[发明专利]自动电压控制中基于拓扑着色实时生成控制单元的方法

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，特别涉及变电站自动电压控制中基于拓扑着色实时生成控制单元的方法。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)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。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用电网实时运行数据，从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。AVC系统以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环地进行电压的实时优化控制，实现了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制，以及再分析，再决策、再控制的无功电压实时追踪控制问题，能够有效地克服传统的电网无功电压控制手段存在的不足，提高电网安全稳定经济运行的水平。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,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系统的主站部分是在电网控制中心基于软件程序实现的自动电压控制方法，其对电网的电压控制方法主要有对电厂发电机无功控制方法以及对变电站的无功设备控制方法2类。其中对电厂的发电机无功控制方法，目前采用的主要方式是:调度中心的AVC系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过无功电压灵敏度将机组无功调整量转换为电厂高压侧母线电压的控制目标值，主站通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送电厂高压侧母线的电压控制目标值，电厂的AVC子站接收到目标值后，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，直到高压侧母线达到AVC主站下发的设定值，发电机发出的无功增加/减少时，高压侧母线电压升高/降低。对变电站的控制方法为对无功补偿设备的投切指令以及变压器有载调压分接头的调节指令。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后，母线电压降低。变压器有载调压分接头一般装载在变压器高压侧绕组，分接头档位升高时中低压母线电压升高，反之降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令以及分接头升降指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，完成站内无功设备的投切或分接头的调节。

在电力系统控制中心的AVC软件程序中，传统的变电站多采用“九区图”控制方式来计算无功设备和有载调压分接头的控制方法。九区图控制方式是典型的电压、无功双参数控制方法，它将变压器高压侧绕组无功功率Q和低压侧母线电压U分别作为二维坐标平面的横、纵坐标轴，根据电压和无功均存在3种状态即合格、过高和过低，从而将二维坐标平面分为九个区域，根据调节判据得出不同区域的控制方法。赵永存，韩富春，尹庆福在《基于九区图控制的变电站电压无功自动装置》(山西电力,2005年，第2期，1-3页)中说明了一种典型的“九区图”方法。该方法的主要不足，是仅能考虑变电站内单一电压等级的母线电压U(一般为低压侧母线)，无法兼顾其他电压等级母线电压，这种方法已经不能满足电网的运行控制要求。

随着自动电压控制技术的发展，新的变电站自动电压控制方法也逐步出现，郑广君、苑画舫在《基于调控一体的北京电网自动电压控制》(第四届(2010)全国电力系统无功/电压技术交流研讨会论文集，2010年，西安，120～125页)中提出了一种面向多目标的变电站优化控制方法，主要的原则是：同时将变电站内多个电压等级母线的电压和变压器无功作为控制目标，通过多个控制目标之间的协调，实现变电站的优化控制。具体的控制目标包括：

1)母线电压合格。变电站控制首先保证站内各电压等级的母线电压合格。当由于控制手段用尽，确实不能保证各电压等级母线电压合格时，按照预设的优先级，优先保证高级别母线电压合格。

2)无功合理。在所有母线电压合格的基础上，考虑变压器高压侧绕组无功合格。

3)主网电压优化。在电压合格和无功合理的条件都能满足的情况下，进行主网母线的电压优化控制。

该方法突破了传统的变电站AVC控制中只以站内某一电压等级母线电压为控制目标的限制，可以实现变电站内各侧电压等级母线电压合格，满足了电网运行要求。目前该方法在省级电网控制中心得到比较广泛的应用。