[发明专利]配电网电压调整及无功补偿全网协调控制的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及配电网电压调整及无功补偿全网协调控制的方法及装置。

背景技术

电压是电能质量的重要指标，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电器设备的安全与寿命有重要的影响；而电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，有效地控制和合理的无功补偿，不仅能够保证电压质量，而且能够提高电力系统运行的稳定性和安全性，降低电能损耗，充分发挥经济效益。

传统电压无功控制多为本地自动控制，通过监测目标设备（如：变压器低压侧）的运行状态（如：电压、电流、有功、无功等电气量），调节变压器档位或电容器开关使目标设备电压及功率因数位于合格范围内。此种控制方式控制速度快，不依赖于控制中心，但由于控制器之间无法协调，只能保证单一目标设备本身的运行状态合格，而忽视了不同区域、不同电压等级电网之间的有机联系及相互影响，设备的调控能力没有得到充分挖掘，控制动作影响的范围太小。图1为现有技术中典型配电网结构示意图。如图1所示，对400V低压台区用户而言，台区低压线路末端用户电压越下限，需要本台区所属10/0.4kV有载调压配电变压器逆调压，使末端用户电压能够随之上调，改善电压质量。但此时由于该配电变压器的运行电压及功率因数均在合格范围内，虽然无功补偿设备及调压分接开关仍有动作的余地，却均无法动作。另外，此种控制方式只能以目标设备运行状态合格为目标，没有顾及区域电网的损耗，当目标设备运行状态合格时，控制目标应能够自动转换为区域电网或全网损耗最小，整体经济性仍有提高的余地。

为了克服以上控制模式的弊端，产生了地区电网电压无功分级控制，以及更为先进的电压无功分布式控制。

电压无功分级控制是一种比较好的配电网控制方式。例如采用三级控制模式，将电力系统的电压无功控制功能按时间和空间分开，具有分级递阶的控制结构。图2为现有技术中电压无功分级控制系统架构图，如图2所示，一级控制处于最底层，设置在本区域发电厂或变电站等，由发电机的AVC（Automatic Voltage Control，自动电压控制装置）、变电站内VQC（Voltage Quality Control，电压无功控制装置）等电力设备自动控制装置组成，响应时间一般在几秒内，图2中实线箭头表示控制流，空心箭头表示信息流。在本级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值来补偿电压的快速、随机变化，同时保证无功的就地补偿和局部平衡。二级控制处于中间层，是对某个区域的控制，由各地区的控制中心执行，时间常数约为几十秒钟到几分钟。控制的主要目的是保证中枢母线电压等于设定值，如果中枢母线的电压幅值产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级电压控制器的设定参考值。三级控制处于最高层，是对全系统的控制，由系统控制中心执行，其响应时间为十几分钟到小时级。控制的主要目的为协调各二级控制系统，指导调度人员的干预，保证全系统电压的安全稳定，以及实现全网的经济调度。

电压无功分级控制模式的主要优点在于“时空解耦”。从“空间”上对电压无功进行控制区域的划分，并通过对各区域中主导节点的控制来实现对该区域的控制，这样充分利用了区域内的无功资源，避免了无功的大范围流动。电压无功的控制效果通过各控制层在时间上的解耦得到了保证。但此种控制模式只涉及10kV及以上的变电站层，对于10/6kV线路没有涉及，且控制目标只是为了保证电压质量合格，没有综合考虑网损、动作次数限制等因素。