一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统及方法与流程

技术特征：

1.一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，包括：本地电压控制器以及区域协调电压控制器，所述本地电压控制器面向单条馈线，所述区域协调电压控制器面向变电站层级，影响所述变电站下属的所有馈线；

所述本地电压控制器包括电压估计单元、等效电压降落指标计算单元以及本地调节单元；

所述电压估计单元用于采集所述本地电压控制器所管理的分隔区域的实时量测量，根据此估计电压限值；

所述等效电压降落指标计算单元用于计算所述本地电压控制器所管理的分隔区域的等效电压降落指标；

所述本地调节单元用于判断该分隔区域内是否有电压超出预设范围电压限值，当电压超越电压限值的上限时，所述本地调节单元用于控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；当电压超越所述电压限值的下限时，所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压回复，或控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；

所述区域协调电压控制器用于接收所述本地调节单元发送的协助控制请求命令，并用于在接收到协助控制请求指令后计算有载调压变压器的档位，以使所有分隔区域内的电压值都位于所述电压限值的范围内。

2.根据权利要求1所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，当电压超越电压限值的上限时具体为：所述本地调节单元用于依次切除其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令；

当电压超越所述电压限值的下限时具体为：所述本地调节单元用于判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则依次投入其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若处于范围外，则投入其所管理的分隔区域内的所有无功设备，若电压未恢复则依次投入其所管理的分隔区域外的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向所述区域协调电压控制器发送协助控制请求命令。

3.根据权利要求1或2所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述电压限值的上限为该分隔区域内的分布式电源所在点以及变压器出口节点中的电压最大值，所述电压限值的下限为该分隔区域内的最小电压似然值。

4.根据权利要求3所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述分隔区域包括：单端口区域和双端口区域两类，两类分隔区域内的最小电压似然值的计算公式为：

对于所述单端口区域：

其中，P₁为单端口区域的有功功率，Q₁为单端口区域的无功功率，U₁为单端口区域的电压量测值；R分隔区域内线路总电阻，X为分隔区域内线路总电抗值；

对于所述双端口区域：

其中，P₁′、P₂′分别表示双端口区域的有功功率，Q₁′、Q₂′分别表示双端口区域的无功功率，U₁′、U₂′分别表示双端口区域的电压量测值。

5.根据权利要求4所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述等效电压降落指标用于衡量分隔区域内的无功设备可调节能力，其计算公式为：

对于所述单端口区域：

Q_mr＝Q₁-Q_remain；

其中，Q_mr为单端区域内的无功理论极限容量，Q_remain为单端区域内的剩余无功容量；

对于所述双端口区域：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Jg}}_1={P_1}^{\′}R+Q_{mr1}X\\ {\mathrm{Jg}}_2={P_2}^{\′}R+Q_{mr2}X\\ {\mathrm{Par}}_1={U_1}^{\′2}{P_2}^{\′}+{U_2}^{\′2}{P}_1^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_1={U_1}^{\′2}{Q}_{mr2}+{U_2}^{\′2}{Q}_{mr1}\\ {\mathrm{Par}}_3=({P_1}^{\′}R+Q_{mr1}X)({P_2}^{\′}R+Q_{mr2}X)\\ {\mathrm{Par}}_4={U_1}^{\′}{P_2}^{\′}+{U_2}^{\′}{P_1}^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_5={U_1}^{\′}{Q}_{mr2}+{U_2}^{\′}{Q}_{mr1}\\ Q_{mr1}={Q_1}^{\′}-\frac{{Q_1}^{\′}{Q_{remain}}^{\′}}{{Q_1}^{\′}+{Q_2}^{\′}}\\ Q_{mr2}={Q_2}^{\′}-\frac{{Q_2}^{\′}{Q_{remain}}^{\′}}{{Q_1}^{\′}+{Q_2}^{\′}}\end{array}\right.;$

其中，Q_mr1，Q_mr2分别为双端区域内的两端的无功理论极限容量，Q_remain′为双端区域内的剩余无功容量。

6.一种基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

S11：本地电压控制器采集其所管理的分隔区域的实时量测量，根据此估计电压水平并计算等效电压降落指标，判断是否出现电压超越电压限值，若出现电压超越所述电压限值的上限，则转入步骤S12，若出现电压超越所述电压限值的下限，则转入步骤S13；

S12：所述本地电压控制器控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向区域协调电压控制器发送协助控制请求命令，转入步骤S14；

S13：所述本地电压控制器判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压恢复，若处于范围外，则控制其所管理的分隔区域内的无功设备使电压回复，或控制其所管理的分隔区域内以及分隔区域外的无功设备使电压恢复，若电压恢复失败则向区域协调电压控制器发送协助控制请求命令，转入步骤S14；

S14：所述区域协调电压控制器接收所述本地电压控制器发送的协助控制请求命令，并在接收到协助控制请求指令后计算有载调压变压器的档位，以使所有分隔区域内的电压值都位于所述电压限值的范围内。

7.根据权利要求6所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述步骤S12具体为：所述本地电压控制器用于依次切除其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向区域协调电压控制器发送协助控制请求命令，转入步骤S14；

所述步骤S13具体包括：

S131：所述本地电压控制器判断其所管理的分隔区域内的等效电压降落指标是否处于所述电压限值的范围内，若处于范围内，则依次投入其所管理的分隔区域内的无功设备直至电压恢复，若处于范围外，则转入步骤S132；

S132：所述本地电压控制器控制投入其所管理的分隔区域内的所有无功设备，若电压未恢复则转入步骤S133；

S133：所述本地电压控制器控制依次投入其所管理的分隔区域外的无功设备直至电压恢复，若电压恢复失败则向区域协调电压控制器发送协助控制请求命令。

8.根据权利要求6或7所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述电压限值的上限为该分隔区域内的分布式电源所在点以及变压器出口节点中的电压最大值，所述电压限值的下限为该分隔区域内的最小电压似然值。

9.根据权利要求8所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述分隔区域包括：单端口区域和双端口区域两类，两类分隔区域内的最小电压似然值的计算公式为：

对于所述单端口区域：

其中，P₁为单端口区域的有功功率，Q₁为单端口区域的无功功率，U₁为单端口区域的电压量测值；R分隔区域内线路总电阻，X为分隔区域内线路总电抗值；

对于所述双端口区域：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Jg}}_1={P_1}^{\′}R+{Q_1}^{\′}X\\ {\mathrm{Jg}}_2={P_2}^{\′}R+{Q_2}^{\′}X\\ {\mathrm{Par}}_1={U_1}^{\′2}{P_2}^{\′}+{U_2}^{\′2}{P_1}^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_2={U_1}^{\′2}{Q_2}^{\′}+{U_2}^{\′2}{Q_1}^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_3=({P_1}^{\′}R+{Q_1}^{\′}X)({P_2}^{\′}R+{Q_2}^{\′}X)\\ \begin{array}{cc}{\mathrm{Par}}_4=U_1{P}_2+U_2{P}_1& {\mathrm{Par}}_5=U_1{Q}_2+U_2{Q}_1\end{array}\end{array}\right.;$

其中，P₁′、P₂′分别表示双端口区域的有功功率，Q₁′、Q₂′分别表示双端口区域的无功功率，U₁′、U₂′分别表示双端口区域的电压量测值。

10.根据权利要求9所述的基于等效电压降落指标的分层电压控制系统，其特征在于，所述等效电压降落指标用于衡量分隔区域内的无功设备可调节能力，其计算公式为：

对于所述单端口区域：

Q_mr＝Q₁-Q_remain；

其中，Q_mr为单端区域内的无功理论极限容量，Q_remain为单端区域内的剩余无功容量；

对于所述双端口区域：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{Jg}}_1={P_1}^{\′}R+Q_{mr1}X\\ {\mathrm{Jg}}_2={P_2}^{\′}R+Q_{mr2}X\\ {\mathrm{Par}}_1={U_1}^{\′2}{P_2}^{\′}+{U_2}^{\′2}{P}_1^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_1={U_1}^{\′2}{Q}_{mr2}+{U_2}^{\′2}{Q}_{mr1}\\ {\mathrm{Par}}_3=({P_1}^{\′}R+Q_{mr1}X)({P_2}^{\′}R+Q_{mr2}X)\\ {\mathrm{Par}}_4={U_1}^{\′}{P_2}^{\′}+{U_2}^{\′}{P_1}^{\′}\\ {\mathrm{Par}}_5={U_1}^{\′}{Q}_{mr2}+{U_2}^{\′}{Q}_{mr1}\\ Q_{mr1}={Q_1}^{\′}-\frac{{Q_1}^{\′}{Q_{remain}}^{\′}}{{Q_1}^{\′}+{Q_2}^{\′}}\\ Q_{mr2}={Q_2}^{\′}-\frac{{Q_2}^{\′}{Q_{remain}}^{\′}}{{Q_1}^{\′}+{Q_2}^{\′}}\end{array}\right.;$

其中，Q_mr1，Q_mr2分别为双端区域内的两端的无功理论极限容量，Q_remain′为双端区域内的剩余无功容量。