联网/孤网可转换电力系统的(avc)控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及联网和孤网可转换运行的电网系统的自动电压控制（AVC)方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统要对整个庞大的发供电系统实行统一调度和协调控制，如果仅仅依靠人 工方式来进行监测和控制，无论是控制速度还是响应效果都难以满足安全、稳定、优质、经 济和协调运行的要求，因此必须具备相应自动化技术手段并以此来提供实质性的保障。而 自动电压控制（AVC)技术可以做为提供电压安全稳定且提高经济效益的一种有效途径。
[0003] 传统协调二级电压控制主要考虑大电网电源侧发电厂机组无功协调控制，其控 制目标主要是中枢母线电压满足设定值，即重要枢纽母线保证一定电压水平，使电源送出 点电压满足要求，而很少关心孤网下的无功电压控制以及联网/孤网转换下的无功电压控 制。
[0004] 直供电电网系统由于电源及负荷分布上的差异，部分网架结构薄弱及无功补偿的 不均衡，电网的调节不协调，均造成供电系统在不同的运行方式下电压调节及无功平衡的 困难。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种联网/孤网可转换电力系统的（AVC)控制方法，对整个电力系统 进行实时动态分区，并可以对区域内的变电站、电厂进行协调控制，不仅仅提高了整个电 网的电压合格水平，提高电能质量，而且通过区域内无功分析进行无功的重新分配，有效降 低了功率损耗，提高经济效益。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 联网/孤网可转换电网系统的（AVC)控制方法，其特征在于：
[0008] 根据开关通断信息，确定电网中各元件连接关系和各元件带电状态，进行基于网 络拓扑的实时动态分区；使用动态开关刀闸状态识别和局部拓扑技术进行高效的拓扑计 算，进行自动判断联网和孤网运行状态。
[0009] 联网状态时，二级电压控制采用联络线无功趋零控制算法；孤网状态时，二级电压 控制采用中枢母线电压稳定死区控制算法。二级电压控制为（AVC)控制方法的核心，联网 模式算法是以经济性为控制目标，在电压约束下，协调区域内机组进行调节，使联络线无 功趋向零值，降低区域无功交换，降低线路损耗，协调区域潮流达到经济分布；孤网模式算 法以安全性为控制目标，提高孤网电网电压稳定性和可靠性，从SCADA获取中枢母线电压、 机组无功等关键量测信息，建立控制模型进行计算，实现区域内无功设备协调控制，保证区 域中枢母线电压在设定范围内，提高电压稳定性和可靠性。
[0010] 联网状态时，算法控制函数为：
[0012] 其中Qi为区域第i条联络线无功值，h和g分别为二级电压控制中的等式约束和 不等式约束；u和X分别为二级电压控制中的状态变量和控制变量。
[0013] 二级电压控制的约束条件为：
[0015] 其中第一个不等式为电网内中枢、控制、关键等母线的电压约束，第二个不等式为 变压器分接头变比约束，第三个不等式为机组等无功源的出力约束。
[0016] (AVC)控制方法系统建模基于统一支撑平台0PEN-3000 -体化设计，与平台具有 统一人机界面和统一数据库支持，其主要功能是自动建立和更新（AVC)控制模型及网络模 型并进行校验，提供手段设置相关参数，包括控制曲线设置、分区算法选择等。
[0017] 本发明实现了电厂电压控制器母线电压、单机无功、全厂无功控制等多种模式的 统一建模，基于实时拓扑分析实现各种工况下电厂并列母线控制点自动识别与选择，保证 控制的可靠性和灵活性。
[0018] 电压控制存在局域性和分散性的特点，保证无功分层分区管理是电压控制的基本 原则，为了适应各级电网无功电压管理调度权限的要求，直供电系统电网采用各级电压控 制之间在空间上、时间上分解协调的模式，实现电网、电厂、变电站的三级协调。
【附图说明】
[0019] 图1为实施例中（AVC)控制方法流程图；
[0020] 图2为图1中联络线无功趋定值控制流程图。
【具体实施方式】
[0021] 某电网分为电网1和电网2,调度中心控制区域主要为电网2,控制区域内运行可 控发电机组有四台，单台机组无功调节范围为10~170MVar。这四台机组分别通过铝热一 回、铝热二回、酒电一回、酒电二回出线全部接入酒铝#1站，然后从酒铝#1站引出酒兴一 回、酒兴二回、酒兴三回、酒兴四回出线至兴铝#3站、兴铝#4站，供电给铝网负荷；同时引出 铝铁一回出线至330kV铁合金变，另外从兴铝#3站引出铁兴线至铁合金变，铁合金变IIOkV 侧引出铁合金一、二、三回线与钢网连接。
[0022] 如图1所示为（AVC)控制流程图，其具体内容：包括（AVC)控制策略根据人工设定 或者自动模式判定生成系统的当前孤网和联网状态。人工设定模式是人工指定该系统当前 是联网还是孤网。自动模式是根据铁兴线的有功和连接关系来判定，当铁兴线有功绝对值 大于2. 99MW或者其线路两端拓扑至母线则判定系统处于联网状态，否则处于孤网状态；孤 网模式下采用中枢母线电压跟踪控制模式，保证中枢母线电压；联网模式采用联络线无功 趋零控制模式，在保证区域中枢、控制和关键母线电压约束下将联络线（铁兴线和铝铁一 回）无功代数和趋零；孤网和联网情况下均对系统内的机组实施等功率因数平衡控制，保 证系统内机组功率因数保持大致平衡。孤网状态下控制策略具体表现见表1。
[0023] 表1孤网状态下中枢母线电压稳定死区控制策略具体表现。
[0024]
[0025] 如2所示为联网状态联络线无功趋零控制流程图，具体内容包括：联网下首先要 保证母线电压约束，在电压约束下对区域联络线无功进行调整；联络线无功趋零控制在机 组等功率因数原则下进行控制；其具体的控制策略见表2 :
[0026] 表2联网状态联络线无功趋零控制策略具体表现。
[0027]
[0028]
[0029] 通过联络线铁兴线判断（AVC)可控区域是联网运行还是独立网运行，当铁兴线的 有功绝对值小于其阀值（当前设定为2. 9999MW)且其拓扑未连接至铁合金变330kV母线即 判定其为独立网运行。其他情况下，均为联网运行。
[0030] 中枢母线酒铝#1站母线量测判断：
[0031] 酒铝#1站母线的优先级为330kVl、330kVII母，当330kVI母电压正常时，使用 330kVI母的电压进行控制策略生成，当母线电压较兴铝#3、兴铝#4的母线电压偏差均超过 其阀值（2. 222kV)时，即判定其量测异常，联网孤网控制模式切换。
[0032] 在电网联网运行的情况下，（AVC)控制系统将采取控制联络线无功控制方式，算法 控制函数为：
[0034] 其中Qi为区域第i条联络线无功值，h和g分别为二级电压控制中的等式约束和 不等式约束；u和X分别为二级电压控制中的状态变量和控制变量。
[0035] 二级电压控制的约束条件为：
[0037] 其中第一个不等式为电网内中枢、控制、关键等母线的电压约束，第二个不等式为 变压器分接头变比约束，第三个不等式为机组等无功源的出力约束。
[0038] 以铝铁一回和铁兴线为联络线，计算出联络线的无功潮流总加Qt，根据联络线无 功的控制目标值Q。，!!，将调整量按照功率因数原则分配到（AVC)可控的机组中，也就是给机 组单次分配的最大无功调整量当联络线无功总加满足9。<Q<Qt条件时，无功调整量为0。
[0039] 直供电系统运行的情况下，（AVC)系统将采取区域电压控制方式，设置控制区域内 的中枢母线，主站（AVC)系统设置的中枢母线是酒铝1#开关站330kVI母和330kVII母。主 站（AVC)系统根据电网运行方式自动拓扑，选择中枢母线其中一条为值班母线，作为（AVC) 电压控制方式的电压基准。根据当前设置的电压目标值U。和控制死区If/ ,得到电压控制 的上限值Umax =U0 +If/和电压控制下限值。主站（AVC)系统根据联网运行条件下电 压无功的关系Cx，计算出中枢母线电压越电压控制上限值和电压控制控制下限值需要的无 功调整量。将调整量按照功率因数原则分配到（AVC)可控的机组中，机组无功控制的最大 步长为8Mvar，也就是给机组单次分配的最大无功调整量为8Mvar。当中枢母线电压在电压 控制上限和电压控制下限范围内时，无功调整量为0,机组维持当前无功值运行。
[0040] 电源侧机组（AVC)控制：
[0041] 机组在（AVC)闭环运行中，根据电厂上送的全厂（AVC)投入/退出信号，全厂 (AVC)远方/就地信号，机组（AVC)投入/退出信号判断机组是否（AVC)可控，在机组参与 无功分配过程中，对不可控的机组不在参与无功分配，无功分配单次最大调整量为机组无 功控制步长8Mvar。当电厂上送该机组增磁闭锁信号时，该机组不能增无功，当电厂上送该 机组减磁闭锁信号时，该机组不能减无功。
[0042] 控制参数：
[0043] 参数列表及说明：
[0044]
[0045]
[0046] 从报文查看1分钟一个周期，5分钟下发5次无功指令，一次最大调节量为8Mvar， 电压增量由345kV调到347KV(调节死区由3KV设置为1KV)判定网上电压很稳定。
【主权项】
1. 联网/孤网可转换电网系统的（AVC)控制方法，其特征在于：根据开关通断信息，确 定电网中各元件连接关系和各元件带电状态，进行基于网络拓扑的实时动态分区和自动判 断联网和孤网运行状态；联网状态时，二级电压控制采用联络线无功趋零控制算法；孤网 状态时，二级电压控制采用中枢母线电压稳定死区控制算法。2. 如权利要求1所述的联网/孤网可转换电网系统的（AVC)控制方法，其特征在于：联 网状态时，所述联络线无功趋零控制算法的控制函数为：其中Qi为区域第i条联络线无功值，h和g分别为二级电压控制中的等式约束和不 等式约束；u和X分别为二级电压控制中的状态变量和控制变量，二级电压控制的约束条件 为：其中第一个不等式为电网内中枢、控制、关键母线的电压约束，第二个不等式为变压器 分接头变比约束，第三个不等式为机组无功源的出力约束。3. 如权利要求1或2所述的联网/孤网可转换电网系统的（AVC)控制方法，其特征在 于：AVC控制系统建模基于统一支撑平台0PEN-3000-体化设计，与所述平台具有统一人机 界面和统一数据库支持。
【专利摘要】本发明提供联网/孤网可转换电网系统的（AVC）控制方法，其特征在于：根据开关通断信息，确定电网中各元件连接关系和各元件带电状态，进行基于网络拓扑的实时动态分区和自动判断联网和孤网运行状态；联网状态时，二级电压控制采用联络线无功趋零控制算法；孤网状态时，二级电压控制采用中枢母线电压稳定死区控制算法。对整个电力系统进行实时动态分区，并可以对区域内的变电站、电厂进行协调控制，不仅仅提高了整个电网的电压合格水平，提高电能质量，而且通过区域内无功分析进行无功的重新分配，有效降低了功率损耗，提高经济效益。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN104967130
【申请号】CN201510214522
【发明人】刘建平, 杨文霞, 曹强, 米玉鸿
【申请人】酒泉钢铁(集团)有限责任公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月29日