本發(fā)明涉及配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量各類不平衡、非線性用電設(shè)備導(dǎo)致的電能質(zhì)量問題引起人們的廣泛關(guān)注，配網(wǎng)的電能質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著千家萬戶的電力的安全可靠地供應(yīng)。通過實現(xiàn)對配網(wǎng)的電能質(zhì)量的監(jiān)測，對其電能質(zhì)量問題進行實時監(jiān)測和掌控，對于全網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)管和改善均具有重要的實用價值。

截至2014年底，220千伏主變不滿足n-1的變電站7座，主變12臺；110千伏主變不滿足n-1的變電站13座，主變23臺；35千伏主變不滿足n-1的變電站24座，主變24臺。截至2014年底公司所轄配網(wǎng)線路（含10kv、20kv)877條，供電半徑超長（d類區(qū)域15公里）78條，其中景寧4條，縉云9條，蓮都5條，龍泉20條，青田14條，慶元8條，松陽4條，遂昌8條，云和5條，南城1條。因網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，出現(xiàn)非正常運行方式引發(fā)的低電壓問題比較嚴重，同時部分地區(qū)季節(jié)性負荷增長較快，配變?nèi)萘坎蛔?、低壓供電線路半徑長、截面小等引發(fā)季節(jié)性低電壓及短期低電壓問題較為突出。

根據(jù)智能公變監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2014年低電壓預(yù)警臺區(qū)數(shù)量為2235個（電壓處于154v至198v之間，且持續(xù)半個小時則平臺自動發(fā)出低電壓預(yù)警信號）。其中因運行方式變化造成的低電壓預(yù)警1066臺，占比47.69%，運維措施不力1132臺，占比50.64%，其他問題造成低電壓預(yù)警37臺，占比1.69%。

目前,針對配網(wǎng)的量測主要針對10kv線路，用戶側(cè)電壓采集難度較大，因此現(xiàn)階段國內(nèi)并沒有以用戶電壓為導(dǎo)向的配網(wǎng)無功電壓優(yōu)化的裝置，現(xiàn)有的無功電壓和電能質(zhì)量治理裝置基本采用單點分布，既沒有數(shù)據(jù)的上傳采集平臺，也沒有設(shè)備的綜合控制平臺，設(shè)備的運行狀態(tài)、故障信息、無功電壓和電能質(zhì)量治理效果等方面也無法得知，國內(nèi)有關(guān)電網(wǎng)無功電壓治理的研究仍然停留在獨立的、無功優(yōu)化控制、改變變壓器調(diào)壓分接頭階段，且這些平臺的技術(shù)分別由不同的單位掌握，缺乏整合。信息集成程度不高，數(shù)據(jù)接口不夠規(guī)范，運行人員無法掌握配電運行的實時工況，操作繁瑣，工作效率低，配電調(diào)度運行管理水平仍較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法，基于用戶電壓的采集，對配電網(wǎng)進行智能化管理，提高供電質(zhì)量。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括母線電壓獲取裝置，用于獲取母線電壓，并將獲取的母線電壓發(fā)送至變電站區(qū)域控制裝置；

變電站區(qū)域控制裝置，用于根據(jù)來自母線電壓獲取裝置的母線電壓，判斷母線電壓是否合格，并在判斷為否時，對母線電壓進行調(diào)整；

終端檢測裝置，設(shè)置于現(xiàn)場設(shè)備側(cè)，用于采集現(xiàn)場設(shè)備的饋線電壓和配電電壓，并將所述采集的饋線電壓和配電電壓發(fā)送至配電區(qū)域控制裝置；

gprs通道，連接于終端檢測裝置與配電區(qū)域控制裝置之間，用于為數(shù)據(jù)信息的傳輸提供承載通道；

配電區(qū)域控制裝置，用于判斷來自終端檢測裝置的饋線電壓和配電電壓是否合格，并在判斷為否后，對饋線電壓和配電電壓進行調(diào)整。

本技術(shù)方案在變電站區(qū)域設(shè)置變電站區(qū)域控制裝置，用于對母線電壓進行協(xié)調(diào)控制；在配電區(qū)域設(shè)置配電區(qū)域控制器，用戶對饋線電壓和配電電壓的協(xié)調(diào)控制，從而實現(xiàn)了對用戶電壓的智能控制，提高了供電質(zhì)量。

另外，還包括：設(shè)置于變電站控制裝置與配電區(qū)域控制裝置之間的反向隔離裝置。對變電站控制裝置和配電區(qū)域控制裝置進行隔離，防止了兩者之間的相互干擾。

相應(yīng)的，本發(fā)明還公開了一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制方法，該方法包括：

一級協(xié)調(diào)機制，檢測到配電電壓不合格，通過調(diào)整有載調(diào)壓配變檔位或進行無功就地補償將配電電壓調(diào)整到合格范圍；或在判斷不能進行協(xié)調(diào)時將電壓調(diào)節(jié)目標發(fā)送給二級協(xié)調(diào)機制；

二級協(xié)調(diào)機制：檢測到用戶側(cè)饋線電壓不合格時，通過線路調(diào)壓器和線路無功補償，對線路調(diào)壓器進行自動調(diào)檔或線路無功補充投切，以將饋線電壓調(diào)整到合格范圍；或在判斷不能進行協(xié)調(diào)時將電壓調(diào)節(jié)目標發(fā)送給三級協(xié)調(diào)機制進行調(diào)節(jié)；

三級協(xié)調(diào)機制：在母線電壓合格范圍內(nèi)，計算出使配變電壓合格率最高的最優(yōu)母線電壓值，將最優(yōu)母線電壓作為協(xié)調(diào)目標交給主網(wǎng)avc執(zhí)行。

本技術(shù)方案設(shè)置有三級協(xié)調(diào)機制，分別為一級協(xié)調(diào)機制、二級協(xié)調(diào)機制以及三級協(xié)調(diào)機制，通過該三級聯(lián)調(diào)的控制策略，可以在三級聯(lián)合實時調(diào)壓的同時進行無功補償，提高了電壓質(zhì)量，降低了網(wǎng)損，提高了用戶電壓合格質(zhì)量。

另外，還包括：

按照預(yù)設(shè)的時間間隔獲取母線電壓、饋線電壓以及配變電壓，并獲得當(dāng)前的某一天的電壓曲線值；并根據(jù)所述的電壓曲線值，確定母線電壓的合格范圍、饋線電壓的合格范圍和配變電壓的合格范圍。

另外，所述的一級協(xié)調(diào)機制的步驟包括：

配電區(qū)域控制裝置通過終端檢測裝置獲取配電電壓；

配電區(qū)域控制裝置計算出公變臺區(qū)下面所有的低壓平均電壓，并在確定的配電電壓合格范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，最后得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是配電目標電壓值；

配電區(qū)域控制裝置按照所述確定的目標電壓值調(diào)整不合格配電電壓；

其中，所述電壓貢獻度是指，偏離合格率范圍越遠，貢獻度越??；離電壓優(yōu)化值越近，貢獻度越高；

另外，所述二級協(xié)調(diào)機制包括：

配電區(qū)域控制裝置通過終端檢測裝置獲取饋線電壓；

配電區(qū)域控制裝置計算出饋線下面所有的低壓平均電壓，并在饋線電壓合格率范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是饋線電壓目標值；

配電區(qū)域控制裝置按照所述饋線電壓目標值調(diào)整饋線下的不合格電壓；

其中，所述電壓貢獻度是指，偏離合格率范圍越遠，貢獻度越??；離電壓優(yōu)化值越近，貢獻度越高。

另外，所述三級協(xié)調(diào)機制包括：

變壓站區(qū)域控制裝置通過母線電壓獲取裝置獲取母線電壓；

變壓站區(qū)域控制裝置計算出變壓器下面的低壓平均電壓，并在母線電壓合格率范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是母線電壓的目標值；

變壓站區(qū)域控制裝置按照確定的母線電壓目標值調(diào)整母線下的不合格的電壓；

其中，所述電壓貢獻度是指，偏離合格率范圍越遠，貢獻度越??；離電壓優(yōu)化值越近，貢獻度越高。

本發(fā)明的配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在變電站區(qū)域設(shè)置變電站區(qū)域控制裝置，用于對母線電壓進行協(xié)調(diào)控制；在配電區(qū)域設(shè)置配電區(qū)域控制器，用戶對饋線電壓和配電電壓的協(xié)調(diào)控制，從而實現(xiàn)了對用戶電壓的智能控制，提高了供電質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一種實施例示意圖；

圖2是本發(fā)明一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中終端檢測裝置與配電區(qū)域控制裝置的連接關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制方法的一種實施例的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

參考圖1，該圖是發(fā)明一種配電網(wǎng)電壓質(zhì)量監(jiān)控平臺的一種實施例的示意圖，該平臺包括：主站控制系統(tǒng)1、配電站控制系統(tǒng)2、主網(wǎng)3、用戶信息采集平臺4、反向隔離裝置5和gprs通道，其中主網(wǎng)3與主站控制平臺1連接，主站控制平臺1與配電站控制平臺2之間設(shè)置有反向隔離裝置5，用戶信息采集平臺4與配電站控制平臺2連接，配電站控制平臺2通過gprs通道與設(shè)置在現(xiàn)場設(shè)備處的終端檢測裝置連接（圖中未示出）。

主站控制系統(tǒng)1，包括綜自系統(tǒng)11和變電站區(qū)域控制裝置12。其中綜自系統(tǒng)11用于采集母線電壓；變電站區(qū)域控制裝置，用于協(xié)調(diào)控制母線電壓。在具體實現(xiàn)時，給綜自系統(tǒng)11還可以為一個監(jiān)測設(shè)備，該監(jiān)測設(shè)備用于代替綜自系統(tǒng)采集母線電壓。

配電站控制系統(tǒng)2，包括工作站21、服務(wù)器22、配電區(qū)域控制裝置24、通訊管理機25、防火墻26以及連接與上述設(shè)備之間的通訊線路23。其中，通訊管理機包括：信號調(diào)制模塊和信號解調(diào)模塊。信號調(diào)制模塊包括射頻功放電路和基帶電路，所述射頻功放電路，用于對接收到的定位信號進行放大，并將生成的所述放大的定位信號傳輸給基帶電路；所述基帶電路用于將接收到的所述放大的定位信號傳輸給信號解調(diào)模塊。其中，工作站21為系統(tǒng)維護人員提供對系統(tǒng)進行建模、修改、維護操作；系統(tǒng)實用人員進行監(jiān)視系統(tǒng)運行情況、操作、報表、控制、系統(tǒng)告警處理等。服務(wù)器22，用于為平臺提供數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理等服務(wù)。

主網(wǎng)3，包括運行監(jiān)測工作站31、報表工作站32、主網(wǎng)avc主站33以及維護工作站34。主網(wǎng)的這些設(shè)備用匯總、制作報表等工作，為變電站區(qū)域控制裝置對母線電壓的協(xié)調(diào)控制提供協(xié)調(diào)量。

用戶信息采集平臺4，用于采集用戶電表的電壓、電流、用電量等數(shù)據(jù)。

反向隔離裝置5，設(shè)置于主站控制系統(tǒng)1與配電站控制系統(tǒng)2之間，起到了反向隔離相互干擾的作用。

gprs通道6，用于為數(shù)據(jù)的傳輸提供承載的通道。

另外，本平臺還可以包括電源管理器，該電源管理器可包括：取樣電路模塊、v/f變換模塊、mcu控制器、鍵盤輸入模塊、伺服電機、環(huán)形自耦變換器、穩(wěn)壓輸出模塊，所述取樣電路模塊通過v/f變換模塊連接mcu控制器，所述鍵盤輸入模塊與mcu控制器連接，所述mcu控制器依次通過伺服電機、環(huán)形自耦變換器連接穩(wěn)壓輸出模塊。

終端檢測裝置（圖中未示出），設(shè)置于現(xiàn)場設(shè)備處。具體實現(xiàn)時可以體現(xiàn)為包括電壓檢測模塊、電流檢測模塊的功能設(shè)備。下面以終端檢測裝置包括電流檢測模塊和電壓檢測模塊為例對，終端檢測裝置和配電站控制裝置之間的連接關(guān)系進行說明。如圖2所示，其中，配電區(qū)域控制裝置包括：放大電路241、過壓過流保護模塊242、漏電保護模塊243和數(shù)據(jù)處理（dsp）模塊244、線路調(diào)壓器245和數(shù)據(jù)傳輸模塊246。另外，還可以包括模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器251，該模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器251可以是通訊管理機的一部分也可以是一個單獨的設(shè)備。具體的，電壓檢測模塊71和電流檢測模塊72分別經(jīng)過模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器251和放大電路模塊241與dsp模塊244進行連接。為了提高控制裝置的安全性能dsp模塊244還可以連接有過壓過流保護模塊242和漏電保護模塊243。線路調(diào)壓245和數(shù)據(jù)傳輸模塊246分別與dsp模塊244連接。其中電壓檢測模塊用于采集配電網(wǎng)的電壓參數(shù)，電流檢測模塊用于檢測配電網(wǎng)的電流參數(shù)，線路調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的電壓保持電壓的穩(wěn)定輸出，過壓過流保護模塊、漏電保護模塊用于保護配電網(wǎng)的安全。電壓檢測模塊采用芯片型號為hvd100的電壓檢測模塊，電流檢測模塊采用芯片型號為klari-modsc的電流檢測模塊；模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器采用芯片型號為ad7794的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；線路調(diào)壓器采用10kv線路調(diào)壓器。

下面對本發(fā)明的另一方面進行說明。

參考圖3，該圖是本發(fā)明一種配電網(wǎng)多級協(xié)調(diào)控制方法的流程示意圖，該流程包括如下步驟：

步驟s11，檢測到配電電壓不合格；具體實現(xiàn)時，可以采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的配電區(qū)域控制裝置計算出公變臺區(qū)下面所有的低壓平均電壓，并在確定的配電電壓合格范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，最后得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是配電目標電壓值；

步驟s12，判斷一級協(xié)調(diào)機制是否可以調(diào)整，若是，則執(zhí)行步驟s13,否則,執(zhí)行步驟s14;

步驟s13，通過調(diào)整有載調(diào)壓配變檔位或進行無功就地補償將配電電壓調(diào)整到合格范圍；具體實現(xiàn)時，可以將配電電壓調(diào)整為步驟s11中確定的目標值；

步驟s14，將電壓調(diào)節(jié)目標發(fā)送給二級協(xié)調(diào)機制進行協(xié)調(diào)；

步驟s15，檢測饋線下其他用戶電壓的不合格情況；具體實現(xiàn)時，將檢查出來的所有的饋線電壓不合格的情況一并處理；

步驟s16，判斷二級協(xié)調(diào)機制是否可以調(diào)整，若是，則執(zhí)行步驟s17，否則，執(zhí)行步驟s18；

步驟s17，對線路調(diào)壓器進行自動調(diào)檔或線路無功補充投切，以將饋線電壓調(diào)整到合格范圍；具體實現(xiàn)時，可以根據(jù)確定的目標值，將不合格饋線電壓調(diào)整為確定的目標值；確定目標值的方法為：通過配電區(qū)域控制裝置計算出饋線下面所有的低壓平均電壓，并在饋線電壓合格率范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是饋線電壓目標值

步驟s18，將電壓調(diào)節(jié)目標發(fā)送給三級協(xié)調(diào)機制進行調(diào)節(jié)；

步驟s19，搜索母線下其他用戶電壓的不合格情況，以便于集中調(diào)整所有不合格的用戶電壓；

步驟s20，采用三級協(xié)調(diào)機制進行調(diào)整；具體實現(xiàn)時，可能還會出現(xiàn)三級協(xié)調(diào)機制不能夠進行調(diào)整的情況，此時需要對三級協(xié)調(diào)機制的內(nèi)容進行調(diào)整，通常情況下，按照預(yù)先設(shè)定好的三級協(xié)調(diào)機制是可以實現(xiàn)最終的協(xié)調(diào)控制的；

步驟s21，在母線電壓合格范圍內(nèi)，通過智能公變終端平臺采集配變電壓，計算出使配變電壓合格率最高的最優(yōu)母線電壓值；具體實現(xiàn)時，可以通過變壓站區(qū)域控制裝置計算出變壓器下面的低壓平均電壓，并在母線電壓合格率范圍內(nèi)，每增加1v，計算電壓貢獻度的值；遍歷法，循環(huán)計算一遍，得到最大的電壓貢獻度值時的電壓值，就是母線電壓的目標值；

步驟s22，將最優(yōu)母線電壓作為協(xié)調(diào)目標交給主網(wǎng)avc執(zhí)行，增加配網(wǎng)調(diào)壓能力。

需要說明的，在具體實現(xiàn)的時候，需要按照預(yù)設(shè)的時間間隔獲取母線電壓、饋線電壓以及配變電壓；其中獲取母線電壓的時間間隔可以是1分鐘量測一次，然后獲得當(dāng)前莫一天的電壓曲線值；而饋線電壓和配變電壓可以設(shè)置一個小時量測一次，具體的時間間隔可以根據(jù)實際工作情況進行調(diào)整。然后根據(jù)的電壓曲線值，確定母線電壓的、饋線電壓以及配變電壓的優(yōu)化值（合格范圍）。其中可以設(shè)置10kv母線電壓范圍為10~10.7kv,饋線設(shè)備電壓范圍為9.3~10.7kv,低壓表計電壓范圍為198~235v。也可以根據(jù)實際工作需要調(diào)整上述數(shù)值。

另外，本發(fā)明方法實施例中預(yù)設(shè)有電壓貢獻度，該電壓貢獻度是指，偏離合格率范圍越遠，貢獻度越?。浑x電壓優(yōu)化值越近，貢獻度越高。

本發(fā)明的系統(tǒng)控制方法采用三級調(diào)節(jié)機制，通過三級聯(lián)調(diào)的控制策略，可以在三級聯(lián)合實現(xiàn)調(diào)壓的同時進行無功補償，提高了電壓質(zhì)量，降低了網(wǎng)損，提高了用戶電壓合格質(zhì)量。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)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)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。