本发明专利技术公开了一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法,基于能量管理系统，利用三级控制模式、分解协调的全局闭环控制模式，进行节点负荷的立体化预测，采用系统级无功优化技术，分析电力系统无功电压的变化规律，根据电力系统调度自上而下的控制方法，按照地域内分层、层中分区和时域内分级的过程实施。本发明专利技术为电网统一的自动电压控制系统的工程实践提供设计思想，为电力系统的安全、经济、优质运行提供技术支撑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统自动电压控制领域，尤其涉及用于电网无功、电压闭环优化控制的。
技术介绍
随着技术的发展和社会的进步，电力用户对电能质量的要求越来越高；电网规模的发展壮大，驱使电网电压由分散的区域性控制向统一的全网控制的要求越来越迫切，亦即自动电压控制。电网统一的的自动电压控制是无功电压控制中追求的最高级形式，其优点在于在保证电压水平前提下，提高有功传输能力，并使系统的无功资源达到优化配置，但由于电压、无功自身特有的非线性特性，使其实现起来有其相当的复杂度。专利号为CN03117719. O的中国专利“电力系统自动电压控制方法”，虽然公开了一种地区电网自动电压控制方法，给出了控制区域划分后的无功设备工作方式的自动控制器设计，但其存在缺少控制区域划分合理性分析和缺少与上级电网协调等不足，更没有体现电网统一情况下的自动电压控制方法。专利号为CN201010291701. 7的中国专利“电网自动电压控制系统间的协调量设计方法及其实施方法”，虽然给出了一种电网自动电压控制系统间的协调量设计方法及其实施方法，给出了电压区域控制偏差的定义并将其作为协调量以协调电网自动电压控制系统，但其缺乏对电压、无功自身的非线性特性的认识，没有从整体上给出自动电压控制方法，难以满足工程实际要求。专利号为CN200910091358. 9的中国专利“基于双向协调约束的省级与地区电网协调电压控制方法”，虽然给出了一种基于双向协调约束的省级电网和地区电网协调电压控制方法，选择省级电网与地区各电网分界处变电站的变压器高压侧无功作为省级电网对地区电网的协调变量，但是该方法没有实现省级电网同地区电网电压控制系统间的互动，难以实现全局的经济性和安全性等方面的协调。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述问题，提供，为大电网自动电压控制系统的工程实践提供设计思想，为电力系统的安全、经济、优质运行提供技术支撑。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，它利用能量管理系统，采用三级控制、全局闭环控制模式，对电网节点负荷进行立体化预测以把握未来周期内电网各节点无功、电压变化规律，利用系统级无功优化方法进行优化电压控制决策，并按照地域内分层、层中分区和时域内分级的过程实施电压控制。所述三级控制是指根据前瞻时间按照秒级、分钟级、小时级分为三级，即一级电压控制、二级电压控制和三级电压控制；所述全局闭环控制模式是指按照分解协调的方法，时间级由远及近的顺序，在整个电网调度管辖范围内实施闭环控制。所述节点负荷的立体化预测是以与三级电压控制模式相对应的分级负荷有功功率总量预报为基础，按照能量流拓扑以利用负荷总量与各层各区节点间的关联关系，从整体分析电网节点有功负荷的变化规律，并利用有功、无功以及功率因数间的关系间接预测未来周期内电网各节点无功、电压变化规律；所述与三级电压控制模式相对应的分级负荷有功功率总量预报是指在三级电压控制中配套实施相应时间级的短期负荷预报，二级电压控制对应其相应时间级的超短期负荷预报或状态预估，对于未能预知的快速的负荷波动则由一级电压控制来处理；所述系统级无功优化是指伴随着自动电压控制三级控制模式的实施，基于负荷预测的结果，按照地域内分层、层中分区方式，采用分解协调的方法进行无功优化；所述地域内分层是指按照电压等级分层，每一电压等级视为一层，各层之间通过无功支撑点作为协调量进行层间反复循环折中协调，直至达到无缝对接；所述无功支撑点是指把具有无功调节能力的一个厂或站及其所有无功调节设备的整体作为为单位的无功功率控制点；所述层中分区是指基于厂、站概念，将层内的发电厂、变电站或开关站与网络在连接母线处分解，从而形成只包含输电线路的网络主系统和诸多个厂、站子系统，并将厂、站子系统在分解点等值后，对主系统进行无功优化，将优化后的分解点状态信息提供给子系统，判断子系统能否提供实现这个优化信息的控制条件，如此循环，直至协调量达到无缝对接；所述时域内分级是指三级电压控制模式在时间上相互配合，三级控制启动周期为小时级，按粗细结合的不等时段划分原则；二级控制的启动周期为分钟级，以同步发电机自动电压调节器为主的一级控制的响应周期为秒级，从而保证控制时间常数依次递减，使控制在时间上得以解耦。本专利技术的有益效果1.用于省级或地区级电网自动电压控制系统的设计指导，侧重从系统的功能框架、系统的控制模式和控制算法给以设计指导。2.用于指导现有运行的自动电压控制系统的升级改造，侧重从实施的可行性、控制的模式和控制算法的收敛可靠性方面予以指导。3.用于指导电网公司节能降损、提高经济效益和提高电网运行的安全性和可靠性。附图说明图1是自动电压控制的三级控制模式示意图；图2是分解协调的自动电压控制框架示意图；图3A、3B是分解协调方法原理说明图；其中，101 电网无功优化控制模块；102 层间设定值；103 层内无功优化或层内区域无功优化的控制器；104 主导点设定值；105 厂或站的自动控制装置；106 三级电压控制；107 二级电压控制；108 一级电压控制；201 能量管理系统和数据采集与监视控制系统；202 能量管理系统历史数据库；203 网络拓扑结构和状态估计数据模块；204 绘图系统；205 负荷预测或状态估计和预估模块；206 厂站接线分析或系统接线分析模块；207 潮流计算模块；208 分解协调的无功优化模块；209 电网分层模块；210 层内分解协调模块；211 层间分解协调模块；212 下达控制指令模块；301 第一厂站；302 母线a ；303 网络；304 母线b ；305 第二厂站；401 第一子系统；402 母线a, ；403 母线a ；404 主系统；405 母线b ；406 母线b' ；407 第二子系统。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。首先阐述电网统一的的自动电压控制的三级控制模式，请参考图1。如图1所示，三级控制模式包括一级电压控制108、二级电压控制107和三级电压控制106。其中，所述电网无功优化控制模块101包括若干个层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103，所述层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103包括若干厂或站的自动控制装置105 ;所述电网无功优化控制模块101和层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103之间由层间设定值102协调；所述层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103与厂或站的自动控制装置105之间由主导点设定值104协调；所述若干电网无功优化控制模块101构成了三级电压控制106 ;所述若干层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103构成了二级电压控制107 ;所述若干厂或站的自动控制装置105构成了一级电压控制108。一级电压控制108由具有一定无功电压支撑能力的厂或站的自动控制装置105，如发电厂自动电压调节器和变电站电压无功控制器等组成，属本地控制，仅用本地的信息。控制时间常数一般为几秒。在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能地接近其整定值来补偿电压的快速和随机的变化。二级电压控制107由不同的层组成，层内分区，每一层包括若干个层内无功优化或层内区域无功优化的控制器103 ;通过修改一级电压控制设备的的整定值来协调区域内一级控制器的行为。控制时间常数为几十秒到分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法,其特征是，它利用能量管理系统，采用三级控制、全局闭环控制模式，对电网节点负荷进行立体化预测以把握未来周期内电网各节点无功、电压变化规律，利用系统级无功优化方法进行优化电压控制决策，并按照地域内分层、层中分区和时域内分级的过程实施电压控制。
【技术特征摘要】
1.一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，它利用能量管理系统，采用三级控制、全局闭环控制模式，对电网节点负荷进行立体化预测以把握未来周期内电网各节点无功、电压变化规律，利用系统级无功优化方法进行优化电压控制决策，并按照地域内分层、层中分区和时域内分级的过程实施电压控制。2.如权利要求1所述的一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，所述三级控制是指根据前瞻时间按照秒级、分钟级、小时级分为三级，即一级电压控制、二级电压控制和三级电压控制； 所述全局闭环控制模式是指按照分解协调的方法，时间级由远及近的顺序，在整个电网调度管辖范围内实施闭环控制。3.如权利要求1所述的一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，所述节点负荷的立体化预测是以与三级电压控制模式相对应的分级负荷有功功率总量预报为基础，按照能量流拓扑以利用负荷总量与各层各区节点间的关联关系，从整体把握电网节点有功负荷的变化规律，并利用有功、无功以及功率因数间的关系间接预测未来周期内电网各节点无功、电压变化规律。4.如权利要求1所述的一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，所述系统级无功优化是指伴随着自动电压控制三级控制模式的实施，基于负荷预测的结果，按照地域内分层、层中分区方式，采用分解协调的方法进行无功优化。5.如权利要求1所述的一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，所述地域内分层是指按照电压等级分层，每一电压等级视为一层，各层之间通过无功支撑点作为协调量进行层间反复循环折中协调，直至达到无缝对接；所述无功支撑点是指把具有无功调节能力的一个厂或站及其所有无功调节设备的整体作为为单位的无功功率控制点。6.如权利要求1所述的一种电网统一的分层分级协调的自动电压控制方法，其特征是，所述层中分区是指 基于厂、站概念，将层内的发电厂、变电站或开关站与网络在连接母线处分解，从...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭志红，王兴照，王庆玉，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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