专利名称：实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统。
背景技术：
电压是电网电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。而在高压输电中电压与无功有着直接联系，无功的大小决定着电压的高低。而变电站内电压及无功的控制是一个多目标、多约束的最优化问题，不能 完全靠解析的方法来描述，解决的途径是采用工程实用算法做出控制决策，而在这个过程中，首先从调度控制中心的自动化系统中采集数据，并将其送入电压分析模块和无功分析模块进行综合分析，形成变电站主变分接头调节指令、变电站电容器投切指令，选择投切电容器组的对应开关遮断容量及分合次数满足要求，所有的操作指令最终送至调度控制中心控制系统并执行相关操作，循环往复，自动的监视系统的无功和电压并进行调节。根据上述的控制流程，传统的调节方式是采用电压无功限值区间的划分(动态9区图)来进行的，见图4所示，根据该图在各区内，以最优的控制顺序和电压无功设备组合使运行点进入无功、电压均满足要求的第9区，本着电压越限调分接头、无功越限投切电容，两者均越限先投切电容，仍不合格再调分接头的原则进行控制是基本的电压无功分区控制策略。由于这种划分过于简单，没有全面考虑电压无功调节的综合作用效果，容易引起往复动作现象，一旦出现这种情况，系统只能根据图3所示的流程图走循环，不会自动的截止程序，所以必须加以避免。9区域法是根据最基本原理来实现变电站电压无功自动控制的，该方法存在一些不足。由于这种划分过于简单，没有考虑电压无功调节间的相互影响。如图4，如果运行点在8区的点A，根据调节原则，应先降档位升压。但是，因为A的无功功率与无功上限比较接近，降档位后，由于分接头的线圈匝数减少，变压器消耗的无功减少，导致系统的无功增加，所以降档后，电压和无功都会有所增加，这样运行点极有可能进入6区。在运行点进入6区后，如没有电容器可切，只能升档位。运行点又可能回到8区中原运行点附近，这样实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的方法就会反复的发出降档位一升档位一降档位一升档位…的操作指令，使运行点不停地在8区和6区之间振荡。此外，在2、4、6区中同样存在着类似的运行点。以上的这种情况，增加了分接头的调节次数，对于变压器的安全运行十分不利。
发明内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统，该方法通过采用模糊边界算法，可以实现变压器有载调压的实时调压、无功补偿，减少操作次数，避免反复换挡的不足，保证系统的电压质量。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的[0007]该种实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统，包括数据采集接口，用于从调度控制中心的自动化系统中采集数据；分析及控制主机，包括电压分析模块和无功分析模块，用于对采集的数据进行分析，将实时状态归入动态九区中的某一区，根据该区的控制策略，形成变电站主变分接头调节指令、变电站电容器投切指令；指令输出接口，用于将指令送至调度控制中心控制系统并执行相关操作；上述各模块循环往复，自动监视系统的无功和电压并进行调节；各区域的调节策略如下区域9 :无功与电压均合格，不必调节；区域1:无功越下限，电压越下限，投电容器组；当电容器组全部投入时，发升压指令；当有载分接开关处于上限位置时，发强投电容器组指令；区域2 :无功越下限，电压合格，投电容器组；区域3 :无功越下限，电压越上限，发降压指令；当有载开关已调至下限位置时，发强切电容器组指令；区域4 :无功合格，电压越上限，发降压指令；当有载开关处于下限位置时，发强切电容器组指令；区域5 :无功越上限，电压越上限，发切电容器组指令；当电容器组全部切除时，发降压指令；区域6 :无功越上限，电压合格，发切电容器组指令；区域7 :无功越上限，电压越下限，发升压指令；当有载开关已处于上限位置时，发强投电容器组指令；区域8:无功合格，电压越下限，发升压指令；当有载开关处于上限位置时，发强投电容器组指令。本实用新型的有益效果是本实用新型通过采用模糊边界算法，可以实现变压器有载调压的实时调压、无功补偿，能够有效的减少相应的操作次数，避免反复换挡的不足，可以智能的监视系统的电压和无功，能够保证系统的电压质量；同时给出了模糊边界算法下各区域内的调节方式及各种调节判据的理论基础，提出了电容器及其放电线圈的故障监测手段，为进一步的实现变电站无人值守和电网智能化奠定了基础。本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中图1为系统无功功率负荷电压特性曲线图；图2为系统无功功率平衡曲线图；[0028]图3为电压无功区间划分图；图4为电压无功模糊边界图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。相关概念综述1.无功补偿原理电力系统的电压与系统无功有着密切联系，无功的平衡直接关系着电压的稳定性，系统无功平衡的条件为系统中的无功电源可发出的无功功率应大于或等于负荷及电网所需的无功功率之和。电力系统无功功率的平衡关系如式(I)所示敬·Qk =Qm-Qf- Qs(I)其中^^为电源发出的无功功率之和，无功电源主要指发电机和各种无功补偿装置；I为无功负荷之和；I为网络中的无功损耗之和；A为系统可提供的备用无功功率。无功补偿的原则为I >0时，系统中无功功率可以平衡而且有一定备用的；当仏
〈O时，系统中无功功率不足，此时，为保证系统的运行电压的供电质量，就应考虑加设无功补偿装置。敬2.无功功率不足时的平衡原则系统无功功率平衡与否是系统电压质量优劣的前提，无功功率在电能传输方面起着十分重要的作用。图1为系统无功功率负荷的静态电压特性曲线图，正常情况下，系统无功功率电源所提供的无功功率为Qgcn，此时，对应的电
压为额定电压Un，式(I)中的A为零，该电压对应于系统正常运行的电压水平。当系统无
功功率电源提供的无功功率Qgc小于Qgcn时，系统为了寻找到新的平衡点，电压会相应的降低，在这种情况下，虽然可以采取某些措施，如改变某台变压器的变比来提高局部地区的电压水平，但整个系统的无功功率仍然不足，系统的电压质量得不到全面改善。这种系统无功功率不足时达到的平衡，是由于系统的电压水平下降，无功功率负荷本身具有的电压调节效应，使全系统的无功功率需求有所下降而达到的。无功功率充足时的平衡原则系统电压为额定电压时，如图2所示，系统无功电源无功功率Q与电压U的关系为曲线1，负荷的无功功率Q与电压U之间的关系为曲线2，两者的交点a确定了负荷节点的额定电压Ua。当负荷增加时，如曲线2所示，如果系统的无功电源没有相应增加，电源的无功特性仍然是曲线1，这时曲线I和曲线2'的交点a'就是新无功功率平衡点，并由此决定了负荷点的电压为Ua'，显然Ua'〈Ua，说明负荷增加后，系统无功功率电源已不能满足在电压Ua下的无功平衡，只能降低电压运行，以取得较低电压下的无功功率平衡；但如果系统无功电源比较充足，通过补偿，系统电源的无功特性将上移到曲线I'的位置，从而使曲线I'与2,的交点c所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值Ua。上述可见，通过对系统无功电源的控制可以有效的保证系统的电压质量。无功补偿原则国家《电力系统电压和无功电力技术导则》规定，无功补偿与电压调节应遵循下列原则进行a.总体平衡与局部平衡相结合；b.电力补偿与用户补偿相结合；C.分散补偿与集中补偿相结合；d.降损与调压相结合，以降损为主。此外，无功补偿应尽量分层(按电压等级)和分区(按地区)补偿，就地平衡，避免无功电力长途输送与越级传输。药基于上述概念，针对传统九区域法的不足，本实用新型的实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统，包括数据采集接口，用于从调度控制中心的自动化系统中采集数据；分析及控制主机，包括电压分析模块和无功分析模块，用于对采集的数据进行分析，将实时状态归入动态九区中的某一区，根据该区的控制策略，形成变电站主变分接头调节指令、变电站电容器投切指令；本实施例中，上述分析及判定过程通过编程技术和数据库技术得以实现；指令输出接口，用于将指令送至调度控制中心控制系统并执行相关操作；上述各模块循环往复，自动监视系统的无功和电压并进行调节；各区域的调节策略如下区域9 :无功与电压均合格，不必调节；区域1:无功越下限，电压越下限，投电容器组；当电容器组全部投入时，发升压指令；当有载分接开关处于上限位置时，发强投电容器组指令；区域2 :无功越下限，电压合格，投电容器组；区域3 :无功越下限，电压越上限，发降压指令；当有载开关已调至下限位置时，发强切电容器组指令；区域4 :无功合格，电压越上限，发降压指令；当有载开关处于下限位置时，发强切电容器组指令；区域5 :无功越上限，电压越上限，发切电容器组指令；当电容器组全部切除时，发降压指令；区域6 :无功越上限，电压合格，发切电容器组指令；区域7 :无功越上限，电压越下限，发升压指令；当有载开关已处于上限位置时，发强投电容器组指令；区域8 :无功合格，电压越下限，发升压指令；当有载开关处于上限位置时，发强投电容器组指令。其调节原理如图4所示，电压的上、下限是恒定值，但是无功的上、下限都随着电压的变化而线性的变化，系统无功缺额较大时，无功下界随着电压升高而线性增加，无功缺额较小或为负时，无功边界的上限值随着电压的下降而增大。图5中坐标的意义与图4的相同，横坐标Q为变压器高压侧的无功输入，无功上下限是针对电容器组而言的。根据控制原则合理的调节有载调压变压器分接头和投切电容器，使系统尽量运行于区域9中。本实用新型通过采用模糊边界算法，可以实现变压器有载调压的实时调压、无功补偿，能够有效的减少相应的操作次数，避免反复换挡的不足，可以智能的监视系统的电压和无功，能够保证系统的电压质量；同时给出了模糊边界算法下各区域内的调节方式及各种调节判据的理论基础，提出了电容器及其放电线圈的故障监测手段，为进一步的实现变电站无人值守和电网智能化奠定了基础。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统，其特征在于所述系统包括数据采集接口，用于从调度控制中心的自动化系统中采集数据；分析及控制主机，包括电压分析模块和无功分析模块，用于对采集的数据进行分析；指令输出接口，用于将指令送至调度控制中心控制系统并执行相关操作；上述各模块循环往复，自动监视系统的无功和电压并进行调节。
专利摘要本实用新型公开了一种实现变电站电压及无功功率实时自动补偿的系统，是根据电网无功功率平衡原理及无功补偿原则，分析各种无功补偿和电压优化方法的特点，结合智能电网和操作队实际情况，提出优于传统9区动态无功补偿算法的新自动补偿方式和策略，为智能电网的建设及操作队、大运行、调控一体化的生产方式的实现奠定基础。
文档编号H02J3/00GK202840514SQ201220225100
公开日2013年3月27日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者杨晒, 周敬鸥, 文小飞, 万俊, 李书, 赵萍, 邓家洪 申请人:重庆市电力公司綦南供电局, 国家电网公司