基于电压无功解耦判据实现最优目标控制的解耦协调方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统自动化控制技术领域，具体是基于电压无功解禪判据实现最 优目标控制的解禪协调方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统规模不断扩大，节能降损、谐波治理和电压稳定问题越来越突出。新型无 功补偿设备的投入，譬如SVG(Static Var Generator,静止无功发生器）与VQC(Voltage var Quality Control,电压无功控制）装置的联合运用，需要有优化的协调控制与之配合。 特别是智能电网及其智能变电站的发展，要求电压无功自动控制系统和VQC装置要能很好 地利用实时状态数据，建立在线优化的VQC算法模型，使VQC能实现协调目标最优化的实时 闭环控制，能进行可视化的智能在线控制。而关键在于要能直接利用实时监测数据，建立确 实符合电压无功控制规律的数学模型，构建有效可用的实时控制判据，制定目标最优化的 算法模型。
[0003] 控制判据的性能决定了控制系统的性能。现有电力系统电压无功控制（VQC)技 术都是基于传统U-Q控制判据，现有U-Q控制技术在实时闭环控制中表现的缺陷和不足 主要为：①U-Q判据的非线性禪合性质导致其协调控制特性有混淆，不能区分和理清电压 调控与无功补偿各自的作用目标和控制效果，难能形成目标最优化的电压无功协调控制模 型；②U-Q判据的控制功能不明确，不能判别无功电压降、有功电压降、化及系统电压各自 对母线电压变化的影响，不能准确给定调控量。⑨U-Q判据的控制模型和算法模糊复杂， 还不能充分顾及有功负荷电压降的影响，其暴露出的自身问题反成为VQC要求必需避免的 问题。
[0004] U-Q控制技术的该些缺陷和不足，导致变电站VQC设备经常性的频繁调节、容易 出现振荡动作等等由于控制"盲目"产生的协调失误和控制失准问题。该些问题使得现有 变电站VQC装置不能可靠运行，造成现有变电站VQC装置使用效能低下，投用率很低。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于电压无功解禪判据实现最优目标控制 的解禪协调方法，实现对电压无功的实时解禪协调控制，使电压调控与无功补偿分工明确、 互不干扰、合理配合、准确协调，使VQC满足实时闭环和最优目标可视化的控制要求，实现 精准控制，提高运行效能。
[0006] 本发明采用如下技术方法解决上述技术问题；基于电压无功解禪判据实现最优目 标控制的解禪协调方法，简称；V-I?判据及V-I ?协调方法，用于优化电力系统各级变电站 的电压无功自动控制系统和VQC装置，包括如下步骤：
[0007] (1)利用电网变电站电压传输模型作为V-IgS维综合协调控制模型和判 据模型；
[0008] (2) W有载调压作用目标是变压器的实时空载电压、无功补偿作用目标是变压器 无功负载的传输电压降，作为V-I?协调基本控制原则；
[0009] (3)利用组合判据的解禪控制性能，制定二维协调特性模型和V-I0协调控制策 略；
[0010] (4)利用组合判据的二维直线特性，构成=维实时状态数据模型图，形成=维综合 协调的可视化模型，构成直观的=维控制目标域及其控制保障域；
[0011] (5)利用V-I0判据在各自维度上独立的解禪控制性能，定量给定最优目标模型， 用最优调控量算法模型实时确定最优调控量；
[0012] (6)利用与负荷关联的V-I0预测公式和V-10判据模型，预测V-10变化趋势和 调控效果。
[0013] 步骤（1)所述利用电网变电站电压传输模型作为V-I?s维综合协调控制模型和 V-I<^判据模型，具体方法是：
[0014] 采用电网变电站电压传输数学模型，对电压损失Ve作线性化解禪处理，构成V-IqS维综合协调控制模型V2=V2〇-XtIq-RtIp和V-1 Q判据模型V2=V20-AVq-AVp，包括如 下步骤：
[0015]W图1所示线路变压器接线方式的配电变电站为例，得出如图2所示归算到变压 器二次侧的解禪等值电路，按图2的电路原理，得图3所示相量图，依图3相量图可得电压 传输模型式（1):
[0016]Ui=Ua+Xxlg+Rslp+Vs(1)
[0017]Rs是从电网线路归算到变压器负荷侧的等值电阻，Xt是从电网线路归算到变压器 负荷侧的等值电抗；
[0018] 如果配电变电站有N条负载（含有功补充和无功补偿）分支线路，则式（1)中的 解禪电流Ip、Ig有下列平衡关系：
[0019]
[0020]
[00川式（1)中的Vs在变压器实际带负载运行时，随XtIp-RsI渡化，当变电站实际参数Rs较大时，Ig变化对V6的大小会有很大影响，但在I有补偿的条件下，V6主要还是随IP 电流增减而变化，因此把Ve作为电网线路与变压器实际存在的"附加传输电压损失"看待； 将电压传输模型转化为线性化的V-维综合协调控制模型，需要对Ve作线性化解禪处 理，有两种方法，两种方法的目的都是为了将Ve作为变压器有载调压的补偿对象：
[002引 1)将变压器负载运行时的实时空载电压用U。表示，即；Uu=Ui-Vs，于是可将式 (1)表示为：U0=U2+XtIq+RsIp
[0023]U。中的Ui判据式为；
[0024]
[00幼。设虚拟电阻Rvs，并令Rvs=Vs/Ip，Rvs可作为线性化的解禪电阻，按近似（经 验）值取值；于是式（1)中的Vs可用Rvsip表示，而Rs+Rvs就用图2中已作综合归算的线 性化等值电阻实时Rt表示；由此将式a)转化为式（2);
[0026] Ui= Ua+Xxlg+Rxlp (2)
[0027] 式（2)中的电网巧）系统等值电压Ui实际上是变压器负荷侧的实时空载电压Vw &实际是变压器负荷侧母线电压V 2,将Ui用空载电压V 2。表示、U 2用母线电压V 2表示、并用 A V康示R山、用A V康示X山，构成V-1台维综合协调控制模型，并形成V-1 9解禪控 制判据模型：
[002引 V2= V 20-X山-RtIp= V 2。- A V A Vp
[0029]V2= V2〇-XtIq-RtIp简称V-IqS维综调模型；V2=V20-A VAVp简称V-IQ判据 板型；
[0030] 模型参数Rt是随V s变化（具体表现为随变压器实时负载电流I P、Ig变化）的动 态等效电阻，当实际参数Rs较小时，Rt的动态变化范围很小，当实际参数Rs较大时，Rt的动 态变化范围较大，Rt要随I P、Ig的较大变化作实时测算；随V 6实时变化的Rt在最小时等于 Rs;
[00引]而、Rt还会随变电站运行方式（包括变压器变比）的改变而变化，若已知Xt、并已 知 1〇、Ip、V2。和 V 2,可由Rt= (V 20-V2- AVq)/%，算取Rt参数；
[003引 Vw与 U。的关系为；V20-U0= U i-U0= V2+RtIp+XtIq-(VRsIp+XtIq) = R山-Rslp= V S， AVp=RtIp的误差在V S范围内；
[003引 V- Ig判据模型V 2= V 2。- A V A V冷4个判据的解禪控制性能，在V- I g协调控 制中，依据V2= V 2。-A V<T A Vp判据模型各判据解禪控制性能的判断方法是；
[0034] ①A Vp判据；A Vp=RtIp，用于在变压器负荷侧判别有功负载电流Ip的传输电压 损失，在V-1測、调控制中，除非R T很小，使得在I P在达到额定电流I拥R山及A V PW仍在 可忽略范围，否则AVp不能忽略，AVp不能由无功调控作补偿，有载调压在调控实时空载 电压时要顾及A Vp作调压补偿，由此使得有载调压和无功补偿两种调控完全不存在禪合影 响，效果互不干扰；
[003引②A V。判据；A Vg= X山，用于在变压器负荷侧判别无功负载电流的传输电压 降，在V-I測、调控制中，电压降AV迪无功补偿作调控；当取AV</Xt、用Ig作无功补偿投 切判据时，依设定的调控目标点I W及其上限值I QH和下限值I a，W 量的大小是否越限 判别是否进行无功补偿的投切；在进行无功电流补偿时，利用AV。判据特性作无功补偿调 压量的计算；当按无功补偿效率进行无功补偿时，用AV。作为无功补偿的投切判据，此时对 应的AV。控制目标点为XtIw、上限为XtIqh、下限为XtI^，相应表示为AV。。、AVw、AV心 [003引⑨V2判据；V 2= V 2。- A V。- A Vp，是反应变电站负荷侧母线电压变化的判据，V2判据 是V-I?协调控制保障电能质量的指标性判据，要按变电站的额定要求给定基准值V2W及其 上限V2NH、下限V2心
[0037] ④Vw判据；V 20= V 2+ A V A V用V A V A Vg联合判据为判据值，反应变压器负 荷侧实时空载电压Vw的变化，作为变电站监视电网线路始端系统电压变化的判据；给定变 压器负荷侧在有载调压基本档位的空载电压Ue。及其上限Uece和下限Uwu当变压器负荷侧 实时空载电压的偏移变化越过Ub。上下限，就需要进行有载调压；
[00測 上述中，
[0039] 所述S维综合协调控制模型V2= V 2ctXtIq-RtIp在变压器负荷侧测取RT、Xt参数的 测算方法有：
[0040]
[00川其中；AV2P是仅由IP变化量AIP造成的V2变化量，AV20是仅由I渡化量AI。造 成的V2变化量；
[004引所述S维综合协调控制模型V2=V2C)-XtIq-RtIp在变压器负荷侧测取RT、Xt参数的 测算方法还有，用变电站电网线路始端电压数据归算成变压器负荷侧实时空载电压Vw数 据，并利用变电站实时状态数据V2、Ig、Ip，通过S维综合协调控制模型构成二元一次方程 组、=元一次方程组，进行在线实时计算，算取实时参数Rt、Xt。
[0043] 步骤（2)所述W有载调压作用目标是变压器的实时空载电压、无功补偿作用目标 是变压器无功负载的实时传输电压降，作为V-Ig协调基本控制原则，确定该原则的方法 是：依据判据模型的解禪控制原理，用仿真的有功与无功负荷解禪电路作解禪协调实验验 证，根据实验所获线性化数据反应出的V-Ig协调控制规律，确认V-Ig协调基本原则，该 v-i?协调基本控制原则的应用，包括W下步骤：
[0044] ①有载调压和无功补偿要判据有别，用V2+AVp+AVg作有载调压实时监控判据，用 A作无功补偿实时监控判据；
[0045]②专设对实时空载电压作监控的判别模块，具体方法包括；依据V,。判据制定空载 电压的偏离监控量；V2+AVp+AVg-Uw、V2+AVp+AVg-UwH、V2+AVp+AVg-Ue心依据偏离监控量 与给定允许量的比较，判别实时空载电压的变化；
[0046] ⑨专设选择空载电压调控量的控制模块，具体方法有：选最大升压量和最低降压 量V2+AVp+AVg-UwH;选最低升压量和最大降压量Vs+AVp+AVg-Ue心选最优有载调压量 VAVp+AVUbo;选顾及AVp的