變電站自動(dòng)電壓控制中對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)電壓控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站自動(dòng)電壓控制中對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)電壓控制(Automatic Voltage Control，以下簡稱AVC)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全(提高電壓穩(wěn)定裕度)、經(jīng)濟(jì)(降低網(wǎng)絡(luò)損耗)、優(yōu)質(zhì)(提高電壓合格率)運(yùn)行的重要手段，其基本原理是通過協(xié)調(diào)控制發(fā)電機(jī)無功出力、變壓器分接頭和無功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)無功電壓的合理分布。
[0003]AVC系統(tǒng)對(duì)于變電站的無功控制的對(duì)象主要有變壓器分接頭和無功補(bǔ)償設(shè)備，系統(tǒng)對(duì)變電站下發(fā)的控制指令也就分為變壓器分接頭的調(diào)檔指令和無功補(bǔ)償設(shè)備的投切指令，從而改變了變電站內(nèi)的無功分布情況，從而也達(dá)到了電壓調(diào)節(jié)的目的。
[0004]變電站的監(jiān)控系統(tǒng)，又被稱為SCADA系統(tǒng)，負(fù)責(zé)采集站內(nèi)的所有的量測(cè)數(shù)據(jù)信息的采集。這些量測(cè)信息匯集到監(jiān)控系統(tǒng)，并對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的設(shè)備上，展示到顯示屏上可以供調(diào)度員來進(jìn)行監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況。同時(shí)，這些量測(cè)數(shù)據(jù)還可以打包提供給其他模塊應(yīng)用來使用，比如AVC這個(gè)控制模塊在進(jìn)行計(jì)算時(shí)就需要從變電站采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而它的來源不是從變電站的實(shí)際設(shè)備直接采集過來的，而是采用的SCADA系統(tǒng)中獲取的變電站的量測(cè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)從變電站上送到監(jiān)控中心，被稱為上行數(shù)據(jù)。除此之外，由于AVC是控制模塊，就必然有控制的功能，也就是下發(fā)指令到變電站，這個(gè)數(shù)據(jù)被稱為下行數(shù)據(jù)。同樣，AVC的數(shù)據(jù)也不是直接通過鏈路下發(fā)給變電站的，也是通過SCADA系統(tǒng)來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。總而言之，變電站和監(jiān)控中心直接的通道一條，就是SCADA進(jìn)行量測(cè)數(shù)據(jù)的采集。
[0005]AVC的控制的基礎(chǔ)是基于電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的，電網(wǎng)的運(yùn)行也要遵循一定的運(yùn)行規(guī)程。在無功設(shè)備的運(yùn)行規(guī)程中，對(duì)掛在同一條母線的電容器和電抗器是不允許同時(shí)投入的。這是由于電容器作為容性無功發(fā)生裝置，而電容器作為感性無功的發(fā)生裝置，如果在同一母線下進(jìn)行投入會(huì)造成無功在變電站內(nèi)的不合理流動(dòng)，從而造成設(shè)備損耗的增加，增加了運(yùn)行的成本；并且同一母線下電容器和電抗器的同時(shí)投入，也會(huì)構(gòu)成某次諧波下的并聯(lián)諧振回路.導(dǎo)致諧波電流的放大或諧振的發(fā)生，從而會(huì)造成設(shè)備的損壞。
[0006]如何避免同一母線下的電容器和電抗器同時(shí)投入，最主要的就是量測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。AVC的控制模塊進(jìn)行決策所采用的數(shù)據(jù)是直接由SCADA傳輸上來的生數(shù)據(jù)(遙測(cè)、遙信)，但是對(duì)于這些數(shù)據(jù)的可信性需要有一個(gè)預(yù)評(píng)估。濾波模塊正是了完成了這樣的工作。濾波模塊的輸入是SCADA傳輸上來的生數(shù)據(jù)，濾波模塊的輸出將供控制器模塊做出決策。濾波模塊可以基本分成橫向?yàn)V波和縱向?yàn)V波兩個(gè)方面。其中橫向?yàn)V波所關(guān)注的是一個(gè)斷面內(nèi)的數(shù)據(jù)，它利用同一時(shí)刻下不同的測(cè)點(diǎn)之間應(yīng)滿足的相互約束關(guān)系，來對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。從本質(zhì)上說，這部分工作類似于一個(gè)狀態(tài)估計(jì)器，所不同的是它并不是要給出經(jīng)過狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果是多少，而是要在這個(gè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，和原有的SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)SCADA生數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，如果出現(xiàn)誤差太大的情況，那么應(yīng)該認(rèn)為此局部的量測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)故障的性質(zhì)決定是否進(jìn)行控制模式的切換，或是進(jìn)行局部屏蔽，同時(shí)給出報(bào)警信息。
[0007]AVC的控制就是針對(duì)一個(gè)斷面的數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算而控制的，因此為了避免對(duì)設(shè)備的誤操作，就要進(jìn)行數(shù)據(jù)的橫向?yàn)V波。對(duì)AVC來說，對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，來判斷通過SCADA采集的量測(cè)數(shù)據(jù)是否正確，也就顯得尤其重要了。例如在變電站同一母線下連接的一組電容器和一組電抗器，在某個(gè)時(shí)刻電容器相連的斷路器的量測(cè)狀態(tài)為打開，而采集到的電容器的無功量測(cè)卻較大(接近于設(shè)備額定容量)，這時(shí)如果AVC只采用電容器的斷路器狀態(tài)來判斷電容器的運(yùn)行狀態(tài)，則判定該電容器已經(jīng)退出運(yùn)行。如果當(dāng)時(shí)母線電壓偏高，AVC會(huì)投入電抗器來降低母線電壓。實(shí)際的情況可能是電容器相連的斷路器的量測(cè)狀態(tài)是錯(cuò)誤的，該電容器仍在運(yùn)行狀態(tài)。這樣AVC的控制就造成了電容器和電抗器同時(shí)投入，違反了設(shè)備運(yùn)行規(guī)程。
[0008]電容器、電抗器的遙測(cè)遙信錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致AVC對(duì)設(shè)備狀態(tài)判定錯(cuò)誤，會(huì)出現(xiàn)電容器和電抗器同時(shí)投入的情況，從而不符合設(shè)備運(yùn)行規(guī)程并且會(huì)造成設(shè)備的損壞。所以本專利所提出的一種變電站自動(dòng)電壓控制中對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核方法，其目的就是利用冗余的量測(cè)信息對(duì)變電站內(nèi)無功設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行校核，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)閉鎖自動(dòng)控制，避免發(fā)生違反運(yùn)行規(guī)程的錯(cuò)誤控制情況。
[0009]本發(fā)明中涉及變電站自動(dòng)電壓控制中形成變電站控制單元的技術(shù)，本申請(qǐng)人曾經(jīng)提出受理號(hào)為201410637577.3，名稱為“自動(dòng)電壓控制中基于拓?fù)渲珜?shí)時(shí)生成控制單元的方法”的相關(guān)方法，該方法的主要內(nèi)容包括:消去變電站內(nèi)的變壓器繞組和所有斷開的隔離開關(guān)、斷路器，對(duì)變電站其余結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)渲治?；根?jù)變壓器高、中壓側(cè)繞組的連接端點(diǎn)所在的拓?fù)鋶u，確定變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)連接的邏輯母線，并根據(jù)變壓器和邏輯母線關(guān)系創(chuàng)建新的控制單元，或把變壓器加入已有控制單元；根據(jù)變壓器低壓側(cè)繞組連接端點(diǎn)所在的拓?fù)鋶u確定其連接的低壓邏輯母線，并將低壓邏輯母線加入控制單元；通過站內(nèi)的各無功補(bǔ)償設(shè)備連接端點(diǎn)所在的拓?fù)鋶u確定其連接的邏輯母線，并將無功補(bǔ)償設(shè)備加入到控制單元。采用方法能夠快速、正確形成變電站控制單元，用于變電站自動(dòng)電壓控制的計(jì)算和決策中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種變電站自動(dòng)電壓控制中對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核方法。該方法利用變電站內(nèi)容冗余的實(shí)時(shí)量測(cè)信息對(duì)變電站內(nèi)無功設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行校核，當(dāng)無功設(shè)備量測(cè)出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)閉鎖自動(dòng)電壓控制，從而避免發(fā)生違反運(yùn)行規(guī)程的錯(cuò)誤控制情況。
[0011]變電站自動(dòng)電壓控制中對(duì)無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012]I)在控制周期到來時(shí)，首先從電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)獲得當(dāng)前變電站完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此來形成變電站的控制單元；
[0013]2)變電站內(nèi)控制單元生成后，根據(jù)控制單元中的無功設(shè)備的實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)來對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行校核；
[0014]3)變電站無功設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的校核包含有二個(gè)步驟的校核，第一步是對(duì)主變低壓側(cè)的電容器、電抗器的遙測(cè)、遙信的一致性進(jìn)行校核，第二步是對(duì)主變低壓側(cè)的電容器、電抗器的無功遙測(cè)和與主變低壓側(cè)無功遙測(cè)一致性進(jìn)行校核；
[0015]4)對(duì)主變低壓側(cè)的電容器、電抗器的遙測(cè)、遙信的一致性校核包括如下步驟:
[0016]4.1)上下門檻值的設(shè)置:上門檻值是指正常情況下電容器、電抗器設(shè)備投入時(shí)遙測(cè)值與設(shè)備額定無功容量的比值的最小值，記為fLmtl ;下門檻值是指正常情況下電容器、電抗器設(shè)備退出時(shí)遙測(cè)值與設(shè)備額定無功容量的比值的最大值，記為fLmtO ;
[0017]4.2)無功遙測(cè)校核:從電網(wǎng)模型參數(shù)中獲取電容器、電抗器的額定容量，記為fQNom，單位kVar ；電容器、電抗器的實(shí)時(shí)量測(cè)，記為fQCur，單位kVar，其絕對(duì)值記為fabs(fQCur)，記以下的數(shù)值的絕對(duì)值格式均為fabs(x);當(dāng)電容器、電抗器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果滿足條件:fabs (fQCur) <fQNom*fLmtl，則說明該電容器、電抗器的遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)；當(dāng)電容/抗器處于非運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果滿足條件:fabs (fQCur) >fQNom*fLmtO，則說明該電容器、電抗器的遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)；
[0018]4.3)電流遙測(cè)校核:
[0019]4.31)獲取額定電流值；電容/抗器的額定電流記為flNom，單位A ;從設(shè)備銘牌參數(shù)中獲取電容器、電抗器的額定無功容量記為Q，單位kVar和額定電壓記為U，單位kV，計(jì)算電容器、電抗器的額定電流為:flNom = Q/U ;
[0020]4.32)電容器、電抗器電流的實(shí)時(shí)量測(cè)，記為ICur，單位A ;當(dāng)電容器、電抗器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果滿足條件:fabs (ICur) <fINom*fLmtl，則說明該電容器、電抗器的遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)；當(dāng)電容器、電抗器處于非運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果滿足條件:fabs (ICur) >fINom*fLmtO，則說明該電容器、電抗器的遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)；
[0021]4.4)在步驟4.2)和4.3)的無功遙測(cè)和電流遙測(cè)的校驗(yàn)中，若通過其中一種判定確定有電容器、電抗器的遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)，則閉鎖該變電站的自動(dòng)電壓控制，并給出告警信息;
[0022]5)對(duì)主變低壓側(cè)的電容器、電抗器的無功遙測(cè)與主變低壓側(cè)無功遙測(cè)一致性的校核包括如下步驟:
[0023]5.1)門檻值的設(shè)置:在正常情況下主變低壓側(cè)的電容器、電抗器的無功遙測(cè)的絕對(duì)值和主變低壓側(cè)無功遙測(cè)絕對(duì)值的取差后的絕對(duì)值與主變低壓側(cè)無功校驗(yàn)參考值的比值的最大值，記為fLmt ；
[0024]5.2)主變低壓側(cè)的無功遙測(cè)值，直接通過量測(cè)獲取，記為fTrfmVar，單位MVar ；<