本发明涉及电力系统安全稳定控制技术领域，具体涉及一种具备无功补偿快速投切功能的方法及装置。
背景技术：
在南方电网系统中各电压等级的站点均配置有大量的无功设备，运行实践发现即使在大负荷情况下，也有部分的电容器处在备用状态。如能采用自动装置在系统电压降低时自动投入备用的电容器，则可以以较小的代价，提高系统的电压稳定性；在控制策略上，如能令电容器在系统发生故障保护或开关拒动的情况下投入，在保护正确切除的情况下不动作，则可以减小电容器动作的概率，延长其寿命；在投入时间上，快速投入电容器动作时延越小，则可能投入的电容器越多，对故障下站点的电压恢复越好。目前采用的avc和vqc虽然也可以对电容器的投切进行控制，其动作时延一般为30s左右，可是在时间尺度上暂无法满足快速投切电容器的要求。
技术实现要素：
本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题，提出一种具备无功补偿快速投切功能的方法及装置，以进一步加强受端电网动态无功支撑能力，提高电网电压稳定性，实现在保护或开关拒动的情况下，快速投入电容器的需求。
为了实现本发明目的，本发明实施例提供一种具备无功补偿快速投切功能的方法，具体采用以下技术方案：
所述方法包括如下步骤：
（1）安全自动装置实时监测可控电容器的母线电压，并根据监测母线的实际电压值判断系统是否发生短路故障；
（2）当安全自动装置判断出主变低压轮次动作时，切除与该主变处在同一母线或并列母线上的电抗器，之后选择投入该主变下的可投入的部分电容器；
（3）投入电容器后，若导致系统恢复后电压偏高，则延时t时间后退出1组电容器，若过压启动仍未返回，则每隔t时间退出一组电容器，直至该主变所处母线或并列母线上的所有主变过压启动均返回或投入的电容器全部切除，其中t为电容器退出延时定值。
可选地，所述步骤（1）中，包括若干主变，所述可控电容器的母线电压选取该若干主变高压侧电压。
可选地，所述步骤（2）包括：
（2.1）判断主变低压轮次动作；
当主变检测到电压低于安全自动装置低压某动作轮次定值，则延时m时间，低压对应轮次动作；
其中，m为对应安全自动装置低压动作轮次延时定值；
（2.2）获取主变低压动作轮次需投电容器组数；
（2.3）若需投入的电容器组数非零，则切除与该主变处在同一母线或并列母线上的所有电抗器；
（2.4）根据主变下电容器优先级排序选择投入等量组数的可投电容器；
（2.5）重新对电容器进行优先级排序，将已投入的电容器优先级排在最后，并存储于存储单元。
可选地，所述步骤（2.1）还包括：每台主变设置有第一低压动作轮次、第二低压动作轮次和第三低压轮次动作，三者均为独立轮且采取正序电压进行判断；其中，所述第一低压动作轮次和第二低压动作轮次只有在系统发生短路故障情况下，才开放低压轮次动作判别功能，所述第三低压轮不受是否发生短路故障的限制。
可选地，所述步骤（2.4）具体包括：
（2.41）获取主变电容器优先级排序；主变下的各组电容器均赋予一个初始优先级定值，通过定值整定可确定各组电容器初始优先级排序，每次人为修改定值，会将优先级排序修改为初始优先级排序，并存储于存储单元；每次装置动作投入电容器后，重新对电容器组进行优先级排序，并存储于存储单元；安全自动装置通过读存储于存储单元获取各主变下的电容器优先级排序；
（2.42）依据电容器投入条件投入电容器，所述电容器投入条件包括：
电容器允许投切压板投入条件，每组电容器均设置了1块允许投切压板，当该组电容器检修时，将对应允许投切压板退出，则该电容器组不可投切；
电容器处于热备用状态条件，判别该组电容器是否处于热备用状态，当对应电容器开关位置为分时，该电容器处于热备用状态，方可投入；
电容器无相关闭锁信号条件，当电容器存在闭锁信号，闭锁对该组电容器的选投功能：
电容器放电完毕条件，电容器被切除后，经n时间后，方可被重新投入；n为安全自动装置定值设置的电容器放电时间；
动作整组时间条件，动作整组时间内该组电容器未被投入过，方可投入；其中，装置启动后若故障消失则5s后判为整组复归；
电容器初始优先级整定非零条件，当电容器初始优先级整定非零时，方可投入。
可选地，所述步骤（3）具体包括以下步骤：
（3.1）循环选切范围内的任一主变过压动作，即生成该选切范围的过压策略，过压策略为第一次切电容器不经延时，之后均需经过k时间延时进行切除；其中k为过压切电容时间间隔。
（3.2）在确定的循环选切范围内，选择过压切电容主变优先级靠前主变下，可切电容优先级排序靠前的一组电容器切除；
（3.3）对过压切电容主变优先级进行重新排序，将已动作切除电容器的主变优先级排在最后，并存储于存储单元；
（3.4）若循环选切范围还有过压启动未返回主变并且安全自动装置投入的电容器尚未被全部切除，则转步骤（3.5），否则转步骤（3.6）；
（3.5）判断是否经过k时间延时，若是则转步骤3-2，若否转步骤3-4；
（3.6）本循环范围过切切电容逻辑结束。
可选地，所述步骤（3.1）具体包括：
主变过压判别逻辑：若主变低压投入电容器过多，导致主变电压高于安全自动装置过压动作定值，则经g时间延时后，主变过压动作；每台主变设置1个过压动作轮次，过压采用正序电压进行判断；只有在主变低压投入电容器情况下，才开放主变过压判别功能；其中，g为对应安全自动装置过压动作延时定值；
循环选切范围包括：
循环选切范围1：母线并列运行情况下，所有运行主变；
循环选切范围2：母线分列运行情况下，挂在i段母线上的运行主变；
循环选切范围3：母线分列运行情况下，挂在ii段母线上的运行主变。
可选地，所述步骤（3.2）具体包括：
1）过压切电容主变优先级排序：
安全自动装置根据过压切电容器主变优先级定值对确定循环选切范围内的主变进行优先级排序，定值整定值较小的排序靠前，定值整定为零的不参加优先级排序，每次人为修改定值，将过压切电容主变优先级排序修改为初始优先级排序，并存储于存储单元；每次切电容器后，对过压切电容器主变优先级进行重新排序，将当次切除电容器的主变优先级排在最后并存储于存储单元；安全自动装置通过读取存储单元获取过压切电容主变优先级排序。
2）各主变下可切电容器优先级排序：
对确定循环选切范围内的各主变下的可切除电容器进行优先级排序，最先被投入的电容器优先级靠前，被切除的电容器不参加优先级排序。
与现有技术相比，实施本发明实施例方法及其装置具有如下有益效果：
本发明实施例方法及其装置能够在系统发生故障且保护或开关拒动的情况下，快速投入部分电容器，系统恢复后若电压偏高切除部分电容器，以较小的代价提高系统的电压稳定性。该发明通过与低压减载装置配合，能在保持系统暂态电压稳定的前提下有效减少切负荷量，对维护电力系统运行稳定性及经济性具有积极作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述具备无功补偿快速投切功能的方法流程图；
图2为本发明实施例所述主变低压轮次动作投电容器工作流程图；
图3为本发明实施例所述主变过压切电容器工作流程图流程图。
具体实施例
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例结合附图来进行说明。
本发明实施例提供一种具备无功补偿快速投切功能的方法，其应用于电力系统安全稳定控制，实现在系统发生故障保护或开关拒动的情况下，快速投入部分电容器，在系统恢复电压偏高的情况下，切除部分电容器，以较小的代价提高系统的电压稳定性，并提出以下具体技术方案：
如图1所示，所述方法包括如下步骤：
（1）利用安全自动装置实时监测可控电容器的母线电压，并根据监测母线的实际电压值判断系统是否发生短路故障；
（2）当所述安全自动装置判断出主变低压轮次动作时，切除与该主变处在同一母线或并列母线上的电抗器，之后选择投入该主变下的可投入的部分电容器；
（3）投入电容器后，若导致系统恢复后电压偏高，则延时t时间后退出1组电容器，若过压启动仍未返回，则每隔t时间退出一组电容器，直至该主变所处母线或并列母线上的所有主变过压启动均返回或投入的电容器全部切除，其中t为电容器退出延时定值。
其中，所述安全自动装置为一种具备无功补偿快速投切功能的装置，该装置包括硬件部分及软件部分，所述硬件部分包括主cpu处理模块、模拟量输入模块、开入量输入模块、开出量输出模块和通信管理模块等，而所述主cpu处理模块分别与模拟量输入模块、开入量输入模块、开出量输出模块和通信管理模块通过双重化can网（can0网及can1网）通信；所述软件部分包括系统短路故障的判别、主变低压投电容器功能的实现、主变过压切电容器功能的实现等。
本发明实施例方法实现在系统发生故障保护或开关拒动的情况下，快速投入部分电容器，在系统恢复电压偏高的情况下，切除部分电容器，以较小的代价提高系统的电压稳定性。
在一实施例中，包括若干主变，所述可控电容器的母线电压选取该若干主变高压侧电压。本实施例中，根据系统电压稳定情况，可控电容器监控的母线电压选取变压器的高压侧电压。同时考虑装置后期普适性，按接入4台主变，每台主变低压侧按配置4组电容器和2组电抗器设计。需要说明的是，以上主变、电容器、电抗器数量设置仅为本发明的一种示例。
其中，短路故障的判别通过主变的电压变化率du/dt进行判断，du/dt采用相间电压（线电压）进行计算，当三个相间电压中任一个相间电压变化率（必须为下降变化率）的绝对值|du/dt|>安全自动装置设置的“电压变化率定值”时，装置判为发生短路故障。
在一实施例中，如图2所示为主变低压轮次动作投电容器工作流程图，具体而言，所述步骤（2）包括：
（2.1）判断主变低压轮次动作；
当主变检测到电压低于安全自动装置低压某动作轮次定值，则延时m时间，低压对应轮次动作；
其中，m为对应安全自动装置低压动作轮次延时定值；
（2.2）获取主变低压动作轮次需投电容器组数；
（2.3）若需投入的电容器组数非零，则切除与该主变处在同一母线或并列母线上的所有电抗器；
（2.4）根据主变下电容器优先级排序选择投入等量组数的可投电容器；
（2.5）重新对电容器进行优先级排序，将已投入的电容器优先级排在最后，并存储于存储单元。
（2.6）本主变低压对应轮次投电容逻辑结束。
在一实施例中，所述步骤（2.1）还包括：每台主变设置有第一低压动作轮次、第二低压动作轮次和第三低压轮次动作，三者均为独立轮且采取正序电压进行判断；需要说明的是，所述第一低压动作轮次和第二低压动作轮次只有在系统发生短路故障情况下，才开放低压轮次动作判别功能，所述第三低压轮不受是否发生短路故障的限制。
进一步地，所述步骤（2.2）中，每台主变设置3个低压动作轮次，每个低压动作轮次均能设置需投入的电容器组数。以1#变低压1轮为例，1#主变低压1轮需投电容器组数目为定值“1#变低压1轮投电容器数”整定值。
进一步地，所述步骤（2.3）中，当同一母线同时存在热备用的并联电容器和低压电抗器时，在投切时绝不允许有电容器和电抗器在同一母线（母线分列运行）上或并列母线上同时运行，否则会产生lc回路的谐振问题，严重时将造成设备损坏。因此当需投入电容器时，首先检测主变所挂母线上或并列母线上是否存在正在运行的电抗器，如果有则优先切除，只有在切完所有电抗器后才可以投入电容器；各主变下运行电抗器的运行状态判别主要通过引入该电抗器对应的开关的遥信位置实现，例如：如该开关的遥信量为合闸位置，就判别该电抗器的在运行状态。
在一实施例中，所述步骤（2.4）具体包括：
（2.41）获取主变电容器优先级排序；主变下的各组电容器均赋予一个初始优先级定值，通过定值整定可确定各组电容器初始优先级排序，每次人为修改定值，会将优先级排序修改为初始优先级排序，并存储于存储单元；每次装置动作投入电容器后，重新对电容器组进行优先级排序，并存储于存储单元；安全自动装置通过读存储于存储单元获取各主变下的电容器优先级排序；本实施例中，所述存储单元优选但不限于是电可擦可编程只读存储器（electricallyerasableprogrammablereadonlymemory，eeprom）。
（2.42）依据电容器投入条件投入电容器，所述电容器投入条件包括：
电容器允许投切压板投入条件，每组电容器均设置了1块允许投切压板，当该组电容器检修时，将对应允许投切压板退出，则该电容器组不可投切；
电容器处于热备用状态条件，通过引入电容器的开关位置信号（hwj），判别该组电容器是否处于热备用状态，当对应电容器开关位置（hwj）为分时，该电容器处于热备用状态，方可投入，否则不可投入；
电容器无相关闭锁信号条件，引入电容器的闭锁信号，当电容器存在闭锁信号，闭锁对该组电容器的选投功能：
电容器放电完毕条件，电容器被切除后，经n时间后，方可被重新投入；n为安全自动装置定值设置的电容器放电时间；
动作整组时间条件，动作整组时间内该组电容器未被投入过，方可投入；其中，装置启动后若故障消失则5s后判为整组复归；
电容器初始优先级整定非零条件，当电容器初始优先级整定非零时，方可投入。
需要说明的是，电容器可投入需同时满足以上条件。
进一步地，其中电容器闭锁信号分为暂时闭锁信号和永久闭锁信号：
暂时闭锁信号（自动复归），例如电容器开关检修等；
永久闭锁信号（手动复归），例如电容器保护动作、电容器保护装置闭锁、电容器超温报警、电容器轻瓦斯报警、电容器超温跳闸以及电容器重瓦斯跳闸等。需要说明的是，此处的闭锁信号类型仅为枚举示例。
在一实施例中，图3所示为主变过压切电容器工作流程图，具体而言，如图3所示，所述步骤（3）包括以下步骤：
（3.1）循环选切范围内主变过压策略入口，包括循环选切范围内的任一主变过压动作，即生成该选切范围的过压策略，过压策略为第一次切电容器不经延时，之后均需经过k时间延时进行切除；其中k为过压切电容时间间隔。
（3.2）在确定的循环选切范围内，选择过压切电容主变优先级靠前主变下，可切电容优先级排序靠前的一组电容器切除；
（3.3）对过压切电容主变优先级进行重新排序，将已动作切除电容器的主变优先级排在最后，并存储于存储单元；
（3.4）若循环选切范围还有过压启动未返回主变并且安全自动装置投入的电容器尚未被全部切除，则转步骤（3.5），否则转步骤（3.6）；
（3.5）判断是否经过k时间延时，若是则转步骤3-2，若否转步骤3-4；
（3.6）本循环范围过切切电容逻辑结束。
可选地，所述步骤（3.1）具体包括：
主变过压判别逻辑：若主变低压投入电容器过多，导致主变电压高于安全自动装置过压动作定值，则经g时间延时后，主变过压动作；每台主变设置1个过压动作轮次，过压采用正序电压进行判断；只有在主变低压投入电容器情况下，才开放主变过压判别功能；其中，g为对应安全自动装置过压动作延时定值。
具体而言，循环选切范围划分为以下3个范围：
循环选切范围1：母线并列运行情况下，所有运行主变；
循环选切范围2：母线分列运行情况下，挂在i段母线上的运行主变；
循环选切范围3：母线分列运行情况下，挂在ii段母线上的运行主变。
需要说明的是，上述以双母线运行方式对循环选切范围进行了划分，如为其他母线运行方式也可根据实际情况进行扩展，本发明实施例对此不进行详述，其为本领域技术人员基于本实施例内容可以容易得到。
可选地，所述步骤（3.2）具体包括：
1）过压切电容主变优先级排序：
安全自动装置根据过压切电容器主变优先级定值对确定循环选切范围内的主变进行优先级排序，定值整定值较小的排序靠前，定值整定为零的不参加优先级排序，每次人为修改定值，将过压切电容主变优先级排序修改为初始优先级排序，并存储于存储单元；每次切电容器后，对过压切电容器主变优先级进行重新排序，将当次切除电容器的主变优先级排在最后并存储于存储单元；安全自动装置通过读取存储单元获取过压切电容主变优先级排序。
2）各主变下可切电容器优先级排序：
对确定循环选切范围内的各主变下的可切除电容器进行优先级排序，最先被投入的电容器优先级靠前，被切除的电容器不参加优先级排序。
与现有技术相比，实施本发明实施例方法及其装置具有如下有益效果：
本发明实施例包括既可实现在电压跌落时快速投入电容器，系统恢复后若电压偏高切除部分电容器，以解决系统稳定问题需求的安全自动装置；同时该安全自动装置通过与低压减载装置配合，实现低压减载装置动作前投入电容器，能在保持系统暂态电压稳定的前提下有效减少切负荷量，对维护电力系统运行稳定性及经济性具有积极作用。
本发明实施例中方法中未展开的部分，可参考以上实施例的方法的对应部分，在此不再详细展开。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施例的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。