无功补偿设备投切方法及装置与流程

1.本发明实施例涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种无功补偿设备投切方法及装置。


背景技术：

2.在电网系统中，为了维持无功平衡和电压稳定，各变电站均配置有一定数量的无功补偿设备。现有的电网系统调度是通过avc系统(automatic voltage control，自动电压控制系统)实现的，具体通过调度自动化scada系统(supervisory control and data acquisition，数据采集与监视控制系统)采集各变电站、发电厂的母线电压等关键测量数据，进行集中监视和分析计算，并根据需求自动投切无功补偿设备。但现有的控制策略中缺乏对无功补偿设备的轮换策略，容易使部分无功补偿设备长期运行，导致无功补偿设备出现故障，轻则故障跳闸，重则出现爆炸、开关拒动越级跳闸等问题，影响电网系统的安全运行。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种无功补偿设备投切方法及装置，以实现无功补偿设备的轮换运行，避免无功补偿设备因长时间运行而引发故障，提高电网系统运行的安全性。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种无功补偿设备投切方法，包括：
5.统计变电站内所有运行中的无功补偿设备各自的持续运行时间；
6.当所述运行中的无功补偿设备的持续运行时间达到第一时间阈值时，若退出所述运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数不越限，则退出所述运行中的无功补偿设备。
7.可选地，所述无功补偿设备投切方法还包括：
8.若退出所述运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数越限，则判断所述变电站内是否存在待投入的无功补偿设备；
9.若存在，则判断若投入所述待投入的无功补偿设备后再退出所述运行中的无功补偿设备，所述变电站的特性参数是否越限；
10.若不越限，则投入所述待投入的无功补偿设备，并退出所述运行中的无功补偿设备；
11.若越限，则不进行无功补偿设备的投切，并继续统计所述运行中的无功补偿设备的持续运行时间。
12.可选地，在继续统计所述运行中的无功补偿设备的持续运行时间之后，还包括：
13.判断是否存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备；其中，所述第二时间阈值大于所述第一时间阈值；
14.若存在，则输出告警信号。
15.可选地，在输出告警信号之后，还包括：
16.在接收到用户触发的干预信号后，退出所述运行中的无功补偿设备。
17.可选地，所述无功补偿设备投切方法还包括：
18.若不存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备，则针对所述运行中的无功补偿设备逐一进行退出越限判断；
19.若均越限，则继续判断是否存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备；
20.否则，将所有满足退出后特性参数不越限条件的所述运行中的无功补偿设备的持续运行时间按照时间由长到短排序；并将持续运行时间最长的所述运行中的无功补偿设备退出。
21.可选地，在退出所述运行中的无功补偿设备之后，还包括：将退出的无功补偿设备对应的持续运行时间清零。
22.可选地，所述无功补偿设备投切方法，还包括：将所述运行中的无功补偿设备及其对应的持续运行时间显示在监视数据表中。
23.可选地，在退出所述运行中的无功补偿设备之后，还包括：将退出的无功补偿设备的相关数据从所述监视数据表中清除。
24.可选地，所述特性参数包括：母线电压和/或关口功率因数。
25.第二方面，本发明实施例还提供了一种无功补偿设备投切装置，包括：
26.时间统计模块，用于统计变电站内所有运行中的无功补偿设备各自的持续运行时间；
27.退出控制模块，用于在所述运行中的无功补偿设备的持续运行时间达到第一时间阈值时，若退出所述运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数不越限，则退出所述运行中的无功补偿设备。
28.本发明实施例提供的无功补偿设备投切方法中，引入无功补偿设备的持续运行时间因素作为无功补偿设备投切的决策依据之一，可以实现变电站中无功补偿设备的轮换运行，从而避免无功补偿设备因长时间运行而引发故障，提高电网系统运行的安全性。
附图说明
29.图1是本发明实施例提供的一种无功补偿设备投切方法的流程示意图；
30.图2是本发明实施例提供的另一种无功补偿设备投切方法的流程示意图；
31.图3是本发明实施例提供的一种无功补偿设备投切装置的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.本发明实施例提供了一种无功补偿设备投切方法，该方法可以基于无功补偿设备投切装置来实现，该方法可作为对电网系统中无功调度策略的补充，适用于各等级变电站的无功调整需求。图1是本发明实施例提供的一种无功补偿设备投切方法的流程示意图。参见图1，该无功补偿设备投切方法包括：
34.s110、统计变电站内所有运行中的无功补偿设备各自的持续运行时间。
35.其中，无功补偿设备可以是电容器组和电抗器组等类型的无功补偿设备。控制系统可以通过采集母线电压、母线无功、主变高低压侧无功等关键测量数据，进行电网运行状态的集中监视和分析计算，并根据母线电压水平、关口功率因数和无功情况，自动投切变电站中的电容器组或电抗器组以实现无功调节。当投入电容器组时，可以补充无功功率，提升母线电压；当投入电抗器组时，可以消耗无功功率，降低母线电压，退出这些无功补偿设备时起到的作用相反。示例性地，持续运行时间指无功补偿设备本次运行的持续时间，即自无功补偿设备投入之时开始计时。
36.s120、当运行中的无功补偿设备的持续运行时间达到第一时间阈值时，若退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数不越限，则退出运行中的无功补偿设备。
37.其中，第一时间阈值可以理解为最佳轮换时间阈值，其值具体可以根据实际需求设定，例如综合考虑无功补偿设备的运行状态和无功补偿设备的投切对电网造成的波动等因素来设定。示例性地，第一时间阈值可以是24小时、36小时或其他数值。针对任意一个运行中的无功补偿设备，均可进行s120的操作。
38.可选地，特性参数包括：母线电压和/或关口功率因数。与电网运行过程相关的标准性文档中，通常都规定了设置在不同位置或不同电压等级的母线的正常运行电压范围；并且规定了主变出力侧等重点关口的功率因数的合格范围。那么，变电站的特性参数不越限的条件包括：母线电压不超过电压上限且不低于电压下限，和/或，关口功率因数不超过功率因数上限且不低于功率因数下限。
39.本发明实施例提供的无功补偿设备投切方法中，引入无功补偿设备的持续运行时间因素作为无功补偿设备投切的决策依据之一，可以实现变电站中无功补偿设备的轮换运行，从而避免无功补偿设备因长时间运行而引发故障，提高电网系统运行的安全性。
40.图2是本发明实施例提供的另一种无功补偿设备投切方法的流程示意图。
41.参见图2，该无功补偿设备投切方法可由控制系统完成，具体包括以下步骤：
42.s210、统计变电站内所有运行中的无功补偿设备各自的持续运行时间。
43.其中，控制系统中可包括avc系统，该统计步骤可以由avc系统自动进行。对于处于运行状态的无功补偿设备，当其投入时，avc系统可以自动将其设备名称和投入时间传递至监视数据表中进行集中监控；在将相关数据传递至监视数据表后，系统可以自动实时计算该无功补偿设备的当前持续运行时间，并将其显示在监视数据表中，以便监视人员根据监视数据表了解厂站运行状态。表1示例性地给出了一种监视数据表的详细内容。
44.表1
45.厂站名称设备名称投切状态投入时间持续运行时间变电站a无功补偿设备1投入time1t1变电站a无功补偿设备2投入time2t2变电站b无功补偿设备3投入time3t3
……………
46.参见表1，示例性地，监视数据表中可以包括厂站名称、设备名称、投切状态、投入时间和持续运行时间五列内容，从而实现avc系统控制范围内的各厂站的所有无功补偿设备的实时监控。其中，设备名称可以包括设备等级、设备类型或设备标号等可以用于区分厂站内各无功补偿设备的内容。投切状态可以用指示灯来表示，例如指示灯变红表示投入，指
示灯变绿表示退出。投入时间可以精确到秒。持续运行时间可以以小时为单位计算。示例性地，监视数据表中可以包括所有无功补偿设备，或者仅包括投入运行的无功补偿设备。可选地，监视数据表中可以根据投入时间降序排序或根据持续运行时间降序排序，以便监视人员及时发现投入时间过长的无功补偿设备。
47.s220、判断持续运行时间是否达到第一时间阈值；若是，则执行s230；否则继续执行s210。
48.s230、判断若退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数是否越限；若是执行s250；否则执行s240。
49.s240、退出运行中的无功补偿设备。
50.s250、判断变电站内是否存在待投入的无功补偿设备；若是则执行s260；否则执行s280。
51.其中，若退出运行中的无功补偿设备会使变电站的特性参数越限，且变电站中无其他待投入无功补偿设备可轮换，则暂不退出该无功补偿设备，以免影响电网系统的正常运行。当后续满足退出不越限条件时，可以优先退出持续运行时间长的无功补偿设备。
52.s260、判断若投入待投入的无功补偿设备后再退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数是否越限；若是则执行s280；否则执行s270。
53.s270、投入待投入的无功补偿设备，并退出运行中的无功补偿设备。
54.其中，待投入的无功补偿设备可以是一个设备或多个设备的组合，该步骤相当于选取未投入的无功补偿设备来替换运行中的无功补偿设备。示例性地，该步骤中可以自满足条件的待投入设备中，投入退出运行时间最长的无功补偿设备，从而避免部分无功补偿设备由于长期空置未投入使用而拒动导致的投入失败，进一步提高电网系统运行的安全性和可靠性。
55.s280、不进行无功补偿设备的投切，并继续统计运行中的无功补偿设备的持续运行时间。
56.s290、判断是否存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备；若是，则执行s2a0；否则执行s2c0。
57.其中，第二时间阈值大于第一时间阈值；第二时间阈值可以理解为无功补偿设备安全运行时间上限值。若出现持续运行时间超过第二时间阈值的无功补偿设备，需要及时告警，提醒工作人员进行人工干预。示例性地，出现持续运行时间超过第二时间阈值的无功补偿设备的原因可以是：1、轮换策略原因：系统中无可用于轮换的无功补偿设备。2、系统故障：avc系统选择了退出该无功补偿设备，但控制失败，或者无功设备出现故障无法自动退出；而因avc系统策略有成千上万条，工作人员可能无法及时发现该异常并进行处置，为避免设备持续异常运行，及时告警十分必要。
58.s2a0、输出告警信号。
59.其中，告警信号可以表现为声光报警等形式。
60.s2b0、在接收到用户触发的干预信号后，退出运行中的无功补偿设备。
61.其中，用户(如监视人员)在收到告警信号后，可以对控制系统进行人工干预，在保证电网系统正常运行的基础上，强制退出无功补偿设备。示例性地，控制系统还包括远程遥控系统。远程遥控系统和avc系统共同构成控制系统，以avc系统的自动控制为主，远程遥控
系统作为对avc系统的补充。该人工干预过程可以通过远程遥控系统进行，示例性地，用户可以通过远程遥控系统发出干预信号，从而控制将无功补偿设备接入电网的继电器断开，将运行中的无功补偿设备退出。若遥控退出仍然失败，监视人员可以通知班组人员到站进行现场检查，通过多电压等级关联调节来提供无功补偿设备退出的裕度，然后退出该超时的无功补偿设备。
62.s2c0、判断所有运行中的无功补偿设备是否均不满足退出后特性参数不越限条件；若是，则执行s280；否则执行s2d0。
63.其中，若无持续运行时间超过第二时间阈值的无功补偿设备，avc系统可以实时针对运行中的无功补偿设备逐一进行退出越限判断，以尽可能的及时查找到可退出的无功补偿设备。
64.s2d0、将所有满足退出后特性参数不越限条件的运行中的无功补偿设备的持续运行时间按照时间由长到短排序；并将持续运行时间最长的运行中的无功补偿设备退出。
65.其中，若仅有一个满足退出后特性参数不越限条件的运行中的无功补偿设备，则直接将该无功补偿设备退出。
66.综上所述，本发明实施例通过s210-s2d0实现了基于持续运行时间的无功补偿设备的投切方法。该方法可作为对已成熟的avc系统的无功控制策略的补充和优化，在现有的控制策略可以满足电压和无功平衡的情况下，引入持续运行时间因素，加强无功补偿设备轮换，避免无功补偿设备长时间运行而引发故障。并且，将持续运行时间汇总纳入监视数据表进行集中监视，便于系统监视人员及时发现运行时间过长的无功补偿设备并进行人工干预，以及在故障时及时进行故障处置，避免设备异常持续恶化。并且即使监视人员遗漏告警，也可以通过定期查看监视数据表的方式发现持续运行时间过长的无功补偿设备。
67.需要注意的是，在整个无功补偿设备的投切过程中，均需要保证变电站的特性参数不越限，以保证电网系统的安全稳定运行。
68.还需要注意的是，上述各步骤仅作为示例性地说明，并不作为对本发明的限定。实际应用时，可以根据需求调整各步骤的内容和顺序。
69.在上述各实施方式的基础上，可选地，在退出运行中的无功补偿设备之后，可以将退出的无功补偿设备对应的持续运行时间清零，以便下次投入时重新统计持续运行时间。
70.在上述各实施方式的基础上，可选地，在退出运行中的无功补偿设备之后，可以将退出的无功补偿设备的相关数据从监视数据表中清除，使监视数据表中仅显示投入运行的无功补偿设备的相关数据，以减少监视数据表中的数据量。
71.本发明实施例还提供了一种无功补偿设备投切装置，用于实现本发明任意实施例所提供的无功补偿设备投切方法，具有相应的有益效果。图3是本发明实施例提供的一种无功补偿设备投切装置的结构示意图。参见图3，该无功补偿设备投切装置包括：时间统计模块110和退出控制模块120。
72.其中，时间统计模块110用于统计变电站内所有运行中的无功补偿设备各自的持续运行时间。退出控制模块120用于在运行中的无功补偿设备的持续运行时间达到第一时间阈值时，若退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数不越限，则退出运行中的无功补偿设备。
73.本发明实施例提供的无功补偿设备投切装置中，设置有时间统计模块110和退出
控制模块120，通过引入无功补偿设备的持续运行时间因素作为无功补偿设备投切的决策依据之一，可以实现变电站中无功补偿设备的轮换运行，从而避免无功补偿设备因长时间运行而引发故障，提高电网系统运行的安全性。
74.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：待投入设备判断模块和投退越限判断模块。待投入设备判断模块用于在退出运行中的无功补偿设备后，变电站的特性参数越限时，判断变电站内是否存在待投入的无功补偿设备。投退越限判断模块用于在存在待投入的无功补偿设备时，判断若投入待投入的无功补偿设备后再退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数是否越限。退出控制模块120还用于在投入待投入的无功补偿设备后再退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数不越限时，投入待投入的无功补偿设备，并退出运行中的无功补偿设备。时间统计模块110还用于在投入待投入的无功补偿设备后再退出运行中的无功补偿设备，变电站的特性参数越限时，不进行无功补偿设备的投切，并继续统计运行中的无功补偿设备的持续运行时间。
75.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：时间判断模块和告警模块。时间判断模块用于在继续统计运行中的无功补偿设备的持续运行时间之后，判断是否存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备；其中，第二时间阈值大于第一时间阈值。告警模块用于在存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备时，输出告警信号。
76.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：干预控制模块，用于在输出告警信号之后，接收到用户触发的干预信号后，退出运行中的无功补偿设备。
77.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：逐一判断模块和排序控制模块。逐一判断模块用于在不存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备时，针对运行中的无功补偿设备逐一进行退出越限判断。时间阈值判断模块还用于在所有运行中的无功补偿设备均不满足退出后特性参数不越限条件时，继续判断是否存在持续运行时间大于第二时间阈值的运行中的无功补偿设备。排序控制模块用于在存在满足退出后特性参数不越限条件的无功补偿设备时，将所有满足退出后特性参数不越限条件的运行中的无功补偿设备的持续运行时间按照时间由长到短排序；并将持续运行时间最长的运行中的无功补偿设备退出。
78.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：清零模块，用于在退出运行中的无功补偿设备之后，将退出的无功补偿设备对应的持续运行时间清零。
79.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：显示模块，用于将运行中的无功补偿设备及其对应的持续运行时间显示在监视数据表中。
80.在上述各实施例的基础上，可选地，无功补偿设备投切装置还包括：清除模块，用于在退出运行中的无功补偿设备之后，将退出的无功补偿设备的相关数据从监视数据表中清除。
81.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还
可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。