[发明专利]基于拓扑搜索的网省协调电压控制广义关口自动生成方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，特别涉及一种基于拓扑搜索的网省协调电压控制广义关口自动生成方法。

背景技术

自动电压控制系统是实现电网安全（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，其基本原理是通过协调控制发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网内无功电压的合理分布。

到目前为止，全世界主流的自动电压控制主要有三种模式：

第一种是以德国RWE电力公司代表二级控制，没有所谓分区控制，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。存在的问题OPF模型计算量大，计算时间较长。当系统中发生大的扰动、负荷陡升或陡降时，如果完全依赖OPF，则AVC的响应速度不够，控制的动态品质难以保证。

第二种是以法国EDF的三级电压控制模式的研究和实施始于上世纪70年代，经历了三十余年的研究、开发和应用，是目前国际上公认为最先进的电压控制系统。该控制模式得到了很好的应用，但是该模式仍存在缺点，这是因为区域的二级电压控制（SVC）是基于电力系统无功电压的局域性而开发的，而区域间无功电压是有耦合的，因此控制系统的质量在根本上取决于各区域间无功电压控制的耦合程度。但是，随着电力系统的发展和运行工况的实时变化，设计时认为相对解耦的区域并非一成不变，而且以固定的控制参数形式存在的控制灵敏度更是随运行工况而实时变化，因此这种以硬件形式固定下来的区域控制器难以适应电力系统的不断发展和实时运行工况的大幅度变化，因此难以持久地保证有良好的控制效果。

第三种是清华大学电机系调度自动化实验室提出了基于“软分区”的三级电压控制模式，该模式通过软分区克服了EDF三级电压控制中硬分区的不足，已经在国内十六个地区电网、省级电网中得到广泛应用，并成功推广到北美PJM电网的电压控制中。

中国的电网管理模式具有的特点包括：

1.中国互联电网规模十分庞大，其运行由分层分区的多级调度机构来负责管理。

大区电网控制中心、省级电网控制中心和地区电网控制中心是其中比较有代表性的三个调度级别。通常情况下，大区电网控制中心（简称网调）负责管理跨省的500kV联络输电网，省级电网控制中心（简称省调）负责管理省内500/220kV输电网，地区电网控制中心（简称地调）负责管理地区内110/10kV配电网。AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件控制流程实现的，这要求其必须与电力系统本身的调度管理体制保持一致。

2.电磁环网普遍存在。

由于中国电网处于快速发展期，500kV的骨干网络已实现完全互联，但部分省份220kV电网还不够完善，为了保证供电可靠性，在220kV网络的层面，合环运行依旧相当普遍。对于网省调电网而言，其电网运行模式可以概括为：“500kV合环，220kV局部合环”，即“大环I挂小环II”，如图1所示。其中500kV节点11、12、13、14闭环运行（大环II），变压器T₁₁、节点15、开关Br₁₁、节点16、变压器T₂、节点12、11闭环运行（小环II）。

区、省、地三级电网在物理上实际上是互联的，但在实际调度管理上却是分层分区，这给全局电网的无功优化控制带来了极大困难。针对各级电网的独立控制方法，相互之间缺乏有效协调。由于各级电网之间互相影响，传统的独立控制方法存在很大局限性。随着自动电压控制系统在各级电网中的普遍推广，由于各自动电压控制系统的控制目标不一致、控制信息不共享、控制操作不同步，从而引发控制系统之间的冲突和过调等问题，最终导致控制频繁动作，并显著降低了控制质量。