本发明涉及自动电压控制系统(AVC)中最小调节量约束下省地联调省调无功指令最优分配方法，属于电力系统运行与控制技术领域。
背景技术：
我国电网的特点是根据不同的省、地、县行政区域，将其划分成不同层次的区域电网，省级电网调度统一管理本区域内的地区级电网(地调)、地区级电网管理本区域内的县级电网(县调)。三级电网分别主要管理500kV电网、220kV和110kV电网、66(35)kV电网，三个层次的电网紧密耦合，但是控制系统是分布式的存在于三层调度系统中，为了解决不同区域电网AVC系统的多级协调控制是一个分级、分层的、复杂的分布式递阶优化控制问题，需要采用AVC协调控制。其核心思想是将广域分布的各级AVC系统看成是分散独立的控制系统,各级控制系统之间通过定时的信息传递来弥补局部信息的不足,这样各级孤立的调度系统可以借助信息交互实现双向互动,合理充分的利用各级调度系统的无功调节资源，实现各级分布式AVC系统的协同性和一致性,在全局范围内实现了对电网电压和无功的优化控制。
省地AVC协调控制是协调控制过程中的一个关键级，其协同流程如下：
1、地调电网统计并上传无功调节能力至省调；
2、省调通过无功优化得到目标值并下发目标值给地调关口；
3、地调通过遥控投切无功设备；
该闭环调节过程可在更大范围内通过无功优化统一调度无功设备，实现多级电网的无功的最优流动，以保证电压，同时降低网损。
考虑到地区电网的辐射状特点，当220kV主变关口两台主变高压侧并列，中低压侧均分裂运行时，由于这两个主变耦合性很小，其运行情况几乎不受另一台主变的影响，故地调AVC系统将这两台主变分别处理成两个关口，并以这两个主变为根节点形成两个分区，各自独立调控，在进行省地联调时，省调应当给这两台主变分别下发无功目标值，地调也应分别统计各自的无功调节量。然而在省调AVC侧，当220kV两台关口主变高压侧并列运行时，省调更关注这两台主变的整体无功情况，故其在进行无功优化之时将这两台主变看一个关口，这样省调侧也只下发这个整体关口的总无功目标值，地调这两台在收到无功指令之后，分别在各自区域内调节无功设备，使总的无功达到省调要求的范围内，但每个区域的调节目标应该以根节点的220kV主变的目标值为标准，如果省调下发的是两台关口主变的总无功情况，而不是单台关口主变的无功目标值，且当两个区域无功储备不均衡时，地调获取不到各自的目标值，将无法调节；同时，如果无功目标值分配不合理，很有可能造成调节振荡，甚至恶化某个区域的无功和电压。故需要寻找一个合理的无功分配方法，能在保证各自区域内的无功和电压的同时，最短时间内使用最少动作次数达到调节目标。经过检索，在国内尚没有在AVC省地联调省调无功指令与关口主变无功目标值的分配方法。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种最小调节量约束下省地联调省调无功指令最优分配方法，可以保证在省地联调过程中，最短时间内使用最少动作次数达到调节目标，且不会出现调节振荡。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的一种最小调节量约束下省地联调省调无功指令最优分配方法，包括以下几个步骤：
(1)假设某地调有Z个区域，M台主变,其中，第1～K个区域的关口主变高中低三侧均分裂运行，对应的主变为TrSplit_1～TrSplit_M；第K+1～Z个区域的关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行，对应的主变集合为{TrParallel_k，1，TrParallel_k，2}；
(2)统计各个关口主变的无功储备量：从区域1开始依次遍历所有的区域，统计该区域内的无功储备量，设对于第1～K个区域中的区域n的无功储备量为QSplit_n，第K+1～M个区域中的区域p的无功储备量为QParallel_p；
(3)省调无功优化并下发目标值：省调根据本行政区域的电压无功以及约束情况，并结合地调上传的电压、无功要求/约束条件进行无功优化(已有的方法，很多数学方法可以求解)，得出电压无功目标值，并下发至地调关口；
(4)定时接收省调的关口无功目标值：设对于第1～K个区域中的区域n的无功目标值为QSplit_refn，第K+1～M个区域中的区域p的无功目标值为QParallel_refp，QParallel_refp是对于区域两台关口主变无功目标值之和；
(5)地调根据省调下发的电压无功目标值，对本行政区域的无功设备进行调节，达到省调的调节目标：
对于第1～K个区域中的区域n，由于TrSplit_1～TrSplit_M关口主变处于分裂运行状态，则区域调节的目标值就是QSplit_refn；
而第K+1～Z个区域的关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行，对于第k个区域下仅高压侧并列运行的两台主变{TrParallel_k,1，TrParallel_k,2}而言，其中，k∈[K+1～Z],两台主变无功目标值之和是QParallel_refp；假定当前两台主变关口无功过剩，则TrParallel_k,1，TrParallel_k,2的最优无功目标值通过以下求解分配方法得到：
其中：Qresdown_1Qres_down_2分别表示区域两台关口主变所属调节区域的可切除无功容量；
P10、P20分别表示区域两台关口主变当前有功；
分别表示区域两台关口主变处规定的功率因数下限；
分别表示区域两台关口主变处规定的功率因数上限；
Qmin≤Q1+Q2-ΔQ1-ΔQ2≤Qmax的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应保证满足省调下发的区域关口主变高压侧母线的无功考核要求；
ΔQ1≤Qres_down_1和ΔQ2≤Qres_down_2的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应小于该区域的可切无功容量；
的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应使两台关口主变无功均合格；
对于关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行的情况，其高压侧母线为协调点，设省调下发给协调点处的无功目标上下限为[Qmin,Qmax]，当前主变高压侧的无功分别为Q1和Q2，两个区域的无功调节量分别为ΔQ1和ΔQ2，ΔQ＝[ΔQ1,ΔQ2]，在两个区域对各自所属离散设备进行遥控操作之后应满足省调无功目标指令，目标函数ΔQΔQT在物理上保证了两个区域内无功调节量最小。
为了实现总的无功指令的最优分配，本发明将省调AVC协调控制的要求和地调运行情况相结合，在保证以两台关口主变为根节点形成的两个分区内最小调节量之和的约束下，减小了调节设备的次数和容量，有效的提高了省地无功电压的协调控制的实用性。
附图说明
图1为仅高压侧并列关口主变省调无功指令最优分配示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
不失一般性，本发明认为仅高压侧并列运行的主变数目为2。
假设某地调有Z个区域，M台主变,其中第1～K个区域的关口主变高中低三侧均分裂运行，对应的主变为TrSplit_1～TrSplit_M；第K+1～Z个区域的关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行，对应的主变集合为{TrParallel_k，1，TrParallel_k，2}。
(1)无功储备量统计
从区域1开始依次遍历所有的区域，统计该区域内的无功储备量，设对于第1～K个区域中的区域n的无功储备量为QSplit_n，第K+1～M个区域中的区域p的无功储备量为QParallel_p。
(2)省调无功优化并下发目标值
省调根据本行政区域的电压无功以及约束情况，并结合地调上传的电压、无功要求/约束条件进行无功优化，得出电压/无功指令(目标值)，并下发至地调关口。
(3)接受省调侧AVC的无功目标值
设对于第1～K个区域中的区域n的无功目标值为QSplit_refn，第K+1～M个区域中的区域p的无功目标值为QParallel_refp(该目标值是对于区域两台关口主变目标值之和)。
(4)地调调控环节
地调根据省调下发的电压无功目标值，调节本行政区域的无功设备进行调节，达到省调的调节目标。
对于第1～K个区域中的区域而言，由于TrSplit_1～TrSplit_M关口主变处于分裂运行状态，区域调节的目标值就是QSplit_refn；
而第K+1～Z个区域的关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行，对于第k个区域下仅高压侧并列运行的两台主变{TrParallel_k,1，TrParallel_k,2}而言，两台主变无功目标值之和是QParallel_refp，则TrParallel_k,1，TrParallel_k,2的无功目标值分配过程如下(以图1为例说明该分配方法)：
图1中中表示的是一个协调点处，两台主变仅高压侧并列运行的情况，此时省调下发的是分区A和分区B的关口主变的总无功。在地调侧AVC，这两台主变形成的是两个分区，区域A和区域B的各自的调节目标应该是关口主变的对应的无功指令。不失一般性，本发明假定当前两台主变关口无功过剩，则最优无功分配方法是通过以下求解以下优化问题得到：
其中：
Qres_down_1、Qres_down_2分别表示区域两台关口主变所属调节域的可切除无功容量；
P10、P20分别表示区域两台关口主变当前有功；
分别表示区域两台关口主变处规定的功率因数下限；
分别表示区域两台关口主变处规定的功率因数上限；
Qmin≤Q1+Q2-ΔQ1-ΔQ2≤Qmax的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应保证满足省调下发的区域关口主变高压侧母线的无功考核要求；
ΔQ1≤Qres_down_1和ΔQ2≤Qres_down_2的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应小于该区域的可切无功容量；
的物理意义是保证两台关口主变所属调节区域下各自分配的调节量应使两台关口主变无功均合格。
对于关口主变高压侧并列而中低压侧分裂运行的情况，其高压侧母线为协调点，设省调下发给协调点处的无功目标上下限为[Qmin,Qmax]，当前主变高压侧的无功分别为Q1和Q2，两个区域的无功调节量分别为ΔQ1和ΔQ2，ΔQ＝[ΔQ1,ΔQ2]，在两个区域对各自所属离散设备进行遥控操作之后应满足省调无功目标指令，目标函数ΔQΔQT在物理上保证了两个区域内无功调节量最小，约束分别反映了省调无功目标值的上下限、地调主变关口的功率因数要求以及各自分区内无功储备情况。优化问题(1)式是一个二次规划问题，已有许多成熟的方法可以对其求解。
可见，最优ΔQ*不仅能满足省调下发的无功指令的上下限，而且考虑了两个区域内无功调节裕度的不平衡度以及当前无功分布情况，充分的利用了每个区域内的无功调节能力。
该方法也适用于省地协调控制中三台主变仅高压侧并列运行的情况。在得到关口主变无功最优值之后，地调就可以单独的相应省调的指令进行调节。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。