本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種包括機組、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備的連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自動電壓控制(automaticvoltagecontrol，avc)是現(xiàn)代電網(wǎng)電壓、無功控制的主要系統(tǒng)，通過對并網(wǎng)機組、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備、并聯(lián)電容\電抗器、變壓器等無功電壓源的自動統(tǒng)一調(diào)控，提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)運行。

目前avc系統(tǒng)主要采用三級電壓控制模式，即整個控制系統(tǒng)分為三個層次。三級、二級電壓控制為各級電網(wǎng)調(diào)控中心主站集中控制，控制時間常數(shù)一般是分鐘級。三級電壓控制根據(jù)狀態(tài)估計結(jié)果，按全局最優(yōu)的目標(主要是滿足電壓質(zhì)量的前提下網(wǎng)損最小)計算輸出各區(qū)域中樞母線電壓期望值。二級電壓控制按中樞母系電壓實時值不偏離期望值(來自三級電壓控制)的目標，協(xié)調(diào)控制區(qū)域內(nèi)各無功電壓源，將計算得到各無功電壓源狀態(tài)期望值以控制指令的形式發(fā)給一級電壓控制。一級電壓控制為無功電壓源就地控制，按主站控制指令調(diào)節(jié)無功電壓源無功出力，控制時間常數(shù)一般是秒級。無功電壓源可分為連續(xù)可調(diào)無功源(并網(wǎng)機組和電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備)與離散可調(diào)無功源(并聯(lián)電容\電抗器和變壓器)。對于不同類型的無功電壓源，主站控制指令不同，對于離散可調(diào)無功源，一般下發(fā)電容\電抗器投切或變壓器分接頭調(diào)整等遙控指令，對于連續(xù)可調(diào)無功源，則既可以下發(fā)控制目標電壓期望值的遙調(diào)指令值，也可以下發(fā)控制目標無功出力期望值的遙調(diào)指令值。

二級電壓控制承上啟下，目前一般采用協(xié)調(diào)二級電壓控制(coordinatedsecondaryvoltagecontrol，csvc)方法，其數(shù)學模型如下：

其中vp和vp^ref分別為中樞母線實時電壓和目標電壓，cpg為連續(xù)可調(diào)無功源對中樞母線的靈敏度系數(shù)矩陣，δqg為連續(xù)可調(diào)無功源無功調(diào)整期望值，r和h為權(quán)重系數(shù)，θ為無功協(xié)調(diào)向量(參與因子)，其意義是利用發(fā)電機數(shù)目大于中樞母線數(shù)目、具有一定自由度的特點，實現(xiàn)對無功潮流均衡分布的調(diào)整；qg、qg^max、qg^min分別為連續(xù)可調(diào)無功源當前無功出力、無功上限和下限，vc、vc^max、vc^min分別為關(guān)鍵母線當前電壓、電壓上限和下限，ccg為連續(xù)可調(diào)無功源對關(guān)鍵母線的靈敏度系數(shù)矩陣，cvg為連續(xù)可調(diào)無功源對控制母線的靈敏度系數(shù)矩陣，為每次控制母線電壓最大調(diào)節(jié)量。

協(xié)調(diào)二級電壓控制算法可直接計算得到各連續(xù)可調(diào)無功源的無功出力期望值，同時獲得各連續(xù)可調(diào)無功源的電壓期望值。因此，無論向連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)無功或電壓控制指令值，不需修改協(xié)調(diào)二級電壓控制算法。

由于下發(fā)電壓期望值，主站和無功源側(cè)安全責任較清晰，故目前一般采用電壓期望值作為連續(xù)可調(diào)無功源的控制指令值。但在實際控制中，由于各類連續(xù)可調(diào)無功源的調(diào)節(jié)速度存在差異，經(jīng)常出現(xiàn)以下情況：調(diào)節(jié)速度快的電廠搶發(fā)無功，長時間處于深度進相或無功滿發(fā)狀態(tài)；調(diào)節(jié)速度慢的電廠無法有效參與電網(wǎng)無功電壓調(diào)控，無功資源閑置。在部分情況下，甚至可能出現(xiàn)靈敏度低、調(diào)節(jié)速度快的電廠搶發(fā)無功，導致電網(wǎng)無功調(diào)節(jié)失衡。隨著并網(wǎng)新能源發(fā)電廠(配套有svg等動態(tài)無功補償設備)和電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備(如調(diào)相機、svc、statcom)數(shù)量的增加，這一問題更加突出。

此外，由于電壓期望值的可調(diào)節(jié)范圍遠小于無功出力期望值，連續(xù)可調(diào)無功源執(zhí)行電壓控制指令的控制精度遜于執(zhí)行無功控制指令。然而電網(wǎng)是一個動態(tài)平衡系統(tǒng)，負荷潮流實時變化，如果全部連續(xù)可調(diào)無功源均執(zhí)行無功控制指令，電網(wǎng)無功負荷出現(xiàn)較大增減時，缺乏動態(tài)的支撐，也可能導致電網(wǎng)電壓越限。

因此，需要一種包括機組、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備的連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法?，F(xiàn)有涉及電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備avc控制指令選擇的方法很少、涉及電廠avc控制指令選擇的方法也不多，且無法有效解決連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇的問題。如申請?zhí)枮?01110103502.3的專利公開的電廠電壓無功主輔雙指令控制方法，對電廠同時下發(fā)avc電壓控制指令和無功上/下限指令，但在實際控制中，主輔雙指令仍不能完全解決調(diào)節(jié)速度快的電廠搶發(fā)無功的問題，又帶來了主輔雙指令協(xié)調(diào)配合的新問題；如申請?zhí)枮?01310273324.8的專利公開的基于區(qū)域協(xié)調(diào)的光伏電站并網(wǎng)電壓控制方法，對光伏電站下發(fā)avc無功控制指令，對常規(guī)水、火力機組下發(fā)avc電壓控制指令，但沒有考慮電廠對電網(wǎng)電壓的靈敏度，極易出現(xiàn)靈敏度低、調(diào)節(jié)速度快的電廠搶發(fā)無功的情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種機組、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備等連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法及系統(tǒng)，在滿足電網(wǎng)動態(tài)無功支持需求的同時，解決連續(xù)可調(diào)無功源調(diào)節(jié)速度差異導致的搶無功問題，可進一步提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損，保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)運行。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法，包括以下步驟：

步驟1)：根據(jù)scada實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計結(jié)果，利用主站avc系統(tǒng)獲取區(qū)域內(nèi)各連續(xù)可調(diào)無功源狀態(tài)期望值；

其中各連續(xù)可調(diào)無功源的狀態(tài)期望值包括控制目標電壓期望值和控制目標無功出力期望值；

步驟2)：按連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子大小，選取部分連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點，對電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，其余連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令；

步驟3)：各連續(xù)可調(diào)無功源avc一級控制器按所接收的電壓或無功遙調(diào)指令，控制無功源無功出力。

所述連續(xù)可調(diào)無功源，包括電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備、并網(wǎng)新能源發(fā)電廠、并網(wǎng)常規(guī)水、火電機組等無功出力連續(xù)可調(diào)的裝置設備，其中電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備包括可變無功容量支路和固定無功容量支路等值視為一臺連續(xù)可調(diào)無功源，并網(wǎng)新能源發(fā)電廠包括配套的svg等動態(tài)無功補償設備等值視為一臺連續(xù)可調(diào)無功源，并網(wǎng)點相同的常規(guī)水、火電機組等值視為一臺連續(xù)可調(diào)無功源。

優(yōu)選地，步驟2)所述的連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子ζ按下列公式計算：

其中，ζi表示區(qū)域內(nèi)第i臺連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子，cpgi為區(qū)域內(nèi)第i臺連續(xù)可調(diào)無功源對各條中樞母線的靈敏度系數(shù)(標幺值)，δqδti為區(qū)域內(nèi)第i臺連續(xù)可調(diào)無功源在單位時間內(nèi)的最大無功改變量(標幺值)，k1和k2分別為靈敏度權(quán)重和無功調(diào)節(jié)速度權(quán)重，k1取值范圍為[5，10]，k2一般取值為1，n為中樞母線條數(shù)。

k1、k2取值范圍受cpgi與δqδti的單位影響，k1與k2取值范圍非絕對范圍，而是相對概念。

優(yōu)選地，對所有連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子從大到小排列，選取區(qū)域內(nèi)動態(tài)支撐因子ζ最大的一臺或前n臺連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點；

所述n的取值為所有連續(xù)可調(diào)無功源的數(shù)量的百分之十。

優(yōu)選地，從動態(tài)支撐因子排列靠前的連續(xù)可調(diào)無功源中，以靈敏度高和無功調(diào)節(jié)速度快的電網(wǎng)動態(tài)無功補償，作為首選電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點，以靈敏度高的并網(wǎng)發(fā)電機組作為次選電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點；

所述并網(wǎng)發(fā)電機組包括新能源發(fā)電廠、水電機組以及火電機組。

優(yōu)選地，所述主站avc系統(tǒng)獲取區(qū)域內(nèi)各無功電壓源狀態(tài)期望值，采用常規(guī)三級電壓控制模式的三級、二級電壓控制優(yōu)化計算方法或者現(xiàn)有其他控制模式的主站控制優(yōu)化計算方法計算獲得。

優(yōu)選地，所述常規(guī)三級電壓控制模式的三級、二級電壓控制優(yōu)化計算過程如下：

1.1)avc主站三級控制器根據(jù)狀態(tài)估計結(jié)果，以全局最優(yōu)潮流方法優(yōu)化計算得到各區(qū)域中樞母線電壓期望值；

1.2)avc主站二級控制器按中樞母系電壓實時值不偏離期望值的目標，以協(xié)調(diào)二級電壓控制方法計算得到區(qū)域內(nèi)各無功電壓源狀態(tài)期望值，其中各連續(xù)可調(diào)無功源的狀態(tài)期望值包括控制目標電壓期望值和控制目標無功出力期望值。

一種連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇系統(tǒng)，包括：

連續(xù)可調(diào)無功源狀態(tài)期望值獲取單元，用于根據(jù)scada實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計結(jié)果，利用主站avc系統(tǒng)獲取區(qū)域內(nèi)各連續(xù)可調(diào)無功源狀態(tài)期望值；

動態(tài)支撐因子計算單元，用于依據(jù)連續(xù)可調(diào)無功源對各條中樞母線的靈敏度系數(shù)和在單位時間內(nèi)的最大無功改變量計算動態(tài)支撐因子；電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點選取單元，用于依據(jù)連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子大小，選取連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點；

指令發(fā)放單元，用于對電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，對其余連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令。

有益效果

本發(fā)明提供了一種連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法及系統(tǒng)，該方法通過計算各連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子，按動態(tài)支撐因子，選取部分連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點，下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，其余連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令；且所選擇發(fā)送的指令明確了包括并網(wǎng)新能源發(fā)電廠、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備以及常規(guī)水、火電機組在內(nèi)的連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令，在滿足電網(wǎng)動態(tài)無功支持需求的同時，有效解決連續(xù)可調(diào)無功源調(diào)節(jié)速度差異導致的無功失衡問題，進一步保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例典型二級電壓控制區(qū)域示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的基本流程示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步地說明。

附圖1為典型的二級電壓控制區(qū)域示意圖。區(qū)域內(nèi)有兩臺連續(xù)可調(diào)無功源，g1為并網(wǎng)發(fā)電廠等值機組，g2為電網(wǎng)無功補償設備，中樞母線為bus3，bus1、bus2分別為g1、g2并網(wǎng)母線。g1、g2對bus3的靈敏度均為0.1，g1對bus1、bus2的靈敏度分別為0.12、0.05，g2對bus1、bus2的靈敏度分別為0.05、0.12，g1、g2的無功調(diào)節(jié)速度分別為0.198、0.3。二級電壓控制采用典型的csvc控制方法，以中樞母線bus3電壓偏差最小為控制目標。bus3電壓期望值由三級電壓控制器提供，為1.1。bus1、bus2、bus3當前電壓為1.02、1.02、1.0，母線電壓的控制死區(qū)均為0.01，上、下限均為[0.85，1.25]，g1、g2當前無功出力為0.3。

如附圖2所示，本實施例連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇方法的步驟包括：

1)根據(jù)scada實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計結(jié)果，主站avc系統(tǒng)按優(yōu)化計算得到區(qū)域內(nèi)各無功電壓源狀態(tài)期望值，其中各連續(xù)可調(diào)無功源(機組、電網(wǎng)動態(tài)無功補償設備)的狀態(tài)期望值包括控制目標電壓期望值和控制目標無功出力期望值。

本實施例中，采用典型的三級電壓控制模式，中樞母線bus3電壓期望值由三級電壓控制器提供。二級電壓控制采用典型的csvc控制方法，以bus3電壓偏差最小為控制目標，優(yōu)化計算得到g1、g2無功出力期望值和bus1、bus2電壓期望值。g1、g2無功出力期望值均為0.7975，bus1、bus2電壓期望值均為1.1046。

2)按動態(tài)支撐因子，選取部分連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點，下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，其余連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令。

按下列公式，計算本實施例中g(shù)1、g2動態(tài)支撐因子ζ1、ζ2：

其中cpg1、cpg2為g1、g2對bus3的靈敏度系數(shù)(標幺值)，δqδt1、δqδt2為無功調(diào)節(jié)速度(標幺值)，k1和k2分別為靈敏度權(quán)重和無功調(diào)節(jié)速度權(quán)重，k1＝100>>k2＝10。ζ1＝10+0.96＝10.96，ζ2＝10+3＝13，ζ1<ζ2。

選取區(qū)域內(nèi)動態(tài)支撐因子ζ最大的g2作為本實施例電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點，下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，即bus2電壓期望值1.1046；對g1下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令，即g1無功出力期望0.7975。

3)各連續(xù)可調(diào)無功源avc一級控制器按所接收的電壓或無功遙調(diào)指令，控制無功源無功出力。

一種連續(xù)可調(diào)無功源avc控制指令選擇系統(tǒng)，包括：

連續(xù)可調(diào)無功源狀態(tài)期望值獲取單元，用于根據(jù)scada實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)估計結(jié)果，利用主站avc系統(tǒng)獲取區(qū)域內(nèi)各連續(xù)可調(diào)無功源狀態(tài)期望值；

動態(tài)支撐因子計算單元，用于依據(jù)連續(xù)可調(diào)無功源對各條中樞母線的靈敏度系數(shù)和在單位時間內(nèi)的最大無功改變量計算動態(tài)支撐因子；電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點選取單元，用于依據(jù)連續(xù)可調(diào)無功源的動態(tài)支撐因子大小，選取連續(xù)可調(diào)無功源作為電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點；

指令發(fā)放單元，用于對電網(wǎng)動態(tài)無功支撐點下發(fā)控制目標電壓期望值遙調(diào)指令，對其余連續(xù)可調(diào)無功源下發(fā)控制目標無功出力期望值遙調(diào)指令。

若采用常規(guī)方法，對g1、g2下發(fā)bus1、bus2電壓期望值1.1046。實際控制中，電網(wǎng)無功補償設備g2調(diào)節(jié)速度較快，其無功出力達到0.9時，調(diào)節(jié)速度較慢的g1無功出力為0.698，中樞母線bus3電壓已達到1.1005，bus2電壓已達到1.1118。中樞母線bus3電壓已達標，本輪avc調(diào)控結(jié)束。但此時出現(xiàn)無功調(diào)節(jié)失衡，g2比期望值搶發(fā)了0.1025的無功，電網(wǎng)運行狀態(tài)偏離了最佳工況，不利于電網(wǎng)安全經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)運行。

按本發(fā)明所述方法，對g1下發(fā)g1無功出力期望0.7975，g2下發(fā)bus2電壓期望值1.1046。實際控制結(jié)果與期望值一致，確保了電網(wǎng)運行在最佳工況下，保證了電網(wǎng)安全經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)運行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。