CN112821412A - 一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法 - Google Patents
一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出的一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,属于电力***自动电压控制技术领域。该方法首先获取日前潮流预报结果,通过第二天各主变高压侧绕组在各时刻的有功功率值计算各变电站在全天各时刻的有功功率值;然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合;当第二天的自动电压控制周期到来时,在变电站电压不越限的情况下,如果当前时刻属于该优先动作时段集合,则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略。本方法实现变电站电压的预防控制,避免变电站内离散无功设备在负荷快速变化时段的反复投切,减少了电压的波动幅度,提高电网电压稳定性和电压质量。
Description
技术领域
本发明属于电力***自动电压控制技术领域,特别涉及一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法。
背景技术
自动电压控制(以下简称AVC,Automatic Voltage Control)***是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC***架构在电网能量管理***(EMS)之上,能够利用输电网实时运行数据,从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案,自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制***设计》(电力***自动化,2003年,第27卷第8期,16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。
AVC***的主站部分是在电力***控制中心基于软件实现的,其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略,目前采用的主要方式是:调度中心的AVC主站***通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后,通过数据通信通道向电厂的AVC子站***发送,电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后,根据当前电厂内各台发电机的运行状态,采用步进方式调整发电机发出的无功功率,直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令,无功设备主要包括电容器和电抗器,当投入电容器或切除电抗器时,母线电压升高;当切除电容器或投入电抗器时,母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令,变电站内的自动化监控***根据接收的指令,找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器,以完成无功设备的投入或切除。
随着传统化石能源迅速枯竭,环境污染问题日益严重,以风能、光伏为代表的清洁可持续能源备受关注。中国是世界上拥有巨大风能的国家之一,风力发电发展迅速,装机容量早在2012年就居世界第一;太阳能也是一种用之不竭的资源,加上国家的政策支持,光法发电这几年也有了突飞猛进的发展。但新能源发电的迅速发展,也给传统的电网安全产生了一些影响。尤其是新能源发电由自然环境的变化产生的间歇性特性,比如风速的变化对风力发电的有功功率输出影响较大,温度以及光照强度的变化对光伏发电的有功功率输出密切相关。这些间歇性的变化,导致了电网的无功功率的分布的变化,从而导致电压的波动以及闪变的情况发生。
随着近年来AVC***在电网调度中心的广泛应用,电网中大量的变电站已经投入AVC自动控制。AVC***主要解决的是稳态的电压无功问题,现在运行在各个地区电网的自动电压控制***都有一定的控制周期,一般设定为五分钟,也就是主要针对控制周期到来时刻的电网***的无功电压情况进行分析得出控制策略。电力***中,尤其是在新能源装机容量占比较大的区域,有功功率的变化会产生较大较快的变化,从而会导致电网电压的波动较大。传统的AVC控制方法单纯按照单时刻的无功电压情况产生的无功设备的控制策略,在电网负荷变化大的时刻,首先可能无法快速将电压调节到合理的区间,并且还会导致无功设备的反复投切,不仅设备寿命的较少造成经济上的损失,而且会造成电压变化的波动较大的情况,影响电网的安全稳定运行。
综上所述,随着电网规模的扩大,各种新型电力资源的并网,以及电网自动电压控制***的广泛应用,迫切需要解决由此造成的电压波动严重以及无功设备反复投切的问题,以保证电网的安全、稳定、经济运行。
在多种能源接入的地区电网中,接入电网调度中心AVC自动控制的主要是220kV及以下电压等级的变电站。AVC***主要采用面向多目标的变电站控制策略,来实现对变电站内无功资源的自动控制。这种控制策略其主要要点为:变电站的控制目标包括:1)各级母线电压合格;2)主网母线电压优化。其中1)指当变电站内主变高、中、低三侧任何母线出现电压越限时,需要投切电容器、电抗器等无功设备或者调节主变分头来消除电压越限;当1)的控制目标满足,即变电站内母线电压均合格时,考虑高压侧母线的电压优化目标,即当高压侧母线电压低于或高于优化目标值时,投切无功设备以使高压侧母线电压达到优化目标值附近,这种优化控制策略一般不考虑主变分头,而只考虑变电站内主变低压侧的电容器、电抗器等离散无功设备。由于变电站内无功设备不能频繁投切,因此在检查高压侧母线电压低于或高于优化目标值时,需要考虑优化控制的死区参数,即判定母线电压低于优化目标值的判据为:
Vi real<Vi opt-Vi dead
判定母线电压高于优化目标值的判据为:
Vi real>Vi opt+Vi dead
其中,Vi real为母线i的电压量测值,Vi opt为母线i的电压优化目标值,Vi dead为人工设定的变电站母线i的电压优化控制死区参数,一般对220kV变电站,Vi dead=2kV。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处,提出一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法。本方法实现了变电站电压的预防控制,避免了变电站内离散无功设备在负荷快速变化时段的反复投切,减小了电压的波动幅度,从而提高了电网电压稳定性和电压质量,同时也保证了电网的经济性运行。
本发明提出一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,其特征在于,该方法首先获取日前96个时刻的潮流预报结果,得到第二天各主变的高压侧绕组在全天各时刻的有功功率值,计算得到各变电站在全天各时刻的有功功率值;然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合;当第二天的自动电压控制周期到来时,在变电站电压不越限的情况下,如果当前时刻属于该优先动作时段集合,则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略;该方法包括以下步骤:
1)预先设定每日进行日前潮流预报的时刻T;
2)在每日时刻T来临时,按照15分钟间隔,计算日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值,形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合,其中代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集,其中代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,i=1,2,3,…,m;
3)利用步骤2)的结果,将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加,得到该变电站在全天各时刻的有功功率值,形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合,其中代表第j个变电站全天有功功率数据集,其中代表第j个变电站在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,j=1,2,3,…,n;
4)获取各变电站的第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站在第二天的优先动作时段集合;
5)设定自动电压控制周期为Tc;
6)在第二天每个自动电压控制周期到来时,将该周期到来的时刻作为当前时刻,设定变电站序号j=1;
7)在当前时刻对第j个变电站进行判定:
如果第j个变电站的任意母线电压越限,则令j=j+1,继续对下一个变电站进行判定;如果第j个变电站不存在任意母线电压越限,则进入步骤8);
8)对当前时刻进行判定:
8-1)如果当前时刻在属于步骤4)计算的该变电站优先动作时段集合中,则根据第j个变电站的高压侧母线实时电压与该母线优化电压的关系,生成对应的投切离散无功设备的优化策略,然后进入步骤9);
8-2)如果当前时刻不属于该变电站优先动作时段集合,则直接进入步骤9);
9)令j=j+1,并对j进行判定:
如果j≤n,则重新返回步骤7);
如果j>n,则本轮所有的变电站自动电压控制策略计算完成,在下一自动电压控制周期到来时,重新返回步骤6),开始新一轮的自动电压控制计算。
本发明方法的特点及有益效果在于:
本发明提出一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,该方法根据日前潮流预报中主变高压侧绕组的有功功率叠加出每个变电站的有功功率;根据全天的各个变电站的有功功率的趋势变化计算出该变电站全天负荷变化较快的几个时段,从而根据有功变化对无功电压的影响特性,得出离散无功设备的优先投切时段;在第二天每个实时自动电压控制控制周期到来时,在电压不越限的情况下,如果当前时刻属于该优先动作时段集合时,则根据该时段的负荷变化情况提前投切离散无功设备。本方法实现了变电站电压的预防控制,避免了变电站内离散无功设备在负荷快速变化时段的反复投切,减少了电压的波动幅度,从而提高了电网电压稳定性和电压质量,同时也保证了电网的经济性运行。
具体实施方式
本发明提出的一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,该方法包括以下步骤:
1)预先设定每日进行日前潮流预报的时刻T;
2)在每日时刻T来临时,根据最近的电网模型结合读取的日前各类计划预测数据,按照15分钟间隔,计算出日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值,形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合,其中代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集,其中代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,i=1,2,3,…,m;
本发明中,在计算日前潮流时采用了林毅、孙宏斌在《日前计划安全校核中计划潮流自动生成技术》(电力***自动化,2012年10月第36卷第20期,pp.68-73)中提出了一种新的日前计划编制中的潮流预报方法,可以对电网的次日计划潮流进行计算,通过计划潮流评估次日的电网运行状态和安全情况。该计划潮流方法将原问题分解为有功调整子问题和无功电压分布子问题分步求解。通过求解有功调整优化子问题协调多种计划数据之间的不一致,通过求解无功电压分布子问题来确定合理的发电机机端电压,避免了使用典型机端电压带来的收敛性问题。采用基于预测-校正步的现代内点法求解上述优化子问题,具有良好的收敛性。
3)根据电网的拓扑关系,可以得知每个主变所属的变电站,利用步骤2)的结果,将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加,可以得到该变电站在全天各时刻的有功功率值,形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合,其中代表第j个变电站全天有功功率数据集,其中代表第j个变电站在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,j=1,2,3,…,n;
4)获取各变电站的第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站在第二天的优先动作时段集合;具体步骤如下:
4-1)设定变电站序号j=1,从第j个变电站开始计算判定,将第j个变电站作为当前变电站;设定时段长度为TD分钟;
4-2)判定当前变电站是否可能存在优先动作时段集合,若是则进入步骤4-3),若否则进入步骤4-4);具体方法如下:
4-2-3)针对第j个变电站设定一个变化率门槛值(该门槛值取值与j有关,该值一般取值为1/3),计算该变电站的最大变化率并判定:如果则该变电站可能存在优先动作时段集合,然后进入步骤4-3);如果则进入步骤4-4);
4-3)分别获取当前变电站第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站的优先动作时段集合;具体步骤如下:
4-3-1)建立当前变电站即第j个变电站第二天负荷上升时段集合Tincj和第j个变电站第二天负荷下降时段集合Tdecj,并分别初始为空;
设定时刻序号x=1,从第x个时刻开始判定;
4-3-2)计算从第x个时刻起TD分钟(TD是15的整数倍)的时段内变电站j有功输送的变化趋势,以每15分钟周期为一个时刻,则未来TD分钟可知未来t=TD/15个时刻;设置变量初值Li=0,Ld=0,Li为判定有功趋势上升时间的计数器,Ld为判定有功趋势下降时间的计数器;若x=96,则从该时刻起TD分钟时段Li=0,Ld=0,然后直接进入步骤4-3-7);
4-3-3)设定y=0,y为从第x个时刻起起累加的时刻值,该累加的时刻值最多不超过t个时刻,0≤y<t,且x+y+1≤96;
4-3-4)计算:
4-3-5)对步骤4-3-4)的计算结果进行判定:
如果ΔPy≥0,并且满足ΔPy>P1,则令Li=Li+1;
如果ΔPy<0,并且满足ΔPy<P2,则令Ld=Ld+1;
4-3-6)令y=y+1,然后对y进行判定:
如果y<t且x+y+1≤96,则重新返回步骤4-3-4);如果y≥t或者x+y+1>96,则进入步骤4-3-7);
4-3-7)对Li和Ld进行判定:
如果Li>L1,则认为第j个变电站有功输送进入上升期,第x个时刻起TD分钟时段认定为优先投入容性无功设备或者优先切除感性无功设备的时段,将该时段加入第j个变电站第二天负荷上升时段集合Tincj;
L1为判定有功趋势上升计数的最低门槛值;
如果Ld>L2,则认为第j个变电站有功输送进入下降期,第x个时刻起TD分钟时段认定为优先投入感性无功设备或者优先切除容性无功设备的时段,将该时段加入第j个变电站第二天负荷下降时段集合Tdecj;
L2为判定有功趋势下降计数的最低门槛值;
4-3-8)令x=x+1,然后对x进行判定:
如果x≤96,则重新返回步骤4-3-2);如果x>96,则当前Tincj为第j个变电站第二天负荷上升时段最终集合,当前Tdecj为第j个变电站第二天负荷下降时段最终集合,该两个集合中的所有时段组成第j个变电站的优先动作时段集合,然后进入步骤4-4)。
4-4)令j=j+1,然后对j进行判定:
如果j≤n,则更新当前变电站,然后重新返回步骤4-2);如果j>n,则所有变电站的第二天离散无功设备的优先动作时段集合都已经计算完成,可以在第二天的实时自动电压控制阶段应用了,然后进入步骤5)。
5)设定自动电压控制周期为Tc;
6)在第二天每个自动电压控制周期到来时,将该周期到来的时刻作为当前时刻,设定变电站序号j=1;
7)在当前时刻对第j个变电站进行判定:
如果第j个变电站的任意母线电压越限,则对该变电站需要进行越限策略判定,然后令j=j+1,继续对下一个变电站进行判定;如果第j个变电站不存在任意母线电压越限,则进入步骤8);
8)对当前时刻进行判定:
8-1)如果当前时刻在属于步骤4)计算的该变电站优先动作时段集合中,则需要产生优化策略优先动作离散设备,***会在一个固定的周期计算全网各个母线的优化电压,具体方法如下:
8-1-1)若当前时刻属于集合Tincj(即在变电站有功负荷上升期内),如果第j个变电站的高压侧母线实时电压高于优化电压,则该变电站在当前时刻不需要优化策略;如果第j个变电站的高压侧母线实时电压低于优化电压,则产生该变电站的投入容性无功设备或者切除感性无功设备的优化策略;
8-1-2)若当前时刻为属于集合Tdecj(即在变电站有功负荷下降期内),如果第j个变电站的高压侧母线实时电压低于优化电压,则该变电站在当前时刻不需要优化策略;如果第j个变电站的高压侧母线实时电压高于优化电压,则产生该变电站的投入感性无功设备或者切除容性无功设备的优化策略;
8-2)如果当前时刻不属于该变电站优先动作时段集合,则对该变电站只进行电压越限的判定,如果越限产生越限策略,如果不越限则不出策略。
注:上述过程的物理意义说明如下:如果通过对变电站有功输送趋势预测数据的检查,可以判定未来一段时间变电站有功输送将进入快速连续上升阶段(低谷向高峰转换),则此时将优化死区参数设置为较小值,通常调整为默认值的一半,一方面及时响应负荷变化造成的电压变化并投入无功补偿设备;另一方面由于未来时段负荷连续增加,一般也不会出现由于负荷波动造成的电压越限。如果通过对变电站母线有功输送预测数据的检查,可以判定未来一段时间变电站有功输送将进入快速连续下降阶段(高峰向平峰低谷),则设置优化死区参数为较小值,通常调整为默认值的一半,这样随着负荷的降低,可以及时退出无功补偿设备,避免电压越限。
9)令j=j+1,并对j进行判定:
如果j≤n,则重新返回步骤7);
如果j>n,则说明本轮所有的变电站自动电压控制策略计算完成,在下一自动电压控制周期到来时,重新返回步骤6),开始新一轮的实时自动电压控制计算。
本发明提出的一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,下面结合实施例进一下详细说明如下:
1)预先设定每日进行日前潮流预报的时刻T,设定为每日23时;
2)在每日时刻T来临时,根据最近的电网模型结合读取的日前各类计划预测数据,按照15分钟间隔,计算出日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值,形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合,其中代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集,其中代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,i=1,2,3,…,m;
实施例中,共有3个主变:Tr1、Tr2、Tr3,通过潮流预报得到的日前这3个主变全天96个时刻的有功功率值(单位:MW)如下表所示:
表1本实施例各主变全天96个时刻的有功功率值表
3)根据电网的拓扑关系,可以得知每个主变所属的变电站,利用步骤2)的结果,将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加,可以得到该变电站在全天各时刻的有功功率值,形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合,其中代表第j个变电站全天有功功率数据集,其中代表第j个变电站在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,j=1,2,3,…,n;
本实施例中,根据拓扑关系,这三个主变正好分别属于三个变电站:St1、St2、St3,每个变电站有一个主变,则表1中的主变的96个时刻的有功功率也同时代表其对应厂站的有功功率(单位:MW),如下表所示:
表2本实施例各变电站全天96个时刻的有功功率值表
4)获取各变电站的第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站在第二天的优先动作时段集合;具体步骤如下:
4-1)设定变电站序号j=1,从第j个变电站开始计算判定;,将第j个变电站作为当前变电站;设定时段长度为TD分钟;
4-2)判定当前变电站是否可能存在优先动作时段集合,若是则进入步骤4-3),若否则进入步骤4-4);具体方法如下:
本实施例,根据步骤3)表中得到3个厂站的数据如下表所示:(单位:MW)
表3本实施例各变电站最大峰谷差表
厂站名 | 最大值 | 最大值时刻 | 最小值 | 最小值时刻 | 峰谷差 |
St1 | 168.22 | 时刻36 | 77.30 | 时刻21 | 90.92 |
St2 | 52.55 | 时刻72 | 18.16 | 时刻21 | 34.39 |
St3 | 33.91 | 时刻61 | 10.49 | 时刻22 | 23.42 |
本实施例中,3个厂站的峰谷差门槛值都设定为30,根据上述判定条件以及表3,St1和St2的峰谷差大于门槛值30进入下一步判定,而St3的门槛值小于门槛值30则认为全天负荷变化不大,不进行下一步判定。
本实施例,各变电站最大变化率如下表所示:
表4本实施例各变电站最大变化率表
厂站名 | 最大值 | 峰谷差 | 最大变化率 | 门槛值 |
St1 | 168.22 | 90.92 | 0.54 | 0.33 |
St2 | 52.55 | 34.39 | 0.65 | 0.33 |
如表4可以看到,St1和St2的最大变化率都大于门槛值,则都进入下一步分判定。
4-3)分别获取当前变电站第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站的优先动作时段集合;具体步骤如下:
4-3-1)建立第j个变电站第二天负荷上升时段集合Tincj和第j个变电站第二天负荷下降时段集合Tdecj,并分别初始为空;
设定时刻序号x=1,从第x个时刻开始判定;
4-3-2)计算从第x个时刻起TD分钟(TD是15的整倍数)的时段内变电站j有功输送的变化趋势,以每15分钟周期为一个时刻,则未TD分钟可知未来t=TD/15个时刻;设置变量初值Li=0,Ld=0,Li为判定有功趋势上升时间的计数器,Ld为判定有功趋势下降时间的计数器;若x=96,则从该时刻起TD分钟时段Li=0,Ld=0,然后直接进入步骤4-3-7);
4-3-3)设定y=0,y为从第x个时刻起起累加的时刻值,该累加的时刻值最多不超过t个时刻,0≤y<t,且x+y+1≤96;
4-3-4)计算:
4-3-5)对步骤4-3-4)的计算结果进行判定:
如果ΔPy≥0,并且满足ΔPy>P1,则令Li=Li+1;
如果ΔPy<0,并且满足ΔPy<P2,则令Ld=Ld+1;
P1,P2分别为判定变电站负荷增和减变化率的门槛参数,单位:MW/分钟。可以根据变电站日常负荷变化的情况设定。
4-3-6)令y=y+1,然后对y进行判定:
如果y<t且x+y+1≤96,则重新返回步骤4-3-4);如果y≥t或者x+y+1>96,则进入步骤4-3-7);
在实施例中,设定TD=60分钟,则t=60/15=4,P1=8,P2=-8,下表展示了St1和St2全天相邻时刻有功功率差,并根据步骤4-9)判定,得到每个时刻对应的Li和Ld,如下表所示:
表5本实施例各变电站Li和Ld记录表
4-3-7)对Li和Ld进行判定:
如果Li>L1,则认为第j个变电站有功输送进入上升期,第x个时刻起TD分钟时段认定为优先投入容性无功设备或者优先切除感性无功设备的时段,将该时段加入第j个变电站第二天负荷上升时段集合Tincj;
如果Ld>L2,则认为第j个变电站有功输送进入下降期,第x个时刻起TD分钟时段认定为优先投入感性无功设备或者优先切除容性无功设备的时段,将该时段加入时段集合第j个变电站第二天负荷下降时段集合Tdecj;
其他情况不认为是上升或者下降期,则不考虑。
在此实施例中,设定L1=3,L2=3,根据表5以及步骤4-11)的判定方法,可以得到看到St2中没有负荷调节的时间段,St1可以得到如下表所示的时间段:
表6本实施例St1的优先动作时段表
厂站名 | 上升时间段 | 下降时间段 |
St1 | 29-36(7:15-9:00) | 67-73(16:45-18:15) |
4-3-8)令x=x+1,然后对x进行判定:
如果x≤96,则重新返回步骤4-3-2);如果x>96,则当前Tincj为第j个变电站第二天负荷上升时段最终集合,当前Tdecj为第j个变电站第二天负荷下降时段最终集合,该两个集合中的所有时段组成第j个变电站的优先动作时段集合,然后进入步骤4-13)。
4-4)令j=j+1,然后对j进行判定:
如果j≤n,则重新返回步骤4-2);如果j>n,则所有变电站的第二天离散无功设备的优先动作时段集合都已经计算完成,可以在第二天的实时自动电压控制阶段应用了,然后进入步骤5)。
最终实施例得到的3个厂站的负荷上升和下降时段集合如下表所示:
表7本实施例所有变电站的优先动作时段表
厂站名 | 负荷上升时段集合 | 负荷下降时段集合 |
St1 | 7:15-9:00 | 16:45-18:15 |
St2 | 空 | 空 |
St3 | 空 | 空 |
5)设定自动电压控制周期为Tc;
6)在第二天每个自动电压控制周期到来时,将该周期到来的时刻作为当前时刻,设定变电站序号j=1;
7)在当前时刻对第j个变电站进行判定:
如果第j个变电站的任意母线电压越限,则对该变电站需要进行越限策略判定,然后令j=j+1,继续对下一个变电站进行判定;如果第j个变电站不存在任意母线电压越限,则进入步骤8);
8)对当前时刻进行判定:
8-1)如果当前时刻在属于步骤4)计算的该变电站优先动作时段集合中,则需要产生优化策略优先动作离散设备,***会在一个固定的周期计算全网各个母线的优化电压,需要执行如下步骤:
8-1-1)若当前时刻属于集合Tincj(即在变电站有功负荷上升期内),如果第j个变电站的高压侧母线实时电压高于优化电压,则不需要优化策略;如果低于优化电压,则产生该变电站的投入容性无功设备或者切除感性无功设备的优化策略;
8-1-2)若当前时刻为属于集合Tdecj(即在变电站有功负荷下降期内),如果变电站j的高压侧母线实时电压低于优化电压,则不需要优化策略;如果高于优化电压,则产生该变电站的投入感性无功设备或者切除容性无功设备的优化策略;
8-2)如果当前时刻不属于该变电站优先动作时段集合,那么就只进行电压越限的判定,如果有越限则生成越限策略,如果不越限则不出策略。
在实施例中,由于只有St1的负荷上升和下降集合中有数据,则在判定St2和St3的策略时,只需要考虑这两个厂站的母线电压越限策略;而在判定St1的控制策略时,当前时刻为8:00,此时计算出St1的高压侧母线Bs1的优化电压Vopf为225.6kV,此时该母线的实时电压Vreal为223kV。因为当前时刻属于集合Tincj(7:15-9:00),即在St1有功负荷下降期内,因为Vopf>Vreal,则需要按照步骤8-1-1)的方法进行判定,此时将母线Bs1的优化死区参数设置为1kV,从而St1中可以产生投入容性无功设备的优化策略。
9)令j=j+1,并对j进行判定:
如果j≤n,则重新返回步骤7);
如果j>n,则说明本轮所有的变电站自动电压控制策略计算完成,在下一自动电压控制周期到来时,重新返回步骤6),开始新一轮的实时自动电压控制计算。
Claims (7)
1.一种基于有功趋势判定的自动电压控制方法,其特征在于,该方法首先获取日前96个时刻的潮流预报结果,得到第二天各主变的高压侧绕组在全天各时刻的有功功率值,计算得到各变电站在全天各时刻的有功功率值;然后根据各个变电站全天的有功功率变化趋势建立该变电站在第二天的优先动作时段集合;当第二天的自动电压控制周期到来时,在变电站电压不越限的情况下,如果当前时刻属于该优先动作时段集合,则根据该时段的负荷变化情况制定该变电站投切离散无功设备的优化策略。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)设定每日进行日前潮流预报的时刻T;
2)在每日时刻T来临时,按照15分钟间隔,计算日前96个时刻的潮流预报结果,从预报结果中读取第二天各个主变高压侧绕组各个时刻的有功潮流值,形成集合表示所有m个主变的高压侧绕组的全天有功功率集合,其中代表第i个主变高压侧绕组的全天有功功率数据集,代表第i个主变高压侧绕组在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,i=1,2,3,…,m;
3)利用步骤2)的结果,将属于同一个变电站的所有主变的同一时刻的有功功率值相加,得到该变电站在全天各时刻的有功功率值,形成数据集合表示所有n个变电站的全天有功功率集合,其中代表第j个变电站全天有功功率数据集,代表第j个变电站在第x个时刻的有功功率值,x=1,2,3,…,96,j=1,2,3,…,n;
4)获取各变电站的第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站在第二天的优先动作时段集合;
5)设定自动电压控制周期;
6)在第二天每个自动电压控制周期到来时,将该周期到来的时刻作为当前时刻,设定变电站序号j=1;
7)在当前时刻对第j个变电站进行判定:
如果第j个变电站的任意母线电压越限,则令j=j+1,继续对下一个变电站进行判定;如果第j个变电站不存在任意母线电压越限,则进入步骤8);
8)对当前时刻进行判定:
8-1)如果当前时刻在属于步骤4)计算的该变电站优先动作时段集合中,则根据第j个变电站的高压侧母线实时电压与该母线优化电压的关系,生成对应的投切离散无功设备的优化策略,然后进入步骤9);
8-2)如果当前时刻不属于该变电站优先动作时段集合,则直接进入步骤9);
9)令j=j+1,并对j进行判定:
如果j≤n,则重新返回步骤7);
如果j>n,则本轮所有的变电站自动电压控制策略计算完成,在下一自动电压控制周期到来时,重新返回步骤6),开始新一轮的自动电压控制计算。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤4)具体步骤如下:
4-1)设定变电站序号j=1,将第j个变电站作为当前变电站;设定时段长度为TD分钟;
4-2)判定当前变电站是否可能存在优先动作时段集合,若是则进入步骤4-3),若否则进入步骤4-4);
4-3)分别获取当前变电站第二天负荷上升时段集合和第二天负荷下降时段集合,组成该变电站的优先动作时段集合;
4-4)令j=j+1,然后对j进行判定:
如果j≤n,则更新当前变电站,然后重新返回步骤4-2);如果j>n,则所有变电站第二天的优先动作时段集合计算完成,然后进入步骤5)。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述TD为15的整数倍。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤4-3)具体步骤如下:
4-3-1)建立第j个变电站第二天负荷上升时段集合Tincj和第j个变电站第二天负荷下降时段集合Tdecj,并分别初始为空;
设定时刻序号x=1;
4-3-2)设置变量初值Li=0,Ld=0,Li为判定有功趋势上升时间的计数器,Ld为判定有功趋势下降时间的计数器;t=TD/15;若x=96,则从该时刻起TD分钟时段Li=0,Ld=0,然后直接进入步骤4-3-7);
4-3-3)设定y=0,y为从第x个时刻起起累加的时刻值,0≤y<t,且x+y+1≤96;
4-3-4)计算:
4-3-5)对步骤4-3-4)的计算结果进行判定:
如果ΔPy≥0,并且满足ΔPy>P1,则令Li=Li+1;
如果ΔPy<0,并且满足ΔPy<P2,则令Ld=Ld+1;
P1,P2分别为判定变电站负荷增和减变化率的门槛参数;
4-3-6)令y=y+1,然后对y进行判定:
如果y<t且x+y+1≤96,则重新返回步骤4-3-4);如果y≥t或者x+y+1>96,则进入步骤4-3-7);
4-3-7)对Li和Ld进行判定:
如果Li>L1,则将从第x个时刻起TD分钟的时段加入集合Tincj;其中,L1为判定有功趋势上升计数的最低门槛值;
如果Ld>L2,则将从第x个时刻起TD分钟的时段加入集合Tdecj;其中,L2为判定有功趋势下降计数的最低门槛值;
4-3-8)令x=x+1,然后对x进行判定:
如果x≤96,则重新返回步骤4-3-2);如果x>96,则当前Tincj为第j个变电站第二天负荷上升时段最终集合,当前Tdecj为第j个变电站第二天负荷下降时段最终集合,该两个集合中的所有时段组成第j个变电站的优先动作时段集合,然后进入步骤4-4)。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤8-1)具体步骤如下:
8-1-1)若当前时刻属于集合Tincj,判定如下:如果第j个变电站的高压侧母线实时电压高于优化电压,则该变电站在当前时刻不需要优化策略;如果第j个变电站的高压侧母线实时电压低于优化电压,则产生该变电站的投入容性无功设备或者切除感性无功设备的优化策略;
8-1-2)若当前时刻为属于集合Tdecj,判定如下:如果第j个变电站的高压侧母线实时电压低于优化电压,则该变电站在当前时刻不需要优化策略;如果第j个变电站的高压侧母线实时电压高于优化电压,则产生该变电站的投入感性无功设备或者切除容性无功设备的优化策略。
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