CN107276101A - 一种基于软分区的三级电压控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于软分区的三级电压控制***，属于自动电压控制***技术领域，所述基于软分区的三级电压控制***，包括三级控制***、二级控制***、一级控制***，所述三级控制***与二级控制***相连并控制二级控制***，所述二级控制***与一级控制***相连并控制一级控制***。本发明的基于软分区的三级电压控制***解决了现有三级电压控制模式控制区域的划分是以参数形式固化在硬件控制器中的，难以适应电力***的不断发展和实时运行工况的大幅度变化的问题；本发明的基于软分区的三级电压控制***供电***稳定可靠，使用寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种基于软分区的三级电压控制***
技术领域
本发明属于自动电压控制***技术领域，特别是涉及一种基于软分区的三级电压控制***。
背景技术
自动电压控制是现代电力***调度不可或缺的基本功能。自动电压控制的主流模式按照控制层次可以划分为3种：
第一种是二级控制，最优潮流(OPF)的优化计算结果直接发到各电厂的一级电压控制器进行控制，典型的代表是德国RWE电力公司。该控制模式的主要缺点是AVC完全依赖
OPF，对全网数据要求极高，另外AVC的响应速度不够，动态控制效果不好。第二种是基于硬分区的三级电压控制，每个控制区设置二级电压控制，协调该区域内的多个一级控制器的控制行为，各区域的二级电压控制由1个总的三级电压控制，其典型代表是法国EDF公司。
这是国际最先进的自动电压控制***，得到了广泛的应用，其缺点在于二级区域的划分是一成不变的，即硬分区，难以适应快速发展下的电力***。
第三种是清华大学提出的基于软分区的三级电压控制。该模式充分吸收了EDF控制模式的优势，以软件方式实现了控制的时空解耦，克服了EDF三级控制与生俱来的硬分区缺陷，根据电网的运行方式及时调整分区，确保了分区的有效性。这种控制模式与快速发展的中国电网相适，因此在中国得到了广泛的应用。另外，在北美PJM中也得到了应用。结合山东电网发展的实际情况，山东电网AVC采用第三种控制模式，取得了很好的效果。该研究介绍该控制***的基本原理和相关模型，并对其在山东电网的实际应用进行了***分析，根据其结果，重点讨论了厂厂协调和厂站协调方法及其应用，并通过电网实际运行情况分析验证山东AVC***的应用效果，寻找其规律。
现在国内所使用的AVC***已经是相对成熟的技术，研究的对象是传统能源和静态潮流。微网是未来发展的一个方向，它能提高自然能源的利用率，在现在化石能源或许在不久将会枯竭的将来，充分利用地球上的可再生能源的重要性越来越凸显。然而微网属于分布式的能源和负荷，其运行方式与传统集中式能源有很大区别；微网又有发电随机性的特点。因此本文放眼未来，研究考虑微网后的协调自动电压控制***。
法国EDF提出的三级电压控制模式在欧洲得到了广泛的应用，取得了比较理想的控制效果。但这种模式下控制区域的划分是以参数形式固化在硬件控制器中的，难以适应电力***的不断发展和实时运行工况的大幅度变化，尤其对于国内电网建设速度快，网架结构经常处于变化之中，这种“硬分区”控制模式的应用更是受到限制。
发明内容
本发明目的在于提出一种基于软分区的三级电压控制***，以解决现有三级电压控制模式控制区域的划分是以参数形式固化在硬件控制器中的，难以适应电力***的不断发展和实时运行工况的大幅度变化的问题。
一种基于软分区的三级电压控制***，包括三级控制***、二级控制***、一级控制***，所述三级控制***与二级控制***相连并控制二级控制***，所述二级控制***与一级控制***相连并控制一级控制***。
进一步地，所述三级控制***包括上级AVC***、全局无功电压优化模块、分区模块，所述上级AVC***与全局无功电压优化模块相连，所述全局无功电压优化模块与分区模块相连。
进一步地，所述分区模块设置有数个分区小模块，每个分区小模块并联于全局无功电压优化模块。
进一步地，所述二级控制***由发电厂电压控制模块、变电站电压控制模块和下级协调控制模块组成，所述发电厂电压控制模块、变电站电压控制模块和下级协调控制模块并联于分区模块。
进一步地，所述发电厂电压控制模块与所述变电站电压控制模块连接并形成协调控制。
进一步地，所述发电厂电压控制模块包括电厂母线电压控制模块。
进一步地，所述变电站电压控制模块包括变电站设备控制模块。
进一步地，所述下级协调控制模块包括关口无功电压控制模块。
进一步地，所述关口无功电压控制模块控制下级AVC***。
进一步地，所述一级控制***包括电厂子站***、变电站综合自动化控制模块、集控中心/变电站子站***，所述电厂子站***与所述电厂母线电压控制模块连接，所述变电站综合自动化控制模块与集控中心/变电站子站***并联于变电站设备控制模块。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：
(1)本发明的基于软分区的三级电压控制***解决了现有三级电压控制模式控制区域的划分是以参数形式固化在硬件控制器中的，难以适应电力***的不断发展和实时运行工况的大幅度变化的问题；
(2)本发明的基于软分区的三级电压控制***供电***稳定可靠，使用寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
附图说明
图1是本发明的基于软分区的三级电压控制***结构示意图。
具体实施方式
如图1所示：一种基于软分区的三级电压控制***，包括三级控制***1、二级控制***2、一级控制***3，所述三级控制***1与二级控制***2相连并控制二级控制***2，所述二级控制***2与一级控制***3相连并控制一级控制***3。
所述三级控制***1包括上级AVC***11、全局无功电压优化模块12、分区模块13，所述上级AVC***11与全局无功电压优化模块12相连，所述全局无功电压优化模块12与分区模块13相连。
所述分区模块13设置有数个分区小模块，每个分区小模块并联于全局无功电压优化模块。
所述二级控制***2由发电厂电压控制模块21、变电站电压控制模块22和下级协调控制模块23组成，所述发电厂电压控制模块21、变电站电压控制模块22和下级协调控制模块23并联于分区模块12。
所述发电厂电压控制模块21与所述变电站电压控制模块22连接并形成协调控制。
所述发电厂电压控制模块21包括电厂母线电压控制模块211。
所述变电站电压控制模块22包括变电站设备控制模块221。
所述下级协调控制模块23包括关口无功电压控制模块231。
所述关口无功电压控制模块231控制下级AVC***2311。
所述一级控制***3包括电厂子站***31、变电站综合自动化控制模块32、集控中心/变电站子站***33，所述电厂子站***31与所述电厂母线电压控制模块32连接，所述变电站综合自动化控制模块32与集控中心/变电站子站***33并联于变电站设备控制模块221。
图1中控制流程说明如下：
三级控制***
三级控制***基于全局电压无功优化计算，根据目前全网无功的分布，综合考虑电厂、变电站和地调关口的无功出力和备用情况，在考虑电压合格、潮流不越限等安全约束的条件下，以网损最小为优化目标进行优化计算，给出全网最优的无功电压优化目标值。
由于电网无功具有分布性和区域性的特点，AVC***根据无功电压控制的特性将电网自动分为若干区域，每个区域选择主要的关键母线作为中枢母线，中枢母线的电压控制目标采用全局无功优化给定的目标。同一个区域内的设备在无功电压控制特性上具有强耦合性，区域间的设备则具备松耦合性，这种分区控制的思路符合电网无功分层分区控制的原则，同时这种分区时由***在线自动完成的，是“软分区”，能适应电网的发展变化。
二级控制***
二级控制***由发电厂电压控制模块、变电站电压控制模块和下级协调控制模块组成。
发电厂电压控制模块
发电厂电压控制模块主要的控制对象是500kV和220kV的电厂，***根据三级控制给出的区域中枢母线电压的控制值，采用灵敏度算法求出与此中枢母线相关的电厂的高压母线控制目标值，结合电厂子站上送的调节能力，综合计算电厂高压母线的控制电压，并下发给电厂子站。
变电站电压控制模块
变电站电压控制模块主要的控制对象是调度管辖的500kV/220kV变电站，***根据三级控制给出的区域中枢母线电压的控制值，采用灵敏度算法求出与此区域内所有的变电站的母线控制目标值。但是这个目标值不能直接用于控制，这与发电厂电压控制模块有所不同。一方面，由于变电站电压控制模块的设备是离散设备，变电站的电压控制是非连续的，具有阶跃性；另一方面，变电站内需要综合考虑高、中、低三侧的母线电压的安全约束和调节目标的要求，因此在变电站的二级电压控制中，***需要根据变电站的设备运行情况，结合三级控制给出的母线电压控制目标进行综合分析计算，对当前可用的离散设备的控制结果进行预估，才能确定是否可控并生成具体设备的控制策略，下发给集控站或变电站的自动化***执行。
电厂变电站协调控制
在二级控制中，对于同一分区内既有电厂、也有变电站的情况，要求实现对连续调节手段(发电机、调相机、SVC)和离散调节手段(电容、电抗、OLTC)控制的配合，因此需要实现电厂控制和变电站控制的协调控制。
下级协调控制模块
地调协调控制模块的控制对象是各个下级电网调度中心的AVC***，上级AVC***根据三级控制给出的区域中枢母线电压的控制目标值，结合下级AVC上送的无功调节能力，计算给出协调关口的无功电压调节要求，并以发送给下级AVC***。下级AVC***通过控制管辖的电厂、变电站内的无功设备来追随AVC上级AVC下发的控制目标。
一级控制***
电厂控制
电厂当地控制可以由专门的电厂子站完成，也可以由电厂的DCS***或监控***完成。AVC主站根据二级控制的计算结果，向电厂发送电厂高压的电压控制目标指令或机组无功控制指令。电厂子站收到高压母线的电压控制指令或机组无功控制指令后，根据电厂内的各种子***的运行状态，计算生成各台运行的发电机的励磁调节指令，使得无功或电压追随网调AVC下发的指令。
变电站控制
变电站控制可以由变电站监控***完成，也可以由变电站内设置的AVC子站完成，即可以采用主站集中控制方式和变电站子站分散控制方式2种方式。
主站集中控制方式：AVC主站直接向变电站监控***发送电容器、电抗器开关、分接头的遥控遥调指令，完成电容器、电抗器的投切和分头调节。
变电站子站分散控制方式：变电站AVC子站向AVC主站实时传送主变低压侧可以增加和减少的无功容量，AVC主站向变电站子站发送每台主变的无功控制的指令，变电站子站收到无功指令后，自行选择电容器和电抗器进行投切控制。分头控制通过主站向变电站子站发送遥调指令实现。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (10)

1.一种基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，包括三级控制***、二级控制***、一级控制***，所述三级控制***与二级控制***相连并控制二级控制***，所述二级控制***与一级控制***相连并控制一级控制***。
2.根据权利要求1所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述三级控制***包括上级AVC***、全局无功电压优化模块、分区模块，所述上级AVC***与全局无功电压优化模块相连，所述全局无功电压优化模块与分区模块相连。
3.根据权利要求2所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述分区模块设置有数个分区小模块，每个分区小模块并联于全局无功电压优化模块。
4.根据权利要求1所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述二级控制***由发电厂电压控制模块、变电站电压控制模块和下级协调控制模块组成，所述发电厂电压控制模块、变电站电压控制模块和下级协调控制模块并联于分区模块。
5.根据权利要求4所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述发电厂电压控制模块与所述变电站电压控制模块连接并形成协调控制。
6.根据权利要求4所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述发电厂电压控制模块包括电厂母线电压控制模块。
7.根据权利要求4所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述变电站电压控制模块包括变电站设备控制模块。
8.根据权利要求4所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述下级协调控制模块包括关口无功电压控制模块。
9.根据权利要求8所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述关口无功电压控制模块控制下级AVC***。
10.根据权利要求1所述的基于软分区的三级电压控制***，其特征在于，所述一级控制***包括电厂子站***、变电站综合自动化控制模块、集控中心/变电站子站***，所述电厂子站***与所述电厂母线电压控制模块连接，所述变电站综合自动化控制模块与集控中心/变电站子站***并联于变电站设备控制模块。
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