專利名稱：一種在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，屬于電力系統(tǒng)自動控制領域。
背景技術：
長期以來，對電力系統(tǒng)無功電壓優(yōu)化的研究一直是圍繞固定的網(wǎng)絡拓撲模型下的無功優(yōu)化，提出了許多的算法和策略，但是考慮不同網(wǎng)絡拓撲模型下的無功優(yōu)化的研究卻很少，特別是考慮和變壓器在線經(jīng)濟運行計算進行結合的協(xié)調(diào)控制至今沒有見到。變壓器經(jīng)濟運行在策略上只考慮了單個變電站的經(jīng)濟性但是沒有考慮到全網(wǎng)的經(jīng)濟性，同時變壓器經(jīng)濟運行也沒有考慮到諸如電壓質(zhì)量等問題，而無功優(yōu)化雖然從全網(wǎng) 角度考慮了潮流的最優(yōu)分布，考慮了節(jié)點的電壓約束，節(jié)點的無功等約束等，但是沒有考慮在不同的網(wǎng)絡拓撲變化情況下的電網(wǎng)最優(yōu)潮流分布，特別是當電網(wǎng)中出現(xiàn)電壓和負荷有異常波動的時候如果還是按固定運行方式進行無功優(yōu)化計算往往無法得到滿意的結果，但是如果在無功優(yōu)化的計算中考慮了單站的在線變壓器經(jīng)濟運行計算，以變壓器經(jīng)濟運行的計算結果作為無功優(yōu)化計算的基礎那么將會在很大程度上提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性，同時也能提高算法在異常情況下的收斂性增強電網(wǎng)抵御異常情況的能力。本改進發(fā)明就是在前人提出和使用的各種計算方法的基上，提出一種將無功優(yōu)化和在線變壓器經(jīng)濟運行混合的協(xié)調(diào)自動控制方法，并將這種方法應用到實際在線控制中去，以解決電力系統(tǒng)無功電壓優(yōu)化控制中的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對背景技術中存在的缺陷而提出一種成本低、檢修維護量小的無功優(yōu)化和變壓器經(jīng)濟運行混合協(xié)調(diào)控制的實時自動控制方法。本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案—種在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，包括數(shù)據(jù)準備步驟、協(xié)調(diào)計算步驟和實時自動控制步驟，具體步驟如下A.數(shù)據(jù)準備步驟A-1，采用TCP/IP通信協(xié)議從調(diào)度自動化系統(tǒng)采集得到電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)；A-2，對步驟A-I采集的實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)篩選挑選出滿足基本潮流計算的數(shù)據(jù)；A-3，將步驟A-2得到的數(shù)據(jù)進行邏輯上的互相判斷，完成實時數(shù)據(jù)的可靠性校驗，同時剔除數(shù)據(jù)不刷新的死數(shù)據(jù)和誤數(shù)據(jù)；A-4，當步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗結果正常，則直接進入步驟B-6 ；當步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進入步驟B-5 ；B.協(xié)調(diào)計算步驟B-5，通過對數(shù)據(jù)的簡單校驗和判斷，對數(shù)據(jù)進行修正；B-6，對電網(wǎng)的模型和數(shù)據(jù)進行潮流計算；
B-7:判斷潮流計算后的精度N是否符合高級應用的精度要求，當結果符合精度要求則轉入步驟B-8，如果結果不符合精度要求則轉入步驟C-16 ；B-8:通過協(xié)調(diào)計算獲得控制命令，如果協(xié)調(diào)計算有控制命令產(chǎn)生則轉入步驟C-9 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉入步驟C-16 ；C.實時自動控制步驟C-9:獲得協(xié)調(diào)計算中變電站內(nèi)變壓器各側的開關、變壓器間母聯(lián)的開關控制命令； C-IO :獲得協(xié)調(diào)計算中的控制命令，控制命令包括變壓器主變分接頭檔位的調(diào)整，補償設備開關的投切，發(fā)電廠高壓側母線電壓的控制目標值；C-Il :判斷控制命令中涉及的控制設備是否處于閉環(huán)控制狀態(tài)，即是否由計算機自動控制設備投切，如果是，則進入步驟C-13 ;如果不是，則進入步驟C-12 ；C-12 :當控制設備不滿足閉環(huán)自動控制要求時，系統(tǒng)給出該設備的實時的建議命令；C-13 :執(zhí)行控制命令方案，將控制命令下發(fā)到控制設備；C-14 :判斷控制命令是否執(zhí)行成功，如果控制命令執(zhí)行成功則轉到步驟C-16，否則轉到步驟C-15 ;C-15 :根據(jù)實際執(zhí)行情況的反饋信息給出本次執(zhí)行失敗的原因；C-16 :將控制結果信息用文字形式顯示出來；C-17 :對控制失敗或其他異常信息給出語音報警提示；C-18 :將控制結果保存到數(shù)據(jù)庫進行存檔；循環(huán)以上所有步驟，保證系統(tǒng)能周期、自動運行。 進一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，步驟A-2中所述滿足基本潮流計算的數(shù)據(jù)包含電網(wǎng)模型、各個變電站中母線上的電壓，電力變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等器件的有功、無功電流以及各個開關的開合狀態(tài)；進一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，步驟B-6中采用的潮流計算方法為牛頓-拉夫遜潮流計算法。進一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，步驟B-7中所述精度的計算方法是
ηΝ = Σ (i節(jié)點潮流計算前電壓標幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標幺值I /i節(jié)點潮
i=l
流計算前電壓標么值)，其中η代表在線變壓器的數(shù)量，η取自然數(shù)。進一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，步驟Β-7中高級應用的精度要求為精度NS 1.5%。進一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，步驟Β-8中協(xié)調(diào)計算具體步驟如下Β-8-1 :判斷當前電網(wǎng)是否有母線電壓越線，如果有母線電壓越線發(fā)生則轉入步驟Β-8-2，如果沒有電壓越線發(fā)生則轉入步驟Β-8-3 ；Β-8-2 :進行電壓校正計算如果校正計算結果成功則保存本次計算結果，轉入Β-8-8，如果校正計算失敗則轉入步驟Β-8-2-1 ；
Β-8-2-1 :判斷是否有電壓異常波動，如果有電壓異常波動則轉入步驟Β-8-2-2，否則轉入步驟Β-8-8 ；Β-8-2-2 :進行單站變壓器經(jīng)濟運行計算；Β-8-2-3 :得到單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案；Β-8-2-4 :讀取站內(nèi)開關的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設定范圍內(nèi)轉入步驟Β-8-2-5，否則轉入步驟Β-8-8 ；Β-8-2-5 :通過單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進行拓撲分析，得到新的電網(wǎng)運行方式，重新執(zhí)行步驟Β-8-2的校正計算，如果校正計算成功則轉入步驟Β-8-4否則轉入步驟 Β-8-8 ；
Β-8-3 :進行無功優(yōu)化計算，如果優(yōu)化計算成功轉入步驟Β-8-3-1，否則轉入步驟Β-8-8 ；Β-8-3-1 :讀取單站負荷實時和負荷預測數(shù)據(jù)；Β-8-3-2:判讀是否有負荷異常波動情況，如果判斷有異常波動則轉入步驟Β-8-3-3，否則轉入步驟Β-8-5 ；Β-8-3-3 :進行單站變壓器經(jīng)濟運行計算，得到計算結果；Β-8-3-4 :讀取站內(nèi)開關的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設定范圍內(nèi)轉入步驟Β-8-3-5，否則轉入步驟Β-8-5 ；Β-8-3-5 :通過單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進行拓撲分析，得到新的電網(wǎng)運行方式，重新進行無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉入步驟Β-8-4否則轉入步驟Β-8-5 ；Β-8-4 :得到新的控制方案，轉入步驟Β-8-6 ；Β-8-5 :保持本次優(yōu)化方案，轉入步驟Β-8-6 ；Β-8-6 :潮流校驗本次方案，如果潮流校驗成功則轉入步驟Β-8-7，否則轉入步驟Β-8-8 ；Β-8-7 :得到最終控制方案；Β-8-8 :本次計算結束。本發(fā)明采用以上技術方案，具有以下有益效果本發(fā)明結合電網(wǎng)的實際運行情況，實現(xiàn)了對無功優(yōu)化的控制設備變壓器分接頭檔位的調(diào)整和補償設備開關的投切，通過對主變各側開關的開合調(diào)整實現(xiàn)各個變電站的控制運行方式的改變特別是在電網(wǎng)遇到電壓和負荷異常波動的情況下，系統(tǒng)通過混合計算和協(xié)調(diào)控制不但保證了電網(wǎng)的經(jīng)濟性而且提高了算法在異常情況下的收斂能力，加大了電網(wǎng)抵御異常事故的能力。本發(fā)明降低了全網(wǎng)損耗，減少了設備投資成本以及檢修和維護的工作量，提高了電網(wǎng)抵御電壓和負荷波動異常的能力，使電網(wǎng)運行更加安全和經(jīng)濟。


圖I是本發(fā)明的方法總體流程圖。圖2是混合協(xié)調(diào)計算方法的詳細說明流程圖。圖3是實時自動控制系統(tǒng)與電網(wǎng)接口示意圖。圖4是一個變電所內(nèi)兩臺以上變壓器并列運行的接線圖。
圖5是一個變電所內(nèi)兩個變壓器線路組在其負載側有聯(lián)絡開關相連的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細的描述。如圖I所示是本發(fā)明方法的總體流程圖，具體步驟如下步驟I :程序開始后，利用電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)采集模塊從調(diào)度自動化的SCADA/EMS渠道采集得到實時數(shù)據(jù)；步驟2 :利用數(shù)據(jù)接口模塊轉換步驟I中采集的全網(wǎng)實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)整合，該數(shù)據(jù)包含電網(wǎng)模型，各個變電站中母線上的電壓，電力變壓器、線路、電容器、電抗器等器件的有功、無功、電流以及各個開關的開合狀態(tài)；步驟3 :通過遙信和遙測數(shù)據(jù)邏輯上的互相判斷來檢測實時數(shù)據(jù)的可靠性同時判斷數(shù)據(jù)不刷新的死數(shù)據(jù)和誤數(shù)據(jù)，例如1)當開關狀態(tài)為斷開，但此時可檢測到有功和無 功值，則說明數(shù)據(jù)不正常；2)當出現(xiàn)零阻抗支路，則說明支路數(shù)據(jù)有誤；步驟4 :當步驟3中數(shù)據(jù)校驗符合計算要求，即數(shù)據(jù)正常，則進入步驟6 ;當步驟3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進入步驟5 ；步驟5 :通過對數(shù)據(jù)的簡單校驗和判斷進行數(shù)據(jù)的修正；例如對數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的標幺值用當前電壓等級的平均值替代，對零阻抗支路用近似小阻抗數(shù)據(jù)替代。步驟6 :對電網(wǎng)的模型和數(shù)據(jù)進行潮流計算，主要采用牛頓-拉夫遜潮流計算法；步驟7 :判斷潮流計算后的精度N是否符合高級應用的計算要求，這里精度的計算方法是
ηN = Z (I i節(jié)點潮流計算前電壓標幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標幺值I /i節(jié)點
i=l
潮流計算前電壓標么值)，這里要求N < = I. 5%，當結果符合精度則轉入步驟8，如果結果不符合精度要求則轉入步驟16。步驟8 :在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)控制模塊，具體步驟見圖2 ;如果協(xié)調(diào)控制成功有控制命令產(chǎn)生則轉入步驟9和步驟10 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉入步驟16 ；步驟9 :發(fā)出協(xié)調(diào)控制中無功優(yōu)化計算出的控制命令結果，控制命令包括變壓器主變分接頭檔位的調(diào)整，補償設備開關的投切，發(fā)電廠高壓側母線的控制目標值；步驟10 :發(fā)出協(xié)調(diào)控制中通過變壓器經(jīng)濟運行計算出的控制命令結果，控制命令主要通過改變變電站內(nèi)部的運行方式從而達到經(jīng)濟運行的結果，主要控制設備包括變壓器各側的開關和變壓器間母聯(lián)的開關的開合；步驟11 :通過電網(wǎng)控制設備的控制狀態(tài)判斷控制命令中的控制設備是否處于實時自動自動控制狀態(tài)，即計算機自動控制設備投切，如果是，則進入步驟13 ;如果不是，則進入步驟12 ；步驟12 :當不滿足實時自動控制時，系統(tǒng)給出實時的控制命令的建議方案；步驟13 :執(zhí)行控制命令方案，控制命令下發(fā)到控制設備；步驟14 :控制命令是否執(zhí)行成功，如果控制命令執(zhí)行成功則轉到步驟16，否則如果控制命令執(zhí)行失敗則轉到步驟15 ；步驟15 :當控制命令執(zhí)行失敗時根據(jù)步驟14通過系統(tǒng)對執(zhí)行命令的實際執(zhí)行情況的反饋信息給出本次執(zhí)行失敗的原因；步驟16 :把步驟7，步驟12，步驟14，步驟15得到的信息用文字形式顯示出來。步驟17 :將步驟7，步驟12或者步驟15中的部分重要的異常信息給出語言提示；步驟18 :將計算的結果保存到數(shù)據(jù)庫進行存檔，然后結束；在上述步驟中，步驟I 4為數(shù)據(jù)準備階段，步驟5 18為在線變壓器經(jīng)濟運行混合無功優(yōu)化協(xié)調(diào)實時自動控制階段，重復步驟I 18，形成一個實時自動系統(tǒng)，循環(huán)往復，以保證系統(tǒng)能周期、自動運行。為了更清楚的說明本發(fā)明，下面將對相關內(nèi)容進行展開說明。
(一 )系統(tǒng)接駁原理如圖3所示，考慮在線變壓器經(jīng)濟運行的混合無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制系統(tǒng)與電網(wǎng)通過SCADA/EMS系統(tǒng)進行接駁獲得電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和模型，通過和電廠側AVC系統(tǒng)以及變電站QAVC系統(tǒng)的接駁獲得實時的遙測和遙信數(shù)據(jù)作為SCADA/EMS數(shù)據(jù)的補充，通過和電能表集抄系統(tǒng)的接駁獲得電網(wǎng)的有功無功電量數(shù)據(jù)，作為SCADA/EMS數(shù)據(jù)的補充。因其主要由調(diào)度值班人員用于實時調(diào)整可控設備包括變壓器分接頭檔位，無功補償設備，以及電網(wǎng)運行方式，從而降低電網(wǎng)損耗，特別是在電網(wǎng)電壓和負荷發(fā)送異常波動的情況下通過協(xié)調(diào)控制保證電網(wǎng)安全，系統(tǒng)直接接入SCADA/EMS系統(tǒng)，與電廠側AVC系統(tǒng)，變電站QAVC系統(tǒng)，電能表集抄系統(tǒng)、方式工作站、無功專職工作站、WEB終端工作站接口均通過二次防護系統(tǒng)隔離。( 二 )混合協(xié)調(diào)計算如圖2所示是本發(fā)明方法的協(xié)調(diào)控制的流程圖，具體步驟如下步驟I :協(xié)調(diào)處理模塊開始后，判斷當前是否有電壓越線的節(jié)點，如果有電壓越線的節(jié)點則轉入步驟2，如果沒有電壓越線的節(jié)點則轉入步驟11 ；步驟2 :電壓校正模塊，根據(jù)當前電網(wǎng)可控設備對電壓越線節(jié)點的電壓進行校正，如果校正成功則轉入步驟3，如果校正失敗則轉入步驟4 ；步驟3 :如果校正電壓越線成功則保存本次校正的調(diào)節(jié)方案；步驟4 :是否出現(xiàn)電壓異常波動的情況，例如電壓在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅的下降或上升，如果出現(xiàn)電壓異常波動則轉入步驟5，如果沒有出現(xiàn)電壓異常波動則結束本次計算；步驟5 :調(diào)用變壓器在線經(jīng)濟運行模塊，當采用傳統(tǒng)的校正調(diào)節(jié)手段無法實現(xiàn)校正目的的時候，同時電壓出現(xiàn)異常波動的時候采用實時計算單站的變壓器經(jīng)濟運行策略。步驟6 :通過變壓器在線經(jīng)濟運行計算的結果，得到站內(nèi)變壓器可控開關和母聯(lián)開關的控制命令；步驟7 :讀取變電站內(nèi)可控變壓器開關和母聯(lián)開關的動作次數(shù)；步驟8 :判斷可控開關和母聯(lián)開關的動作次數(shù)是否達到動作的上限，如果開關控制次數(shù)已經(jīng)達到規(guī)定上限說明本段時間內(nèi)設備將不能動作則本次計算結束，否則如果沒有達到規(guī)定動作次數(shù)上限則轉入步驟9 ;步驟9 :將變電站的變壓器經(jīng)濟運行計算結果帶入全網(wǎng)模型中，得到新的電網(wǎng)下的運行方式和新的節(jié)點負荷數(shù)據(jù)；步驟10 :在新的電網(wǎng)運行方式下再次做電壓校正，如果電壓校正成功則轉入步驟20，如果電壓校正失敗則結束計算；
步驟11 :進行全網(wǎng)無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算失敗則結束本次計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉入步驟12 ；步驟12 :讀取單站變壓器帶的負荷數(shù)據(jù)；步驟13 :判斷當前負荷情況，如果負荷短時間內(nèi)出現(xiàn)較大異常波動則執(zhí)行步驟14，如果負荷短時間內(nèi)變化不大則執(zhí)行步驟21 ；步驟14 :在負荷異常波動的情況下，調(diào)用變壓器經(jīng)濟運行模塊帶入實時數(shù)據(jù)進行在線計算；步驟15 :通過實時的變壓器經(jīng)濟運行在線計算得到計算結果；步驟16 :讀取變電站內(nèi)可控變壓器開關和母聯(lián)開關的動作次數(shù)； 步驟17 :判斷可控開關和母聯(lián)開關的動作次數(shù)是否達到動作的上限，如果開關控制次數(shù)已經(jīng)達到規(guī)定上限說明本段時間內(nèi)設備將不能動作則轉入步驟21，否則如果沒有達到規(guī)定動作次數(shù)上限則轉入步驟18 ；步驟18 :將變電站的變壓器經(jīng)濟運行計算結果帶入全網(wǎng)模型中，得到新的電網(wǎng)下的運行方式和新的節(jié)點負荷數(shù)據(jù)；步驟19 :在電網(wǎng)新的運行方式和節(jié)點負荷數(shù)據(jù)的改變情況下再次進行全網(wǎng)的無功優(yōu)化計算，如果計算收斂成功則轉入步驟20，如果計算結果發(fā)散則轉入步驟21 ；步驟20 :通過步驟10或步驟19得到成功的協(xié)調(diào)控制方案；步驟21 :保存無功優(yōu)化收斂后的最優(yōu)控制方案；步驟22 :對步驟20或步驟21的協(xié)調(diào)控制方案進行潮流校驗，如果潮流校驗成功則轉入步驟23，如果潮流校驗失敗則結束本次計算；步驟23 :得到潮流校驗通過的本次協(xié)調(diào)控制的最終控制方案；(三)混合協(xié)調(diào)自動控制I.混合協(xié)調(diào)自動控制策略由于協(xié)調(diào)控制命令中會有變壓器檔位的調(diào)節(jié)命令和變電站運行方式變化的命令，所以控制就有了優(yōu)先級次序。在出現(xiàn)了變電站運行方式變化和變壓器檔位都需要調(diào)整的時候應先考慮檔位的變化，然后再考慮運行方式的調(diào)整，下面就幾種方式的情況做一下說明。如果是單臺變壓器運行轉換至兩臺變壓器并列運行的情況。協(xié)調(diào)控制前的狀態(tài)如下A和B為同一型號變壓器且參數(shù)相同，A變壓器運行檔位是4檔，B變壓器停運檔位是3檔，如果此時協(xié)調(diào)控制命令是本變電站變壓器由單臺運行轉換成兩臺變壓器并列運行，同時檔位調(diào)到5檔，那么首先根據(jù)最后的兩臺變壓器調(diào)整的檔位信息先將調(diào)整備用電力變壓器B的檔位由3檔調(diào)至5檔，接著將運行中電力變壓器A的檔位信息由4檔調(diào)至5檔，使兩臺變壓器的檔位相同；其次，按照電力變壓器的操作順序，發(fā)出電力變壓器B高壓側斷路器閉合命令，如果執(zhí)行成功，繼續(xù)執(zhí)行電力變壓器B低壓側斷路器閉合命令，否則停止發(fā)送命令。當電力變壓器B低壓側斷路器閉合命令發(fā)出，且執(zhí)行成功后，說明電力變壓器B順利投入運行；如果低壓側命令執(zhí)行失敗，此時反向執(zhí)行電力變壓器B高壓側斷路器斷開命令，使其恢復為原來狀態(tài)。以上命令執(zhí)行成功與失敗均需遙信和遙測值進行驗證判斷。如果是兩臺變壓器并列運行轉換至單臺變壓器運行的情況。協(xié)調(diào)控制前的狀態(tài)如下A和B為同一型號變壓器且參數(shù)相同，A變壓器運行檔位是4檔，B變壓器運行檔位是4檔，如果此時協(xié)調(diào)控制命令是本變電站兩臺變壓器并列運行轉換至單臺變壓器運行，同時檔位調(diào)到5檔，那么首先先執(zhí)行兩臺變壓器并列運行轉換至單臺變壓器運行的操作，系統(tǒng)發(fā)出切除電力變壓器A低壓側斷路器斷開命令，如果執(zhí)行成功，繼續(xù)發(fā)出切除高壓側斷路器命令，否則停止發(fā)送命令。當切除電力變壓器A高壓側斷路器斷開命令發(fā)出，且執(zhí)行成功后，說明順利切除電力變壓器A ;如果電力變壓器A高壓側斷路器命令執(zhí)行失敗，此時反向執(zhí)行命令，將已經(jīng)斷開的電力變壓器A低壓側斷路器恢復為閉合狀態(tài)。以上命令執(zhí)行成功與失敗均需遙信和遙測值進行驗證判斷。其次，當以上命令執(zhí)行成功后系統(tǒng)再發(fā)出調(diào)檔命令，將運行變壓器的檔位由4檔調(diào)至5檔。如果是一臺變壓器運行轉換至另一臺變壓器運行的情況。協(xié)調(diào)控制前的狀態(tài)如下A和B為同一型號變壓器且參數(shù)相同，A變壓器運行檔位是4檔，B變壓器運行檔位是4檔，A變壓器運行，B變壓器備用。如果此時的協(xié)調(diào)命令將A變壓器由運行轉為備用，B變壓器由備用轉為運行。首先，根據(jù)單臺變壓器運行轉換至兩臺變壓器并列運行的控制方法，將兩臺電力變壓器并列運行，即電力變壓器B也投入運行；其次，待電力變壓器A和B并列運行成功，再按照兩臺變壓器并列運行轉換至單臺變壓器運行的操作順序，即切除原來運行中的電力變壓器A。
II.控制命令執(zhí)行策略I)改變運行方式的控制命令執(zhí)行策略由于各個設備執(zhí)行遙控命令時間有所不同，這就需要人為設定發(fā)出下條控制命令的時間間隔。如果間隔時間較短，就會造成前一條命令沒有執(zhí)行成功而后一條命令已經(jīng)發(fā)出的情況，從而在經(jīng)過遙信和遙測判斷后，誤認為前條命令執(zhí)行失敗，最終造成電力變壓器運行方式調(diào)整失敗。如果間隔時間較長，會造成命令遲遲不執(zhí)行的假象。解決上述問題的關鍵在于正確判斷命令執(zhí)行時間，包括命令發(fā)出至設備操作成功后的反校時間；2)變壓器檔位調(diào)節(jié)控制命令執(zhí)行策略變壓器檔位調(diào)節(jié)中可能會出現(xiàn)滑檔的情況發(fā)生，一旦出現(xiàn)滑檔的情況發(fā)生，應首先立即報警處理，其次如果能夠讀取到滑檔后的檔位值且允許回調(diào)檔位，應立刻根據(jù)檔位實測值和目標值的差值重新下發(fā)新的檔位值將當前檔位值調(diào)回到目標檔位值。3)補償設備開關控制命令執(zhí)行策略在補償設備開關的控制命令執(zhí)行中會出現(xiàn)命令執(zhí)行失敗的情況，一種情況為控制命令的反校失敗情況，這時應進行多次重發(fā)來執(zhí)行命令。如果在規(guī)定的重發(fā)次數(shù)內(nèi)依舊執(zhí)行失敗，則停止發(fā)出命令給出報警信息。另一種情況為控制命令反校成功而實際執(zhí)行失敗，這種情況可能是設備硬件出現(xiàn)問題，應立刻閉鎖該設備在下次計算中該設備不帶入模型進行計算，同時給出告警提示監(jiān)視人員進行必要的設備檢查和處理。(四)改進牛頓-拉夫遜潮流計算牛頓-拉夫遜法是常用的解非線性方程組的方法，也是當前廣泛采用的計算潮流的方法。I.潮流計算功率方程和等式約束條件U1YY11U1=P1+^
；=1將Yij = Gij+jBiJ; =ei +]/代入得
權利要求
1.一種在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征在于包括數(shù)據(jù)準備步驟、協(xié)調(diào)計算步驟和實時自動控制步驟，具體步驟如下 A.數(shù)據(jù)準備步驟 A-1，采用TCP/IP通信協(xié)議從調(diào)度自動化系統(tǒng)采集得到電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)； A-2，對步驟A-I采集的實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)篩選挑選出滿足基本潮流計算的數(shù)據(jù)； A-3，將步驟A-2得到的數(shù)據(jù)進行邏輯上的互相判斷，完成實時數(shù)據(jù)的可靠性校驗，同時剔除數(shù)據(jù)不刷新的死數(shù)據(jù)和誤數(shù)據(jù)； A-4，當步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗結果正常，則直接進入步驟B-6 ； 當步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進入步驟B-5 ； B.協(xié)調(diào)計算步驟 B-5，通過對數(shù)據(jù)的簡單校驗和判斷，對數(shù)據(jù)進行修正； B-6，對電網(wǎng)的模型和數(shù)據(jù)進行潮流計算； B-7 :判斷潮流計算后的精度N是否符合高級應用的精度要求，當結果符合精度要求則轉入步驟B-8，如果結果不符合精度要求則轉入步驟C-16 ； B-8 :通過協(xié)調(diào)計算獲得控制命令，如果協(xié)調(diào)計算有控制命令產(chǎn)生則轉入步驟C-9 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉入步驟C-16 ； C.實時自動控制步驟 C-9 :獲得協(xié)調(diào)計算中變電站內(nèi)變壓器各側的開關、變壓器間母聯(lián)的開關控制命令；C-IO :獲得協(xié)調(diào)計算中的控制命令，控制命令包括變壓器主變分接頭檔位的調(diào)整，補償設備開關的投切，發(fā)電廠高壓側母線電壓的控制目標值； C-Il :判斷控制命令中涉及的控制設備是否處于閉環(huán)控制狀態(tài)，即是否由計算機自動控制設備投切，如果是，則進入步驟C-13 ;如果不是，則進入步驟C-12 ； C-12 :當控制設備不滿足閉環(huán)自動控制要求時，系統(tǒng)給出該設備的實時的建議命令； C-13 :執(zhí)行控制命令方案，將控制命令下發(fā)到控制設備； C-14 :判斷控制命令是否執(zhí)行成功，如果控制命令執(zhí)行成功則轉到步驟C-16，否則轉到步驟C-15 ; C-15 :根據(jù)實際執(zhí)行情況的反饋信息給出本次執(zhí)行失敗的原因； C-16 :將控制結果信息用文字形式顯示出來； C-17 :對控制失敗或其他異常信息給出語音報警提示； C-18 :將控制結果保存到數(shù)據(jù)庫進行存檔； 循環(huán)以上所有步驟，保證系統(tǒng)能周期、自動運行。
2.根據(jù)權利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征在于步驟A-2中所述滿足基本潮流計算的數(shù)據(jù)包含電網(wǎng)模型、各個變電站中母線上的電壓，電力變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等器件的有功、無功電流以及各個開關的開合狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征在于步驟B-6中采用的潮流計算方法為牛頓-拉夫遜潮流計算法。
4.根據(jù)權利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征在于步驟B-7中所述精度的計算方法是N = Σ I |i節(jié)點潮流計算前電壓標幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標幺值I/i節(jié)點潮流 i=\計算前電壓標么值，其中η代表在線變壓器的數(shù)量，η取自然數(shù)。
5.根據(jù)權利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征在于步驟Β-7中高級應用的精度要求為精度NS 1.5%。
6.根據(jù)權利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，其特征 在于步驟Β-8中協(xié)調(diào)計算具體步驟如下 Β-8-1 :判斷當前電網(wǎng)是否有母線電壓越線，如果有母線電壓越線發(fā)生則轉入步驟Β-8-2，如果沒有電壓越線發(fā)生則轉入步驟Β-8-3 ； Β-8-2 :進行電壓校正計算如果校正計算結果成功則保存本次計算結果，轉入Β-8-8，如果校正計算失敗則轉入步驟Β-8-2-1 ； Β-8-2-1 :判斷是否有電壓異常波動，如果有電壓異常波動則轉入步驟Β-8-2-2，否則轉入步驟Β-8-8 ； Β-8-2-2 :進行單站變壓器經(jīng)濟運行計算； Β-8-2-3 :得到單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案； Β-8-2-4 :讀取站內(nèi)開關的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設定范圍內(nèi)轉入步驟Β-8-2-5，否則轉入步驟Β-8-8 ； Β-8-2-5 :通過單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進行拓撲分析，得到新的電網(wǎng)運行方式，重新執(zhí)行步驟Β-8-2的校正計算，如果校正計算成功則轉入步驟Β-8-4否則轉入步驟Β-8-8 ； Β-8-3:進行無功優(yōu)化計算，如果優(yōu)化計算成功轉入步驟Β-8-3-1，否則轉入步驟Β-8-8 ； Β-8-3-1 :讀取單站負荷實時和負荷預測數(shù)據(jù)； Β-8-3-2 :判讀是否有負荷異常波動情況，如果判斷有異常波動則轉入步驟Β-8-3-3，否則轉入步驟Β-8-5 ； Β-8-3-3 :進行單站變壓器經(jīng)濟運行計算，得到計算結果； Β-8-3-4 :讀取站內(nèi)開關的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設定范圍內(nèi)轉入步驟Β-8-3-5，否則轉入步驟Β-8-5 ； Β-8-3-5 :通過單站經(jīng)濟運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進行拓撲分析，得到新的電網(wǎng)運行方式，重新進行無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉入步驟Β-8-4否則轉入步驟Β-8-5 ； Β-8-4 :得到新的控制方案，轉入步驟Β-8-6 ； Β-8-5 :保持本次優(yōu)化方案，轉入步驟Β-8-6 ； Β-8-6 :潮流校驗本次方案，如果潮流校驗成功則轉入步驟Β-8-7，否則轉入步驟Β-8-8 ； Β-8-7 :得到最終控制方案； Β-8-8 :本次計算結束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線變壓器經(jīng)濟運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法，屬于電力系統(tǒng)自動控制領域。該方法包括數(shù)據(jù)準備階段、混合協(xié)調(diào)計算階段以及設備實時自動協(xié)調(diào)控制階段。本方法通過對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，結合電網(wǎng)的實際運行情況，實現(xiàn)了對無功優(yōu)化的控制設備變壓器分接頭檔位的調(diào)整和補償設備開關的投切，以及通過對主變各側開關的開合調(diào)整實現(xiàn)各個變電站的控制運行方式的改變；本發(fā)明降低了全網(wǎng)損耗，提高了電網(wǎng)抵御電壓和負荷波動異常的能力，使電網(wǎng)運行更加合理，解決了無功優(yōu)化混合變壓器經(jīng)濟運行的實時自動協(xié)調(diào)控制的問題。
文檔編號H02J3/18GK102761128SQ20111010329
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月25日
發(fā)明者丁曉群, 周玲, 田維波, 蔡義琴, 陳光宇 申請人:河海大學