一種基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法，特別涉及基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)功電壓控制的方法，屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)電壓控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)電壓控制(以下簡(jiǎn)稱AVC，Automatic Voltage Control)能夠利用電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，從整個(gè)系統(tǒng)的角度，科學(xué)決策出最佳的無(wú)功電壓調(diào)整方案，自動(dòng)下發(fā)給各個(gè)子站裝置，以電壓安全和優(yōu)質(zhì)為約束，以系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，連續(xù)閉環(huán)的進(jìn)行電壓的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制。能夠有效地克服傳統(tǒng)電網(wǎng)無(wú)功電壓管理機(jī)制中存在的不足，解決電網(wǎng)當(dāng)前和未來(lái)面臨的電壓控制問(wèn)題。
[0003]目前AVC系統(tǒng)主要采用三級(jí)電壓控制模式。區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心設(shè)置的AVC主站完成三級(jí)、二級(jí)電壓控制功能。其中二級(jí)電壓控制對(duì)象是電廠或者是變電站。若控制對(duì)象是電廠，在一個(gè)控制周期內(nèi)(常規(guī)為5分鐘)，根據(jù)三級(jí)電壓控制給出的區(qū)域中樞母線電壓優(yōu)化目標(biāo)值，采用靈敏度算法，結(jié)合AVC電廠子站上送的調(diào)節(jié)能力，綜合計(jì)算出與此中樞母線相關(guān)的發(fā)電機(jī)高壓母線電壓控制目標(biāo)值，并下發(fā)控制指令給AVC電廠子站對(duì)該電廠進(jìn)行電壓控制，一個(gè)周期下發(fā)一個(gè)輪次的控制指令。若二級(jí)電壓控制的控制對(duì)象是變電站，根據(jù)三級(jí)控制給出的區(qū)域中樞母線電壓的優(yōu)化目標(biāo)值，采用靈敏度算法求出此區(qū)域內(nèi)所有的變電站的母線電壓控制目標(biāo)值。但是這個(gè)目標(biāo)值不能直接用于控制，這與電廠二級(jí)電壓控制有所不同。變電站內(nèi)需要綜合考慮高、中、低三側(cè)的母線電壓的安全約束和調(diào)節(jié)目標(biāo)的要求，因此在變電站二級(jí)電壓控制中，需要根據(jù)變電站的設(shè)備運(yùn)行情況，結(jié)合三級(jí)電壓控制給出的區(qū)域中樞母線電壓優(yōu)化目標(biāo)值進(jìn)行綜合分析計(jì)算，對(duì)當(dāng)前可用的無(wú)功設(shè)備的控制結(jié)果進(jìn)行預(yù)估，才能確定是否可控并生成設(shè)備具體的控制指令，下發(fā)給AVC變電站子站執(zhí)行。
[0004]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展用電負(fù)荷快速增加，電網(wǎng)負(fù)荷中心地區(qū)的電壓穩(wěn)定問(wèn)題日益得到關(guān)注?？焖俸侠淼剡M(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是提高電壓穩(wěn)定水平的重要手段。相對(duì)于傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，以電力電子技術(shù)為核心的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備(如靜止無(wú)功補(bǔ)償器/靜止同步補(bǔ)償器(以下簡(jiǎn)稱SVC/SVG(Statcom)))等器件，具有突出的控制快速性和連續(xù)調(diào)節(jié)滑性，能夠顯著改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。因此SVC/SVG等快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了提高設(shè)備的利用率，進(jìn)一步提升對(duì)電網(wǎng)電壓無(wú)功的控制能力，越來(lái)越多的變電站內(nèi)裝設(shè)的SVC/SVG接入電網(wǎng)調(diào)度中心AVC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)SVC/SVG裝置與傳統(tǒng)的電廠和變電站無(wú)功設(shè)備協(xié)調(diào)控制，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
[0005]在AVC三級(jí)控制體系中，將SVC/SVG模型納入AVC的二級(jí)控制計(jì)算中，致力于在穩(wěn)態(tài)電壓控制和暫態(tài)電壓穩(wěn)定中充分發(fā)揮SVC/SVG快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)，其包含兩個(gè)相對(duì)解耦獨(dú)立的控制階段:第I階段將SVC/SVG與傳統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備統(tǒng)一納入?yún)f(xié)調(diào)二級(jí)電壓控制模型，充分利用SVC/SVG的快速調(diào)節(jié)特性，并防止反調(diào)；第2階段建立二次規(guī)劃模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備的優(yōu)化控制，利用慢速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置置換出SVC/SVG的無(wú)功功率，提高電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備水平。通過(guò)時(shí)序和空間上的相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮各類無(wú)功補(bǔ)償裝置在二級(jí)電壓控制和暫態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制中的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法，該方法是在AVC主站向SVC/SVG發(fā)送控制指令時(shí)，采用一種編碼方式，以保證SVC/SVG準(zhǔn)確接收AVC主站下達(dá)的二級(jí)電壓控制指令，執(zhí)行二級(jí)電壓控制策略，最終達(dá)到快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)功電壓控制效果。
[0007]本發(fā)明提出的基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法，包括以下步驟:
[0008](I)當(dāng)自動(dòng)電壓控制(以下簡(jiǎn)稱AVC，Automatic Voltage Control)中的一個(gè)控制周期開(kāi)始時(shí)，區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心AVC主站進(jìn)行變電站二級(jí)電壓控制計(jì)算，產(chǎn)生快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的無(wú)功功率調(diào)節(jié)量，并獲取變電站高壓側(cè)母線電壓的上限值Vh和變電站高壓側(cè)母線電壓的下限值V1;
[0009](2)根據(jù)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率調(diào)節(jié)量和無(wú)功功率調(diào)節(jié)方向，生成一條變電站快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼，該編碼采用4位整數(shù)的指令編碼，記為N1N2N3N4，其中各位編碼分別定義如下:
[0010]N1表示快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率的調(diào)節(jié)方向，用“I”表示減少，用“2”表示增加，其它數(shù)值認(rèn)為無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼為非法指令；
[0011]N2表示一個(gè)無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼的下發(fā)輪次，數(shù)值從“I”- “5”遞增循環(huán)，AVC主站每次下發(fā)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼時(shí)保證該位數(shù)值與上輪次指令不同，快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備保存上輪次AVC主站無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼，獲取新輪次的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼后，若新的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼中N2的數(shù)值與上輪次數(shù)值不同，則認(rèn)為收到新的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼；若新的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼中N2的數(shù)值與上輪次數(shù)值相同，或不符合“I”- “5”遞增循環(huán)，或N2不在“I”- “5”范圍內(nèi)，則認(rèn)為新的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼為非法指令；
[0012]隊(duì)和N4分別為投入或切除快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)則償設(shè)備無(wú)功功率的值，N 3和N 4的取值范圍均為0-9的正整數(shù)，單位為兆乏，若N#PN 4的編碼為“00”，則認(rèn)為當(dāng)前不需要增加或減少快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率，若隊(duì)和N 4的編碼不為“00”，則N 3和N 4的取值增加或減少快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率；
[0013](3)向快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備發(fā)送控制指令，控制指令中控制指令包括上述步驟
(I)中獲取的變電站高壓側(cè)母線電壓上限值Vh、變電站高壓側(cè)母線電壓下限值％以及上述步驟(2)生成的無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼，其中\(zhòng)和V:不進(jìn)行編碼按照實(shí)際值下發(fā)；
[0014](4)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備接收到控制指令后，其中\(zhòng)和V:按照實(shí)際值解析，對(duì)無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼按照編碼數(shù)值的定義進(jìn)行解碼，得到解碼后的無(wú)功調(diào)節(jié)指令，根據(jù)變電站高壓側(cè)母線電壓實(shí)際值Vral選擇快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的調(diào)節(jié)模式:
[0015]若Vral> V:且V 多V h，則快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備選擇跟隨無(wú)功功率調(diào)節(jié)指令模式，按照解碼后的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率調(diào)節(jié)值，進(jìn)行無(wú)功功率出力調(diào)節(jié)；
[0016]若VralS V1或者Vral多V h，則快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備自主調(diào)節(jié)設(shè)備無(wú)功功率出力，使變電站高壓側(cè)母線實(shí)時(shí)電壓控制在高壓側(cè)母線電壓上限值和高壓側(cè)母線電壓下限值范圍內(nèi)；
[0017](5)若快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備超過(guò)15分鐘未收到合法的新控制指令，則認(rèn)為快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備自動(dòng)切換到本地控制，對(duì)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備按照預(yù)設(shè)方式進(jìn)行控制，若快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備重新收到新的控制指令，則自動(dòng)轉(zhuǎn)為接收新控制指令即遠(yuǎn)方控制狀態(tài)；
[0018](6)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制指令下發(fā)完畢后，等待進(jìn)入下一輪二級(jí)電壓控制周期，返回步驟(I)。
[0019]本發(fā)明提出的基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法，其優(yōu)點(diǎn)是，本控制方法通過(guò)AVC主站的二級(jí)電壓控制系統(tǒng)計(jì)算得出變電站快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功調(diào)節(jié)量，按照指定的編碼方式生成4位無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼，AVC主站將變電站高壓側(cè)母線電壓上限值、變電站高壓側(cè)母線電壓下限值和快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼作為控制指令下發(fā)給快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備接收到控制指令后，對(duì)無(wú)功調(diào)節(jié)指令按照編碼的定義進(jìn)行解碼，并跟據(jù)變電站高壓側(cè)母線電壓值進(jìn)行無(wú)功調(diào)控操作。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)電壓控制中快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備指令進(jìn)行編碼，從而進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備自動(dòng)無(wú)功電壓的控制。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明方法涉及的實(shí)施電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 本發(fā)明提出的基于控制指令編碼的快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制方法，涉及的實(shí)施電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該方法包括以下步驟:
[0022](I)當(dāng)自動(dòng)電壓控制(以下簡(jiǎn)稱AVC，Automatic Voltage Control) 一個(gè)控制周期(常規(guī)為5分鐘)開(kāi)始時(shí)，區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度中心AVC主站進(jìn)行變電站二級(jí)電壓控制計(jì)算，產(chǎn)生快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的(包括靜止無(wú)功補(bǔ)償器/靜止同步補(bǔ)償器(以下簡(jiǎn)稱為SVC/SVG(Statcom))等器件)無(wú)功功率調(diào)節(jié)量，并獲取變電站高壓側(cè)母線電壓的上限值Vh和變電站高壓側(cè)母線電壓的下限值V1;
[0023](2)AVC主站根據(jù)快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率調(diào)節(jié)量和無(wú)功功率調(diào)節(jié)方向，生成一條變電站快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功調(diào)節(jié)指令編碼，該編碼采用4位整數(shù)的指令編碼，記為N1N2N3N4，其中各位編碼分別定義如下:
[0024]&表示快速動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)功功率的調(diào)節(jié)方向，用“ I ”表示減少，用“