CN105207224A - 静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换控制方法,属于电力自动电压控制技术领域。该方法先计算SVC的无功裕度,当任意一台SVC的无功裕度不满足制定的门槛,进入SVC之间的无功协调策略生成,如果生成的策略经过校验,所有的SVC调节量均不满足各自的最小无功条件步长,则触发SVC与电容、电抗器的无功置换,如果变电站内电压条件允许先调节SVC,则SVC调节后,下一周期控制会产生相反的无功调节方向策略投切电容器、电抗器,从而完成静态无功与动态无功的置换;如果电压调节不允许,则按照相反的调节方向生成投切电容器、电抗器的无功置换策略,以增加或降低母线电压,使得母线电压具备足够的安全裕度,然后再调节SVC无功,从而完成静态无功与动态无功的置换。
Description
技术领域
本发明涉及一种静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换控制方法,属于电力***自动电压控制领域。
背景技术
自动电压控制(AutomaticVoltageControl,以下简称AVC)已经成为现代电力***调度不可或缺的组成部分,AVC通过协调各种控制设备(发电机、电容器、电抗器、变压器分接头、静止无功补偿器(简称SVC)、静止无功发生器等装置),控制各个电压等级的合理无功流动,降低电网损耗,提高电网电压稳定性。
基于软分区的三级电压控制成为国内AVC的主流控制模式,其中一个重要的环节就是变电站的无功控制。变电站内的常见的设备包括电容器、电抗器,不少文献和专利对于变电站内电容器、电抗器的协调控制做了研究和分析,主要可以分成两种:一种是传统九区图、十七区图的方式;另一种是基于专家规则库的策略。从应用情况来看,前者多作为本地控制的策略依据,后者是前者的控制策略的超集,控制更为精细,策略更为灵活,总体效果更好。郭庆来、孙宏斌等人在《变电站内(自动电压控制中连续变量与离散变量的协调方法(一)变电站内协调电压控制》(电力***自动化,2008年8月V32N8,pp39-42)中阐述了变电站采用专家控制策略完成协调控制的策略。
配置SVC的变电站有着更强的无功调节能力和更快的无功调节速度,SVC在一定的范围内是可以连续调节的,且基于晶闸管等半导体控制,具备很快的动态无功响应能力。在电网收到扰动或者电网无功需求快速变化时,能够快速调节,保证电网无功平衡,从而提高电压稳定。如果控制方式不当,容易造成SVC贴上限或者下限运行,大大减弱无功调节能力,无法相依***快速条件无功需求。如何协调变电站内SVC与电容、电抗器,保持SVC较高的无功调节裕度,在适当的条件下触发下进行电容器、电抗器的静态无功与SVC的动态无功置换是一个很有意义和价值的问题。这里面的适当的条件,包括站内SVC之间的协调以及SVC与电容、电抗器协调时机;存在多台SVC的情况下,单台SVC的无功裕度不足并非由于SVC之间协调不当导致,才应该触发SVC与电容器、电抗器的无功置换,因此所谓SVC与电容器、电抗器的无功置换方法很重要的环节就是触发条件。
王旭冉、郭庆来等人研究了自动电压控制中SVC与电厂的无功置换策略,AVC二级控制时采用二阶段控制的方式,先平衡无功,后实现SVC与电厂发电机的无功置换,关于SVC与电厂的控制策略参见《考虑快速动态无功补偿的二级电压控制》(电力***自动化,2015年第39卷第2期),但该文中并没有给出SVC与离散控制设备的电容、电抗器。
目前自动电压控制应用中,尚未很好的解决SVC与电容、电抗器的无功置换问题,现有控制策略虽然可以避免了不合理的无功环流,但导致SVC的动态无功裕度过低。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术的不足,提出一种静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换控制方法,实现静态无功与动态无功的置换,从而保证SVC足够的无功裕度以响应电网的快速无功调节需求,提高电压稳定性。
本发明提出的变电站内静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换方法,包括以下步骤:
1)将变电站内SVC的总数目记为N,第i台SVC的当前无功记为QDi,无功上、下极限值分别记为无功调节量记为ΔQDi,预先设定SVC的默认无功出力运行点记为取设最小、最大调节步长依次记为 SVC无功裕度门槛值记为工程应用一般可以取
2)设加入无功调节量后的第i台SVC的无功裕度指标若则转入3),否则不进行置换控制,结束;
3)求解以下由优化目标及约束条件组成的二次规划模型,得到SVC的无功调节量,(为方便起见)以下各个量采用向量表示,优化目标为所有SVC的无功裕度指标平方和最小(即SVC的无功裕度在平方和意义最大):
Θsvc是无功裕度指标向量;
约束条件为.
VBmin≤VB0+CΔQD≤VBmax(1)
VBmin代表母线电压下限,VBmax代表母线电压上限,式(1)代表变电站内各母线电压应在其设定的上下限内;代表SVC无功下限,代表SVC无功上限,ΔQD代表SVC的无功调节量,QD代表当前SVC的无功出力;
式(2)表示SVC设备的无功调节量均应在其无功上下限内;代表SVC的最大调节步长;
式(3)表示SVC无功调节步长应小于其最大调节步长;C为SVC对母线的灵敏度矩阵;
4)对无功调节量再进行以下判断:设第i台SVC设备计算得到的无功调节量为ΔQDi,比较ΔQDi和它的最小可调节无功的大小;若任意一台的SVC,均不满足则进入5);否则将无功调节量ΔQD转换成控制指令下发至各SVC,完成SVC无功的控制;
5)SVC与电容、电抗器进行静态无功和动态无功的置换:如果当前变电站内电压条件允许先调节SVC无功,则先直接增减SVC无功以增加动态无功裕度,下轮控制按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,从而完成静态无功与动态无功的置换,具体而言,如果本轮SVC增发无功,那么下轮根据电容器和电抗器的运行情况,采取切电容器或者投电抗器控制手段(电容器和电抗器不能同时投入,因此切电容和投电抗必然只有一种选择);如果本轮SVC减发无功,那么下轮根据电容器和电抗器的运行情况,采取投电容器或者切电抗器控制手段;否则转入6);
6)先按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,以增加或降低母线电压,使得母线电压具备足够的安全裕度,下轮控制调节SVC无功,从而完成静态无功与动态无功的置换,具体而言,如果需要SVC增发无功,则根据电容器和电抗器的运行情况,本轮采用切电容器或者投电抗器的控制手段,下轮控制再增发SVC无功;如果需要SVC减发无功,则根据电容器和电抗器的运行情况,本轮采用投电容器或者切电抗器的控制手段,下轮控制再减发SVC无功。
本发明提出的变电站内静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换方法,其优点是:可以保持SVC无功调节裕度,使得电容、电抗器承担缓慢的基础的无功需求,无功裕度充足的SVC承担快速的无功需求,从而提高电网的电压稳定性;通过求解二次规划结合SVC的最小条件步长判断是否需要进行SVC与电容、电抗器的无功置换,解决了多SVC共存的协调问题,减少不必要的电容、电抗器投切。
具体实施方式
本发明提出的变电站内静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换方法,包括以下步骤:
1)将变电站内SVC的总数目记为N,第i台SVC的当前无功记为QDi,无功上、下极限值分别记为无功调节量记为ΔQDi,预先设定SVC的默认无功出力运行点记为取设最小、最大调节步长依次记为 SVC无功裕度门槛值记为工程应用一般可以取
2)设加入无功调节量后的第i台SVC的无功裕度指标若则转入3),否则不进行置换控制,结束;
3)求解以下由优化目标及约束条件组成的二次规划模型,得到SVC的无功调节量,(为方便起见)以下各个量采用向量表示,优化目标为所有SVC的无功裕度指标平方和最小(即SVC的无功裕度在平方和意义最大),:
Θsvc是无功裕度指标向量,
约束为.
VBmin≤VB0+CΔQD≤VBmax(1)
VBmin代表母线电压下限,VBmax代表母线电压上限,式(1)代表变电站内各母线电压应在其设定的上下限内;代表SVC无功下限,代表SVC无功上限,ΔQD代表SVC的无功调节量,QD代表当前SVC的无功出力,式(2)SVC设备的无功调节量均应在其无功上下限内;代表SVC的最大调节步长,式(3)代表SVC无功调节步长应小于其最大调节步长;C为SVC对母线的灵敏度矩阵;
4)对无功调节量再进行以下判断:设第i台SVC设备计算得到的无功调节量为ΔQDi,比较ΔQDi和它的最小可调节无功的大小;若任意一台的SVC,均不满足则进入5);否则将无功调节量ΔQD转换成控制指令下发至各SVC,完成SVC无功的控制;
5)SVC与电容、电抗器进行静态无功和动态无功的置换:如果当前变电站内电压条件允许先调节SVC无功,则先直接增减SVC无功以增加动态无功裕度,下轮控制按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,从而完成静态无功与动态无功的置换,具体而言,如果本轮SVC增发无功,那么下轮根据电容器和电抗器的运行情况,采取切电容器或者投电抗器控制手段(电容器和电抗器不能同时投入,因此切电容和投电抗必然只有一种选择);如果本轮SVC减发无功,那么下轮根据电容器和电抗器的运行情况,采取投电容器或者切电抗器控制手段;否则转入6);
6)则先按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,以增加或降低母线电压,使得母线电压具备足够的安全裕度,下轮控制调节SVC无功,从而完成静态无功与动态无功的置换,具体而言,如果需要SVC增发无功,则根据电容器和电抗器的运行情况,本轮采用切电容器或者投电抗器的控制手段,下轮控制再增发SVC无功;如果需要SVC减发无功,则根据电容器和电抗器的运行情况,本轮采用投电容器或者切电抗器的控制手段,下轮控制再减发SVC无功。
Claims (1)
1.一种静止无功补偿器与电容器、电抗器的无功置换控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
1)将变电站内SVC的总数目记为N,第i台SVC的当前无功记为QDi,无功上、下极限值分别记为无功调节量记为ΔQDi,预先设定SVC的默认无功出力运行点记为取 设最小、最大调节步长依次记为 SVC无功裕度门槛值记为
2)设加入无功调节量后的第i台SVC的无功裕度指标若则转入3),否则不进行置换控制,结束;
3)求解以下由优化目标及约束条件组成的二次规划模型,得到SVC的无功调节量,以下各个量采用向量表示,优化目标为所有SVC的无功裕度指标平方和最小:
Θsvc是无功裕度指标向量,
约束条件为.
VBmin≤VB0+CΔQD≤VBmax(1)
VBmin代表母线电压下限,VBmax代表母线电压上限,式(1)代表变电站内各母线电压应在其设定的上下限内;代表SVC无功下限,代表SVC无功上限,ΔQD代表SVC的无功调节量,QD代表当前SVC的无功出力,式(2)代表SVC设备的无功调节量均应在其无功上下限内;代表SVC的最大调节步长,式(3)代表SVC无功调节步长应小于其最大调节步长;C为SVC对母线的灵敏度矩阵;
4)对无功调节量再进行以下判断:设第i台SVC设备计算得到的无功调节量为ΔQDi,比较ΔQDi和它的最小可调节无功的大小;若任意一台的SVC,均不满足则进入5);否则将无功调节量ΔQD转换成控制指令下发至各SVC,完成SVC无功的控制;
5)SVC与电容、电抗器进行静态无功和动态无功的置换:如果当前变电站内电压条件允许先调节SVC无功,则先直接增减SVC无功以增加动态无功裕度,下轮控制按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,从而完成静态无功与动态无功的置换;否则转入6);
6)先按照相反的无功调节方向投切电容器、电抗器,以增加或降低母线电压,使得母线电压具备足够的安全裕度,下轮控制调节SVC无功,从而完成静态无功与动态无功的置换。
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