500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，省調AVC包括電壓計劃曲線下發(fā)模塊和最優(yōu)潮流計算模塊，地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發(fā)電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，通過最優(yōu)潮流計算模塊向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線控制目標、向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，地調AVC根據(jù)省調AVC下發(fā)的指令通過策略計算模塊計算并下發(fā)遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)進行500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制的方法。
【專利說明】500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及采用所述系統(tǒng)進行500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制的方法。
【背景技術】
[0002]500kV變電站的電壓無功運行狀態(tài)直接決定了電網(wǎng)的電壓水平與無功平衡狀態(tài)，作為主網(wǎng)分區(qū)的關口，500kV變電站的220kV母線電壓與無功受到站內低壓無功補償投切的影響與限制，合理調控策略的安排與合適調控目標的設置將直接決定220kV母線的運行質量。
[0003]目前，500kV變電站的電壓無功調節(jié)主要有兩種控制模式:
I)人工調節(jié):變電站監(jiān)控人員根據(jù)經(jīng)驗在典型的負荷變化時間點進行電容電抗投退，這方法的不足之處是可能因調節(jié)不及時造成電壓短時越限。
[0004]2) VQC (Voltage Quality Control,電壓無功控制裝置)調節(jié):少量變電站采用VQC對電容電抗進行自動控制。此種模式存在的不足是VQC只有一套定值，無法適應不同工作日、休息日、節(jié)假日的調壓需求；同時，VQC運維成本高，各廠家設計的VQC功能和風格不同，調試驗收工作量大，投產(chǎn)后的日常運行維護工作量大。
[0005]此外，現(xiàn)行的調控只考慮單站信息，無法從全網(wǎng)全局的角度進行廠站協(xié)調和站站協(xié)調，區(qū)域優(yōu)化無法實現(xiàn)。
[0006]為解決以上問題，國內外研究提出了基于軟分區(qū)的三級電壓控制的體系架構，通過省調AVC (Automatic Voltage Control,自動電壓控制)從全局角度實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調優(yōu)化，由省調EMS (Energy Management System,能量管理系統(tǒng))直控500kV變電站的35kV電容電抗。此種方法雖在理論上能實現(xiàn)全網(wǎng)電壓無功最優(yōu)，但從全國其它省實施的情況來看，此種模式在工程化及生產(chǎn)實際應用中存在以下難題(所述的省調指省級電網(wǎng)電力調度控制中心，所述的地調指地市級電網(wǎng)電力調度控制中心):
I)信號采集與站端改造難度大。在接入調試方面，因省調無采集詳細的保護動作信號，一般都是在站端合并相關的保護信號形成AVC閉鎖信號，需要站端相關的改造工作(如需將部分的保護動作瞬動節(jié)點改造為自保持節(jié)點)，增加了投資費用。同時，驗收和運維的工作量大，需要維護復雜繁多的信號合并邏輯，出錯風險較大；當有設備投運或退運時，均需重新到變電站端對合并信號重新測試和驗收。
[0007]2)在運行管理方面，因省調調度員的日常工作量較大，并且省網(wǎng)500kV變電站數(shù)量繁多，目前500kV變電站的電壓無功調節(jié)工作都是委托變電站運行人員完成。如由省調AVC進行直控，需要調度員投入較大精力去監(jiān)視和解除AVC閉鎖信號，影響調度員對電網(wǎng)運行情況的監(jiān)視。
[0008]綜上所述，需要一種能解決傳統(tǒng)人工調壓、VQC、省調AVC直控幾種控制模式的不足的500kV變電站35kV電容電抗自動控制方法。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明所要解決的第一個技術問題，就是提供一種綜合考慮區(qū)域協(xié)調、上下級協(xié)調、工程化實施工作量、運行維護和管理等生產(chǎn)實際問題的500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明所要解決的第二個技術問題，就是提供一種采用上述系統(tǒng)進行500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制的方法。
[0011]采用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，能有效解決綜合考慮區(qū)域協(xié)調、上下級協(xié)調、工程化實施工作量、運行維護和管理的生產(chǎn)實際問題，且降低投資、降低出錯概率、減少驗收維護工作量，大大減輕了省調調度員的工作強度。
[0012]解決上述第一個技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發(fā)模塊和最優(yōu)潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發(fā)電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優(yōu)潮流計算模塊以此為約束采用最優(yōu)潮流算法計算并向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線控制目標、向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，地調AVC根據(jù)省調AVC下發(fā)的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，根據(jù)500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發(fā)遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
[0013]解決上述第二個技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制方法，其特征是包括以下步驟:
SI省調編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天自動下發(fā)至地調AVC ;省調AVC主站通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線電壓控制指令，向地調發(fā)送500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令；
S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發(fā)的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數(shù)要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數(shù)要求范圍內；所述的步驟S2具體包括以下子步驟:
S2-1電壓控制
狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正常或者與高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正?；蛘吆透邏簜缺３滞较螂妷涸较?；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限；
控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志。
[0014]S2-2無功控制
狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略需根據(jù)歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)；
狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)；
狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)；
狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)；
狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限；
控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志；
S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發(fā)的指令控制變電站電容電抗；
所述的步驟S3具體包括以下子步驟:
S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站；
S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令；
S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據(jù)省調下發(fā)的500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，考慮設備故障或異常、動作次數(shù)約束、設備狀態(tài)及越限等安全約束，下發(fā)遙控遠方分合電容器、電抗器。
[0015]上述步驟SI的省調AVC主站通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化、步驟S2-2的根據(jù)歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限和策略須預判等，以及考慮設備故障或異常、動作次數(shù)約束、設備狀態(tài)及越限等安全約束，下發(fā)遙控遠方分合電容器、電抗器都是現(xiàn)有的技術，此不贅述。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
O由省調AVC從全局角度協(xié)調優(yōu)化，解決了人工調節(jié)或VQC只考慮單個變電站無法全局優(yōu)化的問題； 2)由地調AVC考慮設備安全約束，下發(fā)遙控直控35kV電容電抗，并由各地調監(jiān)控，工程實施工作量小，運行維護和管理簡單清晰，更加適應500kV變電站的分區(qū)集中監(jiān)控的管理模式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
圖1是系統(tǒng)總體架構圖；
圖2是方法流程圖；
圖3是地調AVC子站實時計算主變低壓側可增減無功示意圖；
圖4是省調AVC主站下發(fā)500kV主變低壓側無功指令示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，本發(fā)明的500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)實施例，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發(fā)模塊和最優(yōu)潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發(fā)電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優(yōu)潮流計算模塊以此為約束采用最優(yōu)潮流算法計算并向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線控制目標、向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，地調AVC根據(jù)省調AVC下發(fā)的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，根據(jù)500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發(fā)遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
[0019]采用上述系統(tǒng)進行500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制的方法，包括以下步驟:
Si省調方式人員編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天自動下發(fā)至地調AVC ;省調AVC主站通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線電壓控制指令，向地調發(fā)送500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令；
S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發(fā)的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數(shù)要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數(shù)要求范圍內。所述的步驟S2具體包括以下子步驟:
S2-1電壓控制
狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正?；蛘吲c高壓側保持同方向電壓越限；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正?；蛘吆透邏簜缺３滞较螂妷涸较蓿?br>
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常；
控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)；
狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限；
控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志。
[0020]S2-2無功控制
狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須根據(jù)歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)；
狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)；
狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)；
狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常；
控制策略:切除電容器(如無運行的電容器，投入電抗器)，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)；
狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限；
控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志；
S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發(fā)的指令控制變電站電容電抗。所述的步驟S3具體包括以下子步驟:
S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站，如圖3所示；
S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，如圖4所示；
S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據(jù)省調下發(fā)的500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，考慮設備故障或異常、動作次數(shù)約束、設備狀態(tài)及越限等安全約束，下發(fā)遙控遠方分合電容器、電抗器。
[0021]方法總體流程見附圖2。
【權利要求】
1.一種500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制系統(tǒng)，包括省調AVC、地調AVC、500kV變電站和電廠AVC子站，其特征是:所述的省調AVC包括電壓計劃曲線下發(fā)模塊和最優(yōu)潮流計算模塊，所述的地調AVC子站包括電壓計劃曲線接收模塊和策略計算模塊，省調AVC通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天定時向地調AVC的電壓計劃曲線接收模塊下發(fā)電壓計劃曲線，并實時接收電廠AVC子站上送閉鎖信號和地調AVC上送無功備用容量信息，并通過最優(yōu)潮流計算模塊以此為約束采用最優(yōu)潮流算法計算并向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線控制目標、向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，地調AVC根據(jù)省調AVC下發(fā)的電壓計劃曲線及實時500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，根據(jù)500kV變電站上送的保護、遠方/就地信號，通過策略計算模塊計算并下發(fā)遙控信號遠方控制500kV變電站電容電抗分合。
2.一種采用如權利要求1所述系統(tǒng)的500kV變電站35kV電容電抗省地協(xié)同自動控制方法，其特征是包括以下步驟: SI省調編制日前電壓計劃曲線并通過電壓計劃曲線下發(fā)模塊每天自動下發(fā)至地調AVC ;省調AVC主站通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向電廠AVC子站下發(fā)高壓母線電壓控制指令，向地調發(fā)送500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令； S2地調AVC子站以電壓合格率為最高目標，首先確保電壓控制在省調下發(fā)的電壓計劃曲線范圍內；以功率因數(shù)要求為次要目標，將無功控制在設定的功率因數(shù)要求范圍內； 所述的步驟S2具體包括以下子步驟: S2-1電壓控制 狀況1:變電站高壓側越上限，中壓側正?；蛘吲c高壓側保持同方向電壓越限； 控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)； 狀況2:變電站高壓側越下限，中壓側正?；蛘吆透邏簜缺３滞较螂妷涸较蓿? 控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成中壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)； 狀況3:變電站中壓側越上限，高壓側正常； 控制策略:變電站切電容器，如無運行的電容器，則投入電抗器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)； 狀況4:變電站中壓側越下限，高壓側正常； 控制策略:變電站切電抗器，如無運行的電抗器，則投入電容器，且保證不得造成高壓側電壓越限，否則不進行調節(jié)； 狀況5:變電站高、中壓側電壓不同方向越限； 控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志； S2-2無功控制 狀況6:高壓側無功越上限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略需根據(jù)歷史投退情況進行預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)； 狀況7:高壓側無功越下限，中壓側無功正?；蛘吆透邏簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略須預判，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)； 狀況8:中壓側無功越上限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電抗器，如無運行的電抗器，投入電容器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越下限，否則不進行調節(jié)； 狀況9:中壓側無功越下限，高壓側無功正?；蛘吆椭袎簜缺３滞较驘o功越限，高、中壓側電壓正常； 控制策略:切除電容器，如無運行的電容器，投入電抗器，該策略必須預算，以保證不會造成高中壓側電壓越上限，否則不進行調節(jié)； 狀況10:變電站高、中壓側無功不同方向越限； 控制策略:不進行調節(jié)，發(fā)出告警，提示監(jiān)控人員，并記錄于日志； S3地調AVC子站在電壓無功處于正常范圍的基礎上，再按照省調下發(fā)的指令控制變電站電容電抗； 具體包括以下子步驟: S3-1地調AVC子站實時計算每個500kV主變低壓側的可增加無功容量和可減少無功容量，并將之上送到省調AVC主站； S3-2省調AVC主站以地調AVC上送的可增、可減無功容量作為約束，通過最優(yōu)潮流算法實時進行全網(wǎng)協(xié)調優(yōu)化，向地調AVC下發(fā)500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令； S3-3地調AVC子站通過步驟S2在確保電壓和無功都滿足要求的基礎上，根據(jù)省調下發(fā)的500kV變電站主變低壓側無功調節(jié)指令，考慮設備故障或異常、動作次數(shù)約束、設備狀態(tài)及越限等安全約束，下發(fā)遙控遠方分合電容器、電抗器。
【文檔編號】H02J3/16GK104167740SQ201410394498
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權日:2014年8月12日
【發(fā)明者】郭文鑫, 盧建剛, 向德軍, 林建熙, 溫柏堅 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力調度控制中心