与否来启动静态无功分布控制策略。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王承民，衣涛，金义雄，李宏仲，刘涌，段建民，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海博英信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：