地縣一體化自動電壓控制中協(xié)調控制區(qū)的自動生成方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及地縣一體化自動電壓控制中協(xié)調控制區(qū)的自動生成方法，屬于電力系統(tǒng)自動電壓控制【技術領域】。該方法包括：生成地區(qū)電網220kV變壓器所連接的110kV電網的模型，并生成協(xié)調控制區(qū)；將地區(qū)電網220kV變壓器低壓側繞組所連接的35kV變電站加入到已經生成的協(xié)調控制區(qū)中；生成地區(qū)電網110kV變壓器所連接的縣級35kV電網的模型，并產生110kV協(xié)調子控制區(qū)；將產生的110kV協(xié)調子控制區(qū)加入已經生成的協(xié)調控制區(qū)中。本發(fā)明方法能夠快速、自動形成用于地縣一體化自動電壓控制的協(xié)調控制區(qū)，滿足地縣電網上下級變電站協(xié)調無功電壓控制的要求。
【專利說明】地縣一體化自動電壓控制中協(xié)調控制區(qū)的自動生成方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動電壓控制【技術領域】，給出了地縣一體化自動電壓控制 中，通過對電網進行多級拓撲分析自動生成協(xié)調控制區(qū)的方法。

【背景技術】
[0002] 自動電壓控制（以下簡稱AVC，AutomaticVoltageControl)系統(tǒng)是實現(xiàn)電網安 全（提高電壓穩(wěn)定裕度）、經濟（降低網絡損耗）、優(yōu)質（提高電壓合格率）運行的重要手 段，其基本原理是通過協(xié)調控制發(fā)電機無功出力、變壓器分接頭和無功補償設備，實現(xiàn)電網 內無功電壓的合理分布。
[0003] AVC系統(tǒng)的主站部分是在電力系統(tǒng)控制中心基于軟件程序實現(xiàn)的，這要求其必須 與電力系統(tǒng)本身的調度管理體制保持一致。中國互聯(lián)電網規(guī)模十分龐大，其運行由分層分 區(qū)的多級調度機構來負責管理，?。ㄊ校┘夒娋W調度控制中心、（以下簡稱省調）和地區(qū)電 網調度控制中心（以下簡稱地調）、縣（區(qū)）級電網調度控制中心（以下簡稱縣調）是其中 比較有代表性的三個調度級別。通常情況下，省調負責管理省內500/220kV電網，地調負責 管理地區(qū)內110電網，縣調負責管理縣級35kV電網。
[0004] 在縣級35kV電網中，對35kV變電站母線電壓控制在傳統(tǒng)上主要依靠35kV變電站 值班員手工完成，工作繁復，操作量大。同時由于缺乏與上級地調AVC的協(xié)調控制，經常造 成無功補償設備和變壓器分接頭的頻繁動作，以及地區(qū)電網和縣級電網之間無功的不合理 流動。隨著電網調度自動化技術的發(fā)展，目前在地區(qū)電網中已經開始建設地縣一體化調度 自動化系統(tǒng)。王玉琴在《地縣一體化調度自動化技術研究與實現(xiàn)》（山東大學碩士論文，2013 年）中詳細說明了地縣一體化調度自動化系統(tǒng)的主要技術方案和實現(xiàn)方式，吳濤在《地縣 一體化的調度自動化系統(tǒng)的研究與設計》（浙江大學碩士論文，2012年）中詳細說明了地縣 一體化調度自動化系統(tǒng)的廣域信息采集和數(shù)據(jù)共享的關鍵技術。在目前已經建設的地縣一 體化調度自動化系統(tǒng)中，地調側的電網監(jiān)控系統(tǒng)中已經具備了縣級35kV電網的模型和運 行狀態(tài)；同時，隨著縣級電網自動化水平的逐步提高，縣級電網的35kV變電站已經具備了 對變壓器分接頭和無功補償設備進行遠程自動控制的條件。在地調建設地縣一體化的自動 電壓無功控制系統(tǒng)的技術條件已經具備。
[0005] 地縣一體化自動電壓無功控制系統(tǒng)的控制模型包含了地區(qū)電網和地區(qū)內的縣級 電網，以地、縣電網整體的的安全經濟優(yōu)質為控制目標，可以充分考慮地區(qū)電網和縣級電網 緊密的電氣聯(lián)系，充分考慮縣級電網的無功控制手段，進行包括縣級電網在內的地區(qū)電網 全局的優(yōu)化決策，從而實現(xiàn)地、縣電網無功電壓的整體協(xié)調控制。在保證電壓合格的基礎 上，優(yōu)化無功流動，顯著降低設備動作次數(shù)，提高電網的無功裕度和電壓穩(wěn)定性，降低網損。 這種方法即實現(xiàn)了地、縣電網無功電壓控制的協(xié)調，又避免了在縣調建設獨立AVC系統(tǒng)造 成的重復投資，具有巨大的社會經濟效益。
[0006] 地縣一體化自動電壓控制系統(tǒng)在硬件結構上包括在地調配置的AVC服務器、維護 工作站和監(jiān)控工作站，以及在各個縣調配置的遠程監(jiān)控維護工作站。AVC的控制策略由地調 AVC服務器集中計算并直接下發(fā)到220kV、llOkV和35kV的各變電站，由變電站監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí) 行。由于地縣一體化AVC系統(tǒng)的控制對象包括了地調調度的220kV、110kV站內的調壓設備， 以及縣調調度的35kV站內的調壓設備，而這些變電站在電氣上是上下級互相聯(lián)系的，對相 互之間響應顯著，因此在計算控制策略時需要對地縣電網所包含的各級變電站進行統(tǒng)一考 慮，實現(xiàn)上下級無功電壓協(xié)調控制。
[0007] 目前在我國的電力系統(tǒng)運行中，地區(qū)和縣級電網均采用輻射方式運行，對地區(qū)電 網而言，其220kV變電站之間具有線路互相連接，而llOkV變電站僅與上級220kV變電站連 接，llOkV變電站之間沒有線路互相連接；對縣級電網，35kV變電站僅與上級llOkV變電站 連接，35kV變電站之間沒有線路互相連接。這種運行方式下，從220kV變電站高壓側母線出 發(fā)，形成了含220kV-110kV-35kV各電壓等級變電站的輻射運行分區(qū)區(qū)域。
[0008] 圖1給出了一個典型的地、縣電網的運行方式。圖中，一個輻射運行區(qū)域的根節(jié)點 是省調電網的220kV變壓器高壓側繞組所連接的220kV母線，其通過中壓側繞組（llOkV) 和低壓側繞組（35kV)連接下級地調電網：中壓側繞組連接的llOkV母線引出若干llOkV線 路，連接到下級llOkV變電站；低壓側繞組連接的35kV母線上接有電容器和電抗器（圖中 未示出），在有些情況下，35kV母線也可以引出若干35kV線路，連接到下級縣調電網的35kV 變電站，這些35kV變電站的內的低壓10kV母線接有無功設備。220kV變壓器均配置有載調 壓分接頭（圖中未示出）。
[0009] 在220kV主變中壓側llOkV母線通過llOkV線路所連接的下級llOkV變電站中， 一般情況下變電站配置三繞組變壓器，各繞組電壓等級為110kV/35kV/10kV，變壓器低壓側 繞組連接的10kV母線接有電容器、電抗器等無功設備，變壓器中壓側繞組連接的35kV母線 引出若干35kV線路，連接到下級35kV變電站，在這些35kV變電站內的低壓10kV母線連接 有電容器、電抗器等無功設備。llOkV變電站和縣級35kV變電站內的變壓器均配置有載調 壓分接頭。
[0010] 從上述分析可以看到，從220kV根母線出發(fā)，形成了跨220kv-l10kV-35kV三個電 壓等級的整體輻射狀運行區(qū)域。在該區(qū)域中，每個電壓等級的變電站均具有無功電壓調節(jié) 設備，包括變壓器有載調壓分接頭和低壓側電容器、電抗器。在無功電壓控制中，上級變電 站的電壓調節(jié)對下級變電站母線電壓具有顯著的影響，而下級變電站的無功調節(jié)對上級變 電站的無功具有顯著的影響，在進行地縣一體化自動電壓控制中，需要將這樣的區(qū)域作為 電壓控制的對象進行整體考慮，考慮區(qū)域內上下級變電站的協(xié)調控制。
[0011] 將上述地縣一體化電網模型中，從220kV母線出發(fā)，所包含的下級110kV、35kV變 電站的完整區(qū)域，定義為地縣一體化協(xié)調控制區(qū)。為了表述方便，將協(xié)調控制區(qū)Z,22°表示為 如式⑴的形式：

【權利要求】
1. 一種地縣一體化自動電壓控制中協(xié)調控制區(qū)的自動生成方法，其特征在于，該方法 事先確定控制周期，具體步驟如下： 1) 當控制周期到來時，生成地縣電網220kV變壓器所連接的llOkV電網的模型，并產生 220kV協(xié)調控制區(qū)，具體包括如下子步驟： 1. a)從地縣一體化調度自動化系統(tǒng)獲取完整的地縣一體化電網模型； 1. b)對完整的電網模型進行處理，刪除llOkV電壓等級以外的全部輸電線路；刪除 llOkV電壓等級以外的全部隔離開關和斷路器；刪除llOkV電壓等級內全部處于分狀態(tài)的 隔離開關和斷路器模型后，形成llOkV電網的模型； 1. c)對llOkV電網模型進行拓撲著色編碼，形成若干拓撲島，每個拓撲島包括了若干 在電氣上連接在一起的導電設備； 1. d)依次檢查全部拓撲島，如某拓撲島i中含有220kV變壓器和llOkV變電站，則將 對應于該拓撲島i建立一個220kV協(xié)調控制區(qū)，記為Z/2*1，Z/2* 1表示含有220kV和llOkV電 壓等級的拓撲島i所形成的有電氣聯(lián)系的220kV協(xié)調控制區(qū)域； 1. e)對處于拓撲島i上的220kV變壓器進行處理：將220kV變壓器記為7：2M， 為拓撲島i所形成的220kV協(xié)調控制區(qū)域中n個220kV變壓器，將1：22°加入到Z,22°中；將 220kV變壓器7：22°高壓側繞組通過閉合的母聯(lián)開關所連接的通過閉合的母聯(lián)開關并列運行 的母線合并為一條，記為Sf1，盡f°表示220kV變壓器高壓側220kV電壓等級的h條邏輯母 線，將Bf*加入到22()中；將220kV變壓器中壓側繞組所連接的通過閉合的母聯(lián)開關并列運 行的母線合并為一條，記為，戌廣表示220kV變壓器中壓側110kV電壓等級的m條邏輯 母線，將式加入到422°中；將220kV變壓器低壓側繞組所連接的通過閉合的母聯(lián)開關并列 運行的母線合并為一條，記為礦5，表示220kV變壓器中壓側35kV電壓等級的m條邏輯 母線，將馬35加入到；22°中； 1. f)對處于拓撲島i上的llOkV變電站進行處理：將llOkV變電站高壓側母線記為 表示llOkV變壓器高壓側llOkV電壓等級的j條母線，將加入到中； 2) 將地縣電網220kV變壓器低壓側繞組所連接的35kV變電站加入到已經生成的協(xié)調 控制區(qū)中，具體包括如下子步驟： 2. a)再次從地縣一體化調度自動化系統(tǒng)獲取完整的地縣一體化電網模型； 2 -b)對完整的電網模型進行處理，刪除35kV電壓等級以外的全部輸電線路；刪除 35kV電壓等級以外的全部隔離開關和斷路器；刪除35kV電壓等級內全部處于分狀態(tài)的隔 離開關和斷路器后，形成35kV電網的模型； 2-c)對35kV電網的模型進行拓撲著色編碼，形成若干拓撲島，每個拓撲島包括了若干 在電氣上連接在一起的導電設備； 2. d)依次檢查全部拓撲島，如某拓撲島中含有220kV變壓器和35kV變電站，記該 220kV變壓器為？；22t)，°表示含有220kV和35kV電壓等級的拓撲島中的x個變壓器，檢 查在步驟1)中已經產生全部220kV協(xié)調控制區(qū)，如果找到某220kV協(xié)調控制區(qū)Z;22°滿足： 7廠° e Z;22\則將該拓撲島內的35kV變電站高壓側母線通過閉合的母聯(lián)開關并列運行的母 線合并為一條，記為表示含有220kV變壓器低壓側35kV電壓等級的p條邏輯母線， 將加入到f中； 3) 生成地區(qū)電網llOkV變壓器所連接的縣級35kV電網的模型，并產生llOkV協(xié)調子控 制區(qū)，具體包括如下子步驟： 3. a)再次從地縣一體化調度自動化系統(tǒng)獲取完整的地縣一體化電網模型； 3 -b)對完整的電網模型進行處理，刪除35kV電壓等級以外的全部輸電線路；刪除 35kV電壓等級以外的全部隔離開關和斷路器；刪除35kV電壓等級內全部處于分狀態(tài)的隔 離開關和斷路器后，形成35kV電網的模型； 3 -c)對35kV電網的模型進行拓撲著色編碼，形成若干拓撲島，每個拓撲島包括了若干 在電氣上連接在一起的導電設備； 3. d)依次檢查全部拓撲島，如某拓撲島k中含有l(wèi)lOkV變壓器和35kV變電站，則將 對應于該拓撲島k建立一個llOkV子協(xié)調控制區(qū)，記為z丨1(1，zf表示llOkV變電站中含有 llOkV和35kV電壓等級的拓撲島所形成的有電氣聯(lián)系的子協(xié)調控制區(qū)； 3. e)對處于拓撲島k上的liokv變壓器進行處理，將liokv變壓器記為r"u°，r" u° 表示拓撲島k所形成的llOkV協(xié)調控制區(qū)域中n個llOkV變壓器，將7：u°加入到n中，將 llOkV變壓器高壓側繞組所連接母線通過閉合的母聯(lián)開關并列運行的母線合并為一條，記 為或1(1，將武1Q加入到zf1中；將llOkV變壓器中壓側繞組所連接母線通過閉合的母聯(lián)開關 并列運行的母線合并為一條，記為C，疋5表示含有l(wèi)lOkV變壓器中壓側35kV電壓等級的 m條邏輯母線，將疋5加入到壙中； 3. f)對處于拓撲島k上的35kV變電站進行處理，將35kV變電站高壓側母線通過閉 合的母聯(lián)開關并列運行的母線合并為一條，記為^^表示35kV變電站中高壓側邏輯母 線，將f加入到〇 ; 4) 將步驟3)中生成的llOkV協(xié)調子控制區(qū)加入到步驟1)中生成的220kV協(xié)調控制 區(qū)，具體方法是：依次檢查步驟3)中生成的全部llOkV協(xié)調子控制區(qū):對中的杈1(1， 如果能夠找到某個Z,22°中的同時滿足： (成，則將壚加入到Z/2°中； 5) 在下個控制周期到來時，返回步驟1)開始下一輪協(xié)調控制區(qū)的自動生成。
【文檔編號】H02J3/18GK104348158SQ201410659765
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】于磊, 湯磊, 王雙, 韓宇龍, 谷文旗, 常曉慧, 謝旭, 王陽, 王祖光, 付啟, 穆亮, 李云, 王磊, 郭慶來 申請人:國家電網公司, 國網冀北電力有限公司張家口供電公司, 北京清大高科系統(tǒng)控制有限公司