专利名称：基于前一工作日与节假日的变电站电压无功综合控制方法
技术领域：
本发明属于电能质量控制领域、具体涉及一种基于前一工作日与节假日的变电站 电压无功综合控制方法
背景技术：
变电站电压无功综合控制(VQC)系统是电力部门电能质量管理的一项重要内容， 它对于提高电压质量、维持无功平衡、减小网损有着重要的意义，目前新建变电站都要求必 须装备VQC，当前电压无功综合控制的实现方式主要有采用基于变电站综合自动化系统后 台软件的VQC模块来实现变压器分接头调节和无功补偿电容投切的遥控操作和采用专门 的电压无功综合控制装置来实现变压器分接头调节和无功补偿电容投切的就地操作，该专 门的装置通过网络与变电站综合自动化系统进行通信。无论是采用后台自动化软件实现的VQC控制还是采用独立的电压无功综合控制 装置来实现的VQC控制，其控制方案大都采用基于传统的电压无功九区图控制策略以及由 此向上细化演变的十三、十七区图控制策略和向下粗化演变的七区及五区图控制策略，所 有这些区域图控制策略原理上没有大的改进，仅仅是区域细化程度的不同而已，这些控制 方法都需要用户给定电压、无功的上下限定制及控制优先级等参数，这些参数决定了控制 效果，如用户参数设定不合理就不可能得到理想结果，即使参数设定合理也存在着如下一 些问题(1)大多数变电站的电压、无功每天波动次数较多，仅仅依靠设定的门槛作为投切 电容及调节分接头的依据，容易造成每天变压器分接头调节次数频繁及电容投切次数过多 现象，而电容的每次投切操作的合闸涌流及分闸过电压对开关设备及电容都是有害的，会 造成其使用寿命的大大缩短。(2)当工作区域位于两个区域的边界附近时，会造成调节分接头与投切电容操作 两者相互影响明显，使得无功本来在合格区域由于调节分接头造成低于门槛或高于门槛 值，引起跟随的电容投切操作，反之依然。(3)由于存在以上两个问题，使得某些变电站的运行人员由于害怕出现问题担当 责任干脆不使用其分接头调节功能而采用必需调节时手动调节分接头，甚至连电容自动投 切功能也不使用，让电容器组一直挂网运行或在得到调度命令后才进行电容器组手动投切 操作。出现以上问题的主要原因在于控制方法都是基于当前的无功负荷及电压值来控 制的，并没考虑到负荷及电压的变化趋势，当出现一次短期的干扰就可能造成一次电容的 投切震荡或变压器档位的投切震荡现象；而其它的一些控制方法如基于模糊控制理论的电 压无功调节、基于人工智能的电压无功调节也仅仅是做了一些理论上的探讨，其实用性较差。短期负荷预测是制订电力市场交易计划、安排电网运行方式的依据，多年以来，国 内外学者提出了多种短期负荷预测的方法(如时间序列法，线性广义外推法、神经网络算法、小波变换算法等)，并开发了一些短期负荷预测软件，在一些地区电网中得到了应用，若 能将负荷预测方法正确地应用到变电站的电压无功控制中则可以大大的减小电容的投切 次数及变压器档位调节次数，延长设备的使用寿命，避免电力系统灾难性事故的发生，一些 学者也提出将超短期负荷预测引入变电站综合调压控制，但由于目前的短期预测方法受很 多因素影响(如温度、雨雪等天气状况、相似工作日、异常情况)，使得其预测结果存在着一 定的误差，将该预测结果应用于当前日的变电站电压无功控制也将存在着一定的误差，甚 至会出现错误的判断与动作。由于电压无功控制必须在负荷确实达到控制条件时才能执 行，因此负荷预测结果只能作为执行动作的辅助判据而不能作为执行动作的主判据。而仅 将负荷预测结果作为本次越限的可能持续时间用于防止短时间投切振荡的发生虽然可行 且能有效地减小振荡，但显得预测结果利用价值不高，且由于变压器分接头的调整的影响， 使得得到的变电站日电压曲线基本上失去了利用价值。鉴于以上问题，本发明提出了一种利用前一工作日/节假日变压器档位调节数据 与无功负荷数据的作为电压无功控制辅助判据，利用当前时刻的电压无功值作为电压无功 控制动作启动判据及主判据的新型变电站电压无功控制方案，因为在天气状况未有特别大 改变及未有大的随机负荷突然进入情况下，两个相邻工作日(如周一、周二)的负荷特性的 相似度要高于目前的负荷预测结果值，且由于将前一日无功负荷数据及分接头调节信息作 为调整的辅助判据，即使有大的预测误差也不会对控制结果产生较大的影响，且本发明将 分接头档位调节数据及电容投切状况对无功负荷的影响值引入投切判据中。
发明内容
本发明提出了一种利用前一工作日变压器档位调节数据与无功负荷数据作为变 电站电压无功控制辅助判据，利用当前时刻的电压无功值作为电压无功控制动作启动判据 的新型变电站电压无功控制方案。该具体控制方案如下将每周的周一至周五确定为工 作日，周六、周日及法定假期作为节假日，对当前日变电站的变压器档位与无功数据进行记 录，每15分钟或30时分钟作为一个时间段，将该段内各个时刻的无功数据进行累加权取 平均值，作为该时间段内无功值，这样可以得到当前日的96点或48点等间隔离散无功数值 集，Q= IQ1, Q2, .",Q9fJ及变压器档位数据集η = {ni;n12 n3,…，n96}，该数据作为下一工 作日或节假日的电压无功控制辅助判据，当前日的电压、无功的当前值数据作为当前进行 电压无功控制的启动条件及主判据，若当前变电站的电压、无功中的一项或两项超出其限 值，则启动判据，如当日为工作日，查阅前一工作日数据，当电压超出限定的上下限值时，查 前一工作日的变压器档位信息，如在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时间段内有档位 调整信息且与当前有同样调整趋势(上调或下调)，则认为是非短期负荷干扰引起，应该进 行调整，然后启动调整振荡判断程序，看在该调整的时间段或邻近时间段内是否发生振荡 现象(如上调后，在30分钟之内在档位下调至原来档位)，若发生振荡现象，查阅调整过程 持续时间，对调整的必要性进行分析，若必要性不大，则在振荡时间段内不做档位调整，若 必需调整，则调整变压器档位，若档位调整邻近时间段内无振荡现象出现，则执行调节变压 器档位操作，若该时间段及邻近时间段内有档位调整，则进行一段时间的延时处理，避免干 扰及很短时间的电压波动影响后，再进行判断，如当日为节假日，查阅前一节假日数据，进 行同样的调整判断；
当当前无功负荷超限时，启动电容投切判断程序，查阅前一工作日或节假日的等 间隔离散无功数值集，Q = IQ1, Q2,…，，寻找当前未投电容的各组数及其容量(如将 要进行投电容操作)，如在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时间段内的无功负荷数据 与当前数据有明显的偏差，则认为是短暂干扰负荷，经过一定延时后再做处理，若在当前时 刻对应时间段或最邻近的两个时间段内的无功负荷数据振荡现象发生，电容投入后在较短 时间内需要再次切除时，则暂不投入以躲过振荡时间段后再做处理，若无以上两种情况则 认为需要进行电容投切，针对当前未投入的几组电容及对应容量，分别计算当其投入后可 能持续时间，在计算持续时间时，查阅当前时刻以后的变压器档位变动数据，将该数据引起 的无功功率的数据变动引入到投切电容的无功数据计算中，防止出现电压调整后的无功超 标现象发生，然后将投入后持续时间最长(在该时间内不投切电容)的那组电容投入，在计 算过程中若连续多个时间段内无功合格，出现一个时间段无功不合格，然后又有多个时间 段无功合格时，当不合格段无功越限不是太严重时，可近似认为该时间段为干扰段，给予排 除。与现有技术相比，本发明具有以下优点1、本发明提出的负荷预测方法仅采用了前一工作日与节假日的变电站离散化无 功负荷集及变压器档位数据集，数据处理简单，且与当前日相似度高。2、本发明提出的电压无功控制方法中仅将前一工作日与节假日的变压器档位数 据集及无功负荷集作为电压无功控制方案的辅助判据，而以当前的电压及无功负荷数据作 为控制方案的起动判据，这样，减小了负荷预测方法的预测误差带来的不利影响。3、本发明提出的电压无功控制方法的控制方案中引入了短时干扰负荷判断及电 容投切振荡与档位调节振荡的判据，可明显地降低变压器档位调节次数与补偿电容器投切 次数，提高设备使用寿命。4、本发明提出的电压无功控制方法的控制方案中在电容器投切时引入了投切后 工作时间最长的电容选择方案，同时将变压器分接头调整引起的无功负荷变动引入电容投 切选择计算公式中，避免出现因分接头调整后引起电容器的随后投切操作。
图1为本发明提出的基于前一工作日与节假日数据的变电站电压无功综合控制 方法的控制方案流程具体实施例方式图1所示的基于前一工作日与节假日数据的变电站电压无功综合控制方法的控 制方案中，首先对当前日期为是第一个工作日或节假日进行判断，若设备刚投运且当日为 周一至周五中的一天，则为第一个工作日，若为投运当天为周六、周日或法定节假日中的一 天，则为第一个节假日；若为第一个工作日或节假日则将每隔15分钟(或30分钟)作为一 个时间段，将该段内各个时刻的无功数据进行累加权取平均值，作为该时间段内无功值，这 样可以得到当前日的96点(或48点)等间隔离散无功数值集，Q= (Q1, Q2,…，Q9J，同时 记录该时间段内的变压器档位数据，最后得到该日的变压器档位数据集n= In1A12 η3，…， η96}，若在一个时间段内有两次及以上次变压器档位调整时，将每次调整的档位信息及时间间隔作为附件数据文件予以记录，以备判断调档振荡时使用。在第一个工作日与节假日的 电压无功控制采用九区图控制方案，若当前日期为非第一个工作日，则采用以上方法实时 记录当前的电压与无功功率数据，并以每隔15分钟(或30分钟)作为一个时间段，记录该 时间段内无功负荷的平均值及变压器档位及其变动信息，若在该时间段内有两次及以上次 变压器档位调整时，将每次调整的档位信息及时间间隔作为附件数据文件予以记录，以备 判断调档振荡时使用，计时间隔要以整点开始每一刻进行一次记录，如果当前的电压或无 功实时数据中有一项或两项超出规定的限制，经过短暂的延时后(可以取1 3分钟，躲过 故障时电网电压与无功的暂态波动)仍超出限制，则启动条件成立，进入动作判据判断程 序，如当日为工作日，调入前一工作日无功负荷集及变压器档位数据集进行如下判断(1) 若为电压超出了限定值，仅查阅前一工作日的变压器档位数据，如在当前时刻对应时间段 或最邻近的两个时间段内有档位调整信息且与当前有同样调整趋势(上调或下调)时，则 认为是非短期负荷干扰引起，应该进行调整，再启动档位调整是否振荡判断程序，看该调整 是否在很短的时间内发生振荡现象(如上调后，在30分钟之内在档位下调至原来档位)，若 发生振荡现象，参考附加的档位数据信息及调整过程持续间隔信息，对调整的必要性进行 分析，若必要性不大，则在振荡时间段内不做档位调整，若必需调整，则调整变压器档位，若 档位调整邻近时间段内无振荡现象出现，则执行调节变压器档位操作，若该时间段及邻近 时间段内无档位调整，则进行一段时间的延时处理，避免干扰及很短时间的电压波动影响 后，再进行判断，如当日为节假日，利用前一节假日的档位数据集，进行同样的档位调整判 断。(2)若为当前无功负荷超出限定值，经过短暂延时后，则进入电容投切判断程序，调入 前一工作日或节假日的等间隔离散无功数值集，Q= IQ1,Q2,…，％6}，假如需要进行投入操 作，则寻找当前未投电容的各组数及其容量，如在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时 间段内的无功负荷数据与当前数据有明显的偏差，则认为是短暂干扰负荷，经过一定延时 后再做处理，若在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时间段内的无功负荷数据有振荡现 象发生，即经过计算后得到投入后在较短时间内需要再次切除时，则暂不投入电容躲过振 荡时间段后再做处理，若无以上两种情况则认为需要进行电容投切，针对当前未投入的几 组电容器及其对应容量，分别计算当其投入后可能持续时间，在计算持续时间时，同时利用 当前时刻以后的变压器档位变动数据，将该数据引起的无功功率的数据变动引入到投切电 容的无功数据计算中，防止出现电压调整后的无功超标现象发生，然后将投入后持续时间 最长(在该时间内不投切电容)的那组电容投入，在计算过程中若连续多个时间段内无功 合格，出现一个时间段无功不合格，然后又有多个时间段无功合格时，当不合格段无功越限 不是太严重时，可近似认为该时间段为干扰段，给予排除；对于需要进行切除电容器操作情 况，按照与进行电容投入操作相同的方法进行处理与判断。
权利要求
1.一种基于前一工作日与节假日负荷数据的变电站电压无功综合控制方法，其特征 在于，它利用前一工作日变压器档位调节数据与无功负荷数据作为变电站电压无功控制辅 助判据，利用当前时刻的电压无功值作为电压无功控制动作启动判据及主判据，具体控制 方案如下将每周的周一至周五确定为工作日，周六、周日及法定假期作为节假日，对当前 日变电站的变压器档位与无功数据进行记录，每15分钟或30分钟作为一个时间段，将该 段内各个时刻的无功数据进行累加权取平均值，作为该时间段内无功值，这样可以得到当 前日的96点或48点等间隔离散无功数值集及变压器档位数据集，该数据作为下一工作日 或节假日的电压无功控制辅助判据，当前日的电压、无功的当前值数据作为当前进行电压 无功控制的启动条件及主判据，若当前变电站的电压、无功中的一项或两项超出其限值，则 启动判据，如当日为工作日，查阅前一工作日数据，当电压超出限定的上下限值时，查前一 工作日的变压器档位信息，如在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时间段内有档位调整 信息且与当前有同样调整趋势(上调或下调)，则认为是非短期负荷干扰引起，应该进行调 整，然后启动调整振荡判断程序，看该调整是否在该时间段或邻近的时间段内发生振荡现 象，若发生振荡现象，查阅调整过程持续时间，对调整的必要性进行分析，若必要性不大，则 在振荡时间段内不做档位调整，若必需调整，则调整变压器档位，若档位调整邻近时间段内 无振荡现象出现，则执行调节变压器档位操作，若该时间段及邻近时间段内有档位调整，则 进行一段时间的延时处理，避免干扰及很短时间的电压波动影响后，再进行判断，如当日为 节假日，查阅前一节假日数据，进行同样的调整判断；当当前无功负荷超限时，启动电容投 切判断程序，查阅前一工作日或节假日的等间隔离散无功数值集，Q= IQ1, Q2,…，Q9J，寻 找当前未投电容的各组数及其容量(如将要进行投电容操作)，如在当前时刻对应时间段 或最邻近的两个时间段内的无功负荷数据与当前数据有明显的偏差，则认为是短暂干扰负 荷，经过一定延时后再做处理，若在当前时刻对应时间段或最邻近的两个时间段内的无功 负荷数据振荡现象发生，电容投入后会在较短时间内需要再次切除时，则暂不投入以躲过 振荡时间段后再做处理，若无以上两种情况发生则认为需要进行电容投切，针对当前未投 入的几组电容及对应容量，分别计算当其投入后可能持续时间，在计算持续时间时，查阅当 前时刻以后的变压器档位变动数据，将该数据引起的无功功率的数据变动引入到投切电容 的无功数据计算中，防止出现电压调整后的无功超标现象发生，然后将投入后持续时间最 长(在该时间内不投切电容)的那组电容投入，在计算过程中若连续多个时间段内无功合 格，出现一个时间段无功不合格，然后又有多个时间段无功合格时，当不合格段无功越限不 是太严重时，可近似认为该时间段为干扰段，给予排除。
2.如权利要求1所述的基于前一工作日与节假日负荷数据的变电站电压无功综合控 制方法，其特征在于，第一个工作日与节假日的电压无功控制采用传统的九区图控制方法。
全文摘要
本发明提出了一种利用前一工作日与节假日的变压器档位调节数据与无功负荷数据作为变电站电压无功控制辅助判据，利用当前时刻的电压与无功值作为电压无功控制动作启动判据，当当前的无功与电压中的一项或两项超出限值时，若当日为工作日，调入前一工作日数据，若当日为节假日，调入前一节假日数据，利用调入的数据进行电压无功控制判断，若判断为短时的干扰负荷及投切或档位调整振荡，则进行延时躲过一段时间后再判，否则，进行档位调整操作或最优投切组数选择运算并投切改组电容。
文档编号H02J3/18GK102122822SQ20101003011
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者赵国生, 陈栋新 申请人:赵国生, 陈栋新