專利名稱：一種在線變壓器經(jīng)濟(jì)運行和無功優(yōu)化協(xié)調(diào)自動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(luò)拓?fù)淠Ｐ拖碌臒o功優(yōu)化，提出了許多的算法和策略，但是考慮不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ拖碌臒o功優(yōu)化的研究卻很少，特別是考慮和變壓器在線經(jīng)濟(jì)運行計算進(jìn)行結(jié)合的協(xié)調(diào)控制至今沒有見到。變壓器經(jīng)濟(jì)運行在策略上只考慮了單個變電站的經(jīng)濟(jì)性但是沒有考慮到全網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，同時變壓器經(jīng)濟(jì)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(luò)拓?fù)渥兓闆r下的電網(wǎng)最優(yōu)潮流分布，特別是當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)電壓和負(fù)荷有異常波動的時候如果還是按固定運行方式進(jìn)行無功優(yōu)化計算往往無法得到滿意的結(jié)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(jì)運行計算，以變壓器經(jīng)濟(jì)運行的計算結(jié)果作為無功優(yōu)化計算的基礎(chǔ)那么將會在很大程度上提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)運行混合的協(xié)調(diào)自動控制方法，并將這種方法應(yīng)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(shù)問題是針對背景技術(shù)中存在的缺陷而提出一種成本低、檢修維護(hù)量小的無功優(yōu)化和變壓器經(jīng)濟(jì)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(shù)問題采用以下技術(shù)方案—種在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗結(jié)果正常，則直接進(jìn)入步驟B-6 ；當(dāng)步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進(jìn)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(jìn)行修正；B-6，對電網(wǎng)的模型和數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)用的精度要求，當(dāng)結(jié)果符合精度要求則轉(zhuǎn)入步驟B-8，如果結(jié)果不符合精度要求則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟C-9 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉(zhuǎn)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(cè)的開關(guān)、變壓器間母聯(lián)的開關(guān)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(shè)備開關(guān)的投切，發(fā)電廠高壓側(cè)母線電壓的控制目標(biāo)值；C-Il :判斷控制命令中涉及的控制設(shè)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(shè)備投切，如果是，則進(jìn)入步驟C-13 ;如果不是，則進(jìn)入步驟C-12 ；C-12 :當(dāng)控制設(shè)備不滿足閉環(huán)自動控制要求時，系統(tǒng)給出該設(shè)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(shè)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(zhuǎn)到步驟C-16，否則轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(jìn)一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(guān)的開合狀態(tài)；進(jìn)一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(jìn)一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(biāo)幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標(biāo)幺值I /i節(jié)點潮
i=l
流計算前電壓標(biāo)么值)，其中η代表在線變壓器的數(shù)量，η取自然數(shù)。進(jìn)一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的精度要求為精度NS 1.5%。進(jìn)一步的，本發(fā)明的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(zhuǎn)入步驟Β-8-2，如果沒有電壓越線發(fā)生則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3 ；Β-8-2 :進(jìn)行電壓校正計算如果校正計算結(jié)果成功則保存本次計算結(jié)果，轉(zhuǎn)入Β-8-8，如果校正計算失敗則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟Β-8-2-2，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ；Β-8-2-2 :進(jìn)行單站變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算；Β-8-2-3 :得到單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案；Β-8-2-4 :讀取站內(nèi)開關(guān)的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)入步驟Β-8-2-5，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ；Β-8-2-5 :通過單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治觯玫叫碌碾娋W(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(zhuǎn)入步驟Β-8-4否則轉(zhuǎn)入步驟 Β-8-8 ；
Β-8-3 :進(jìn)行無功優(yōu)化計算，如果優(yōu)化計算成功轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-1，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ；Β-8-3-1 :讀取單站負(fù)荷實時和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)；Β-8-3-2:判讀是否有負(fù)荷異常波動情況，如果判斷有異常波動則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-3，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ；Β-8-3-3 :進(jìn)行單站變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算，得到計算結(jié)果；Β-8-3-4 :讀取站內(nèi)開關(guān)的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-5，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ；Β-8-3-5 :通過單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治?，得到新的電網(wǎng)運行方式，重新進(jìn)行無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-4否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ；Β-8-4 :得到新的控制方案，轉(zhuǎn)入步驟Β-8-6 ；Β-8-5 :保持本次優(yōu)化方案，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟Β-8-7，否則轉(zhuǎn)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(jié)束。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明結(jié)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(shè)備變壓器分接頭檔位的調(diào)整和補償設(shè)備開關(guān)的投切，通過對主變各側(cè)開關(guān)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(fù)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(jì)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(shè)備投資成本以及檢修和維護(hù)的工作量，提高了電網(wǎng)抵御電壓和負(fù)荷波動異常的能力，使電網(wǎng)運行更加安全和經(jīng)濟(jì)。


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(xì)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(fù)載側(cè)有聯(lián)絡(luò)開關(guān)相連的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)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(zhuǎn)換步驟I中采集的全網(wǎng)實時數(shù)據(jù)進(jìn)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(guān)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(dāng)開關(guān)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(dāng)出現(xiàn)零阻抗支路，則說明支路數(shù)據(jù)有誤；步驟4 :當(dāng)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(jìn)入步驟6 ;當(dāng)步驟3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進(jìn)入步驟5 ；步驟5 :通過對數(shù)據(jù)的簡單校驗和判斷進(jìn)行數(shù)據(jù)的修正；例如對數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的標(biāo)幺值用當(dāng)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(jìn)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(yīng)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(biāo)幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標(biāo)幺值I /i節(jié)點
i=l
潮流計算前電壓標(biāo)么值)，這里要求N < = I. 5%，當(dāng)結(jié)果符合精度則轉(zhuǎn)入步驟8，如果結(jié)果不符合精度要求則轉(zhuǎn)入步驟16。步驟8 :在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)入步驟9和步驟10 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉(zhuǎn)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(jié)果，控制命令包括變壓器主變分接頭檔位的調(diào)整，補償設(shè)備開關(guān)的投切，發(fā)電廠高壓側(cè)母線的控制目標(biāo)值；步驟10 :發(fā)出協(xié)調(diào)控制中通過變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算出的控制命令結(jié)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(dá)到經(jīng)濟(jì)運行的結(jié)果，主要控制設(shè)備包括變壓器各側(cè)的開關(guān)和變壓器間母聯(lián)的開關(guān)的開合；步驟11 :通過電網(wǎng)控制設(shè)備的控制狀態(tài)判斷控制命令中的控制設(shè)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(shè)備投切，如果是，則進(jìn)入步驟13 ;如果不是，則進(jìn)入步驟12 ；步驟12 :當(dāng)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(shè)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(zhuǎn)到步驟16，否則如果控制命令執(zhí)行失敗則轉(zhuǎn)到步驟15 ；步驟15 :當(dāng)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(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存檔，然后結(jié)束；在上述步驟中，步驟I 4為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，步驟5 18為在線變壓器經(jīng)濟(jì)運行混合無功優(yōu)化協(xié)調(diào)實時自動控制階段，重復(fù)步驟I 18，形成一個實時自動系統(tǒng)，循環(huán)往復(fù)，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(guān)內(nèi)容進(jìn)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(jì)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(jìn)行接駁獲得電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)和模型，通過和電廠側(cè)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(shè)備包括變壓器分接頭檔位，無功補償設(shè)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(fù)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(cè)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(hù)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(dāng)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(zhuǎn)入步驟2，如果沒有電壓越線的節(jié)點則轉(zhuǎn)入步驟11 ；步驟2 :電壓校正模塊，根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)可控設(shè)備對電壓越線節(jié)點的電壓進(jìn)行校正，如果校正成功則轉(zhuǎn)入步驟3，如果校正失敗則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟5，如果沒有出現(xiàn)電壓異常波動則結(jié)束本次計算；步驟5 :調(diào)用變壓器在線經(jīng)濟(jì)運行模塊，當(dāng)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(jì)運行策略。步驟6 :通過變壓器在線經(jīng)濟(jì)運行計算的結(jié)果，得到站內(nèi)變壓器可控開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的控制命令；步驟7 :讀取變電站內(nèi)可控變壓器開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的動作次數(shù)；步驟8 :判斷可控開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的動作次數(shù)是否達(dá)到動作的上限，如果開關(guān)控制次數(shù)已經(jīng)達(dá)到規(guī)定上限說明本段時間內(nèi)設(shè)備將不能動作則本次計算結(jié)束，否則如果沒有達(dá)到規(guī)定動作次數(shù)上限則轉(zhuǎn)入步驟9 ;步驟9 :將變電站的變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算結(jié)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(fù)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(zhuǎn)入步驟20，如果電壓校正失敗則結(jié)束計算；
步驟11 :進(jìn)行全網(wǎng)無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算失敗則結(jié)束本次計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉(zhuǎn)入步驟12 ；步驟12 :讀取單站變壓器帶的負(fù)荷數(shù)據(jù)；步驟13 :判斷當(dāng)前負(fù)荷情況，如果負(fù)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(fù)荷短時間內(nèi)變化不大則執(zhí)行步驟21 ；步驟14 :在負(fù)荷異常波動的情況下，調(diào)用變壓器經(jīng)濟(jì)運行模塊帶入實時數(shù)據(jù)進(jìn)行在線計算；步驟15 :通過實時的變壓器經(jīng)濟(jì)運行在線計算得到計算結(jié)果；步驟16 :讀取變電站內(nèi)可控變壓器開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的動作次數(shù)； 步驟17 :判斷可控開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)的動作次數(shù)是否達(dá)到動作的上限，如果開關(guān)控制次數(shù)已經(jīng)達(dá)到規(guī)定上限說明本段時間內(nèi)設(shè)備將不能動作則轉(zhuǎn)入步驟21，否則如果沒有達(dá)到規(guī)定動作次數(shù)上限則轉(zhuǎn)入步驟18 ；步驟18 :將變電站的變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算結(jié)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(fù)荷數(shù)據(jù)；步驟19 :在電網(wǎng)新的運行方式和節(jié)點負(fù)荷數(shù)據(jù)的改變情況下再次進(jìn)行全網(wǎng)的無功優(yōu)化計算，如果計算收斂成功則轉(zhuǎn)入步驟20，如果計算結(jié)果發(fā)散則轉(zhuǎn)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(jìn)行潮流校驗，如果潮流校驗成功則轉(zhuǎn)入步驟23，如果潮流校驗失敗則結(jié)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(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)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(cè)斷路器閉合命令，否則停止發(fā)送命令。當(dāng)電力變壓器B低壓側(cè)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(cè)命令執(zhí)行失敗，此時反向執(zhí)行電力變壓器B高壓側(cè)斷路器斷開命令，使其恢復(fù)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(jìn)行驗證判斷。如果是兩臺變壓器并列運行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(cè)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(cè)斷路器命令，否則停止發(fā)送命令。當(dāng)切除電力變壓器A高壓側(cè)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(cè)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(cè)斷路器恢復(fù)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(jìn)行驗證判斷。其次，當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)為備用，B變壓器由備用轉(zhuǎn)為運行。首先，根據(jù)單臺變壓器運行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)備執(zhí)行遙控命令時間有所不同，這就需要人為設(shè)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(rèn)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(guān)鍵在于正確判斷命令執(zhí)行時間，包括命令發(fā)出至設(shè)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(yīng)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(yīng)立刻根據(jù)檔位實測值和目標(biāo)值的差值重新下發(fā)新的檔位值將當(dāng)前檔位值調(diào)回到目標(biāo)檔位值。3)補償設(shè)備開關(guān)控制命令執(zhí)行策略在補償設(shè)備開關(guān)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(yīng)進(jìn)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(shè)備硬件出現(xiàn)問題，應(yīng)立刻閉鎖該設(shè)備在下次計算中該設(shè)備不帶入模型進(jìn)行計算，同時給出告警提示監(jiān)視人員進(jìn)行必要的設(shè)備檢查和處理。(四)改進(jìn)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(dāng)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(quán)利要求
1.一種在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗結(jié)果正常，則直接進(jìn)入步驟B-6 ； 當(dāng)步驟A-3中數(shù)據(jù)校驗不正常，則進(jìn)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(jìn)行修正； B-6，對電網(wǎng)的模型和數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)用的精度要求，當(dāng)結(jié)果符合精度要求則轉(zhuǎn)入步驟B-8，如果結(jié)果不符合精度要求則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟C-9 ;如果協(xié)調(diào)控制失敗則轉(zhuǎn)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(cè)的開關(guān)、變壓器間母聯(lián)的開關(guān)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(shè)備開關(guān)的投切，發(fā)電廠高壓側(cè)母線電壓的控制目標(biāo)值； C-Il :判斷控制命令中涉及的控制設(shè)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(shè)備投切，如果是，則進(jìn)入步驟C-13 ;如果不是，則進(jìn)入步驟C-12 ； C-12 :當(dāng)控制設(shè)備不滿足閉環(huán)自動控制要求時，系統(tǒng)給出該設(shè)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(shè)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(zhuǎn)到步驟C-16，否則轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(quán)利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(guān)的開合狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(quán)利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(biāo)幺值-i節(jié)點潮流計算后電壓標(biāo)幺值I/i節(jié)點潮流 i=\計算前電壓標(biāo)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(quán)利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(yīng)用的精度要求為精度NS 1.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(zhuǎn)入步驟Β-8-2，如果沒有電壓越線發(fā)生則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3 ； Β-8-2 :進(jìn)行電壓校正計算如果校正計算結(jié)果成功則保存本次計算結(jié)果，轉(zhuǎn)入Β-8-8，如果校正計算失敗則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟Β-8-2-2，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ； Β-8-2-2 :進(jìn)行單站變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算； Β-8-2-3 :得到單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案； Β-8-2-4 :讀取站內(nèi)開關(guān)的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)入步驟Β-8-2-5，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ； Β-8-2-5 :通過單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治觯玫叫碌碾娋W(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(zhuǎn)入步驟Β-8-4否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ； Β-8-3:進(jìn)行無功優(yōu)化計算，如果優(yōu)化計算成功轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-1，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-8 ； Β-8-3-1 :讀取單站負(fù)荷實時和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)； Β-8-3-2 :判讀是否有負(fù)荷異常波動情況，如果判斷有異常波動則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-3，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ； Β-8-3-3 :進(jìn)行單站變壓器經(jīng)濟(jì)運行計算，得到計算結(jié)果； Β-8-3-4 :讀取站內(nèi)開關(guān)的動作次數(shù)，如果動作次數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)入步驟Β-8-3-5，否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ； Β-8-3-5 :通過單站經(jīng)濟(jì)運行調(diào)整方案后帶到全網(wǎng)進(jìn)行拓?fù)浞治觯玫叫碌碾娋W(wǎng)運行方式，重新進(jìn)行無功優(yōu)化計算，如果無功優(yōu)化計算成功則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-4否則轉(zhuǎn)入步驟Β-8-5 ； Β-8-4 :得到新的控制方案，轉(zhuǎn)入步驟Β-8-6 ； Β-8-5 :保持本次優(yōu)化方案，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)入步驟Β-8-7，否則轉(zhuǎn)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(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線變壓器經(jīng)濟(jì)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(lǐng)域。該方法包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段、混合協(xié)調(diào)計算階段以及設(shè)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(jìn)行監(jiān)控，結(jié)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(shè)備變壓器分接頭檔位的調(diào)整和補償設(shè)備開關(guān)的投切，以及通過對主變各側(cè)開關(guān)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(fù)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(jì)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(quán)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(xué)