CN105633975A - 一种分布式地县电网avc控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的控制***由地调AVC应用模块和县调AVC应用模块构成,县调AVC、地调AVC可全网运行,又可相互独立运行,提高了AVC***的可靠性和灵活性,进而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化,全面改善、提高电网电压质量,优化无功潮流,降低网损,提高电压合格率。
Description
技术领域
本发明涉及电网区域无功优化,特别涉及地县电网AVC控制***。
背景技术
近年来,AVC在电网中得到了普遍推广,覆盖率约30%~40%。AVC的推广应用与电网运行的自动化水平的提高有着密切的关系。调度自动化SCADA/EMS***在地市以上电网的普及,“四遥”功能的日趋完善,AVC得以获取全网数据信息,并通过对信息的深加工,在满足电网安全、可靠及经济运行的条件,实现全网变压器分头和无功补偿设备的自动闭环控制。
目前,AVC***在省、地市电网已有较好的联调控制策略,在江苏、安徽和广东,已取得了一些成功经验。但针对目前地、县电网垂直耦合紧密、县网规模相对较小的特点,尚未有一套行之有效的AVC***。因此亟需一种将县网考虑在内,从地区电网全网角度进行无功电压控制化的AVC控制***,实现地区电网的电压稳定和无功优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种分布式地县电网AVC控制***,实现从地、县全局电网的角度进行区域电网无功优化,提高电压合格率。
为达到上述目的,本发明的技术方案是,一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的控制***由地调AVC应用模块和县调AVC应用模块构成,县调AVC、地调AVC可全网运行,又可相互独立运行,提高了AVC***的可靠性和灵活性,进而实现地区电网的电压稳定和无功优化。
所述的控制***正常状态下,亦即全网运行模式下,地市电网AVC应用模块同时对地调下辖变电站和各县调下辖变电站进行无功优化,县调AVC应用模块处于离线状态,仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示,不参与到无功控制中;在***故障或通信故障时,县调AVC应用模块与地调AVC应用模块可解列运行,县调AVC、地调AVC分别对下辖变电站监控并进行无功优化控制。
所述的控制***的优化目标函数为:
minF=min{λ1ΣαiPi+λ2Σβj(Vj-VjS)2}
其中,αi为有功损耗计算因子,全局运行时为1,即将该线路纳入优化范围;解列运行时为0,不纳入优化范围;Pi为线路有功损耗;βi为电压计算因子;Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数;
VjS的取值为:
所述的优化目标函数中等式约束为***的潮流方程和计算因子的置数:
Pi=Vi∑Vj(Gijcosθij+Bijsinθij)
Qi=Vi∑Vj(Gijcosθij-Bijsinθij)
不等式约束为:
Qij≥0
0≤γi≤γimax
τi≥τimin
其中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的。
一种分布式地县电网AVC控制***,由于采用上述的结构,本发明保证了地调AVC***和县调AVC***既可全网运行,又可解列运行,提高了AVC***的可靠性和灵活性。从而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化,全面改善、提高电网电压质量,优化无功潮流,降低网损,提高电压合格率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明;
图1为本发明一种分布式地县电网AVC控制***结构示意图;
图2为本发明一种分布式地县电网AVC控制***的控制流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明由地市电网AVC应用模块和部署在县调服务器上的县调AVC应用模块两部分组成。正常运行时,地调AVC应用不仅对地调下辖变电站进行无功优化,还将各县调下辖变电站纳入电压无功控制范围,从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化,全面改善和提高电网电压质量,降低电网损耗,提高电力***运行的稳定性和安全性。此时,县调AVC应用处于离线状态,仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示,不参与到无功控制中。正常运行模式下,地区电网AVC应用将县调各变电站作为普通变电站处理,同时作为一张地区电网与省调进行联调,实现全省电网无功优化。
在遇到特殊情况比如***故障、通信故障时,地区电网AVC与县调AVC自动解列运行,或是人工解列运行。地区电网AVC将部分或全部县辖变电站解列,自动电压调整模块重新进行优化计算,并仅对地调所辖变电站进行无功控制。同时县调服务器中的AVC应用启用,并自成一套独立的AVC***,实现对下辖变电站监控并进行无功优化控制。
分布式地区电网AVC***具有动态调整范围的特点。全局运行时,从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化,全面改善和提高电网电压质量。解列运行时,各控制区域运行相互独立,互不干扰,提高了AVC***的可靠性。
如图2所示,考虑到地调AVC***与县调AVC解列运行,地调AVC***的优化范围将会发生变化,本文在优化目标函数中引入计算因子。全局运行时,目标函数中优化参数的计算因子为1,参与优化控制。解列运行时,将相应解列出去的优化参数计算因子置为0,目标函数不考虑对其进行优化。该目标函数同时适用于地调AVC***和县调AVC***,二者的计算因子取相反数。计算因子的引入,将地调AVC***与县调AVC***的无功优化算法统一起来,简化计算算法,提高了目标函数的适用范围,解列前后优化结果不会偏差较大,造成分接头、电容器过度动作。
同时考虑到地区电网的规模相对较小、电压合格率考核较重、算法不宜过于复杂,本文选取网损最小和电压水平最优作为优化目标,具体优化目标函数目标函数如下:
minF=min{λ1∑αiPi+λ2∑βj(Vj-VjS)2}(1)
其中,αi为有功损耗计算因子,全局运行时为1,即将该线路纳入优化范围;解列运行时为0,不纳入优化范围。Pi为线路有功损耗。βi为电压计算因子。Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数。VjS的取值如下:
等式约束为***的潮流方程和计算因子的置数:
Pi=Vi∑Vj(Gijcosθij+Bijsinθij)
Qi=Vi∑Vj(Gijcosθij-Bijsinθij)
值得注意的是上式中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的,
因为二者的控制范围为互斥关系。
不等式约束为:
Vi min≤Vi≤Vi max
Qij≥0
0≤γi≤γimax
τi≥τimin(4)
以上不等式约束分别表示为节点电压幅值约束以及线路潮流的约束。三式为
省公司对地市公司不得出线无功回送的约束。四式、五式为无功控制时考虑
设备动作次数和动作时间间隔的约束。针对芜湖地区电网结构,暂不考虑发
电机出力的约束。
利用式(3)和式(4)给出的约束条件,对目标函数式(1)进行迭代计算,求得F最小值下的电压无功控制方案,实现将县网考虑在内的全网无功优化和电压控制。实际运行结果表明对于地、县电网而言该迭代计算时间在接受范围内,因为目前地、县电网的无功控制措施是变压器分接头控制和电容器投切,且电容器大多通过10kV母线接入,计算量较为简单。
在第二步中AVC***不仅获取全网数据信息,还需获取当前县调AVC***的运行模式是全局运行还是解列运行,从而对计算因子进行置数。该无功优化控制流程图同时适用于地调、县调AVC***,主要差别在与获取的数据信息不同。
以某地区电网AVC***为例,基于EMS的分布式地县电网AVC***闭环运行后。经过几个月的现场应用,取得了不错的运行效果。新AVC***投运后母线电压合格率相较于去年同期,市公司母线电压合格率提高幅度不大,甚至10kV母线电压合格率仍有降低。原因在于地市公司本身已部署AVC***,电压合格率处于较高水平。AVC***中县网的接入对市公司的主网电压控制带来一定的提高,但对配网效果不明显。但对于县网的母线电压合格率提升明显,最高提升近5%,平均提高2.78%。
同时纳入优化范围的新AVC***极大的降低了全网线损率,线损率平均由3.86%降至3.7%。另外值得注意的是,全网线损率在新AVC***投运后波动较平缓,也反映出新AVC***合理的分配现有无功资源,为电网的经济运行提供了可靠的技术支持。
基于EMS的分布式地县电网AVC***在地县一体化自动化***的基础上,分别在地调、县调部署AVC,并对目标函数引入计算因子,使得该目标函数同时适用于地调AVC和县调AVC,简化了计算算法,保证了地调AVC***和县调AVC***解列运行,提高了AVC***的可靠性。从而实现从整个地区电网的角度进行区域电网无功优化,全面改善、提高电网电压质量,优化无功潮流,降低网损,提高电压合格率。
AVC***投运以来取得不错的运行效果,进一步优化了无功潮流,降低了网损,缓解了地区电网功率因数调节的压力,大大降低了调度运行人员的工作量。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明技术方案进行的各种改进,或未经改进直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的控制***由地市电网AVC应用模块和部署在县调服务器器上的县调AVC应用模块构成。
2.根据权利要求1所述的一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的控制***正常状态下,地市电网AVC应用模块同时对地调下辖变电站和各县调下辖变电站进行无功优化,县调AVC应用模块处于离线状态,仅报警模块接受地区AVC应用的信息并显示,不参与到无功控制中;在***故障或通信故障时,县调AVC应用模块进行解列运行,直接对下辖变电站监控并进行无功优化控制。
3.根据权利要求1所述的一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的控制***的优化目标函数为:
minF=min{λ1∑αiPi+λ2∑βj(Vj-VjS)2}
其中,αi为有功损耗计算因子,全局运行时为1,即将该线路纳入优化范围;解列运行时为0,不纳入优化范围;Pi为线路有功损耗;βi为电压计算因子;Vj为量测实时电压。λ1、λ2为权重系数;
VjS的取值为:
。
4.根据权利要求3所述的一种分布式地县电网AVC控制***,其特征在于:所述的优化目标函数中等式约束为***的潮流方程和计算因子的置数:
Pi=Vi∑Vj(Gijcosθij+Bijsinθij)
Qi=Vi∑Vj(Gijcosθij-Bijsinθij)
不等式约束为:
Qij≥0
0≤γi≤γimax
τi≥τimin
其中αi和βi在地调AVC和县调AVC的取值是相反的。
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