[发明专利]一种高压配网变电站多侧电压无功协调优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压配网变电站多侧电压无功协调优化控制方法，特别涉及一种以变电站高中低压侧电压无功为综合控制目标，控制中低压两侧磁控电抗器MCR型静止无功补偿装置SVC，实现变电站各侧的电压无功综合协调优化控制方法。

背景技术

随着社会经济的发展，大功率整流设备、电弧炉及电力机车等大功率感性和非线性设备的大量运用，由此带来的电压无功问题越来越严重。电力系统中，电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及用电设备的安全和寿命有重要的影响。无功优化是实现系统经济运行的要点，而电压和无功功率的调节具有紧密的联系。电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，无功不足会引起电压偏低，反之会使得电压偏高，因此有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，还能提高电力系统运行的稳定性和安全性，获得较好的经济效益。

传统的变电站电压无功控制是对单侧（多为低压侧）的无功补偿装置进行的，控制方法主要有：九区图或五区图控制、电压/功率因素控制和逆调压控制等。其中，最基本的方式是变电站电压无功控制，而该方式普遍采用调节变压器分接头、投切电容器组等。近年来，静止无功补偿装置SVC的应用实现了无功的连续平滑调节，达到了电压无功的动态自动补偿控制。

据相关文献，静止无功补偿装置SVC由电容器组和可控电抗器组成，应用较广的晶闸管控制电抗器TCR受电力电子器件特性所限，仅用于35kV及以下电压等级。目前应用比较多的TCR型SVC大多仅以功率因数或是某个等级的电压或功率因数作为目标，控制目标相对单一，未能充分考虑系统的复杂性，难以实现较好的多目标优化控制。

当静止无功补偿装置SVC用于变电站的某各电压等级的电压无功控制时，静止无功补偿装置SVC往往经由变压器的低压母线接入系统，在不同的系统运行方式和不同负荷水平下，静止无功补偿装置SVC对于各侧的电压调节不一定同步，可能出现高压侧偏低而低压侧偏高或高压侧正常而低压侧偏低等复杂情况。此时，静止无功补偿装置SVC对于低压侧的调节可能导致其他侧的偏高或偏低，难以兼顾变压器各侧母线的供电电压。

在高压配电网中，220kV变电站多采用三绕组变压器，如：220kV/110kV/10kV或220kV/110kV/35kV，有多个电压等级的线路。现有的电容器组和静止无功补偿装置SVC多为35kV及以下电压等级，而中压侧母线的电压无功调节主要通过变压器高压侧分接头和低压无功补偿装置配合调节来实现。采用这种方式存在的主要缺点在于：一方面，很难应对各侧电压无功调节不一致的复杂情况，更难以同时兼顾各侧电压无功的精确控制；另一方面，通过低压侧的无功补偿装置来补偿中压侧的无功导致大量无功穿越变压器，造成大量电能损耗，影响变压器的经济运行和使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高压配网三绕组变压器多侧电压无功协调优化控制方法，该方法采用中压侧的磁控电抗器MCR和低压侧的MCR型静止无功补偿装置MSVC进行协调优化控制。协调优化控制系统包括中压侧MCR、低压侧MSVC、中低压母线及各装置电压电流互感器，由协调优化控制器来监测三侧母线电压、电流和无功功率，并控制多个装置。本系统的控制方法包括：搭建模型、实时监测、协调优化和控制，具体步骤如下：

1）将主变压器的低压侧的MCR型SVC的安装容量（MCR容量、电容器组总容量和各组容量配置）和中压侧直挂MCR的安装容量录入协调控制器；

2）按铭牌参数计算主变压器运行等效模型，针对不同运行方式下，高压侧系统短路阻抗和变压器的运行状态（分列/并列运行），得到不同运行方式下变电站各侧电压无功协调优化阻抗模型集，以下简称“协调优化模型集”；

3）利用电力系统仿真软件，计算不同运行方式下中低压侧各侧短路阻抗，对变电站协调优化模型集进行修正，使更符合实际运行状态，以便更精确的实现协调优化控制，并将模型录入协调控制器；

4）根据主变分接头档位投切信息，变电站系统和主变压器运行方式，实时选择对应的协调优化阻抗模型。

5）实时测量主变压器三侧母线、低压侧MSVC和中压测MCR的运行数据，优化计算主变分接头档位、中压侧MCR和低压侧SVC的投入容量；

上述优化条件包括：高中低压三侧母线电压水平，中低压侧功率因数和有功功率。遵循中压侧功率因数和低压侧母线电压水平优先的原则，再综合考虑各侧电压水平和功率因数。