基于電壓無功解耦判據(jù)實現(xiàn)最優(yōu)目標控制的解耦協(xié)調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是基于電壓無功解禪判據(jù)實現(xiàn)最 優(yōu)目標控制的解禪協(xié)調(diào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，節(jié)能降損、諧波治理和電壓穩(wěn)定問題越來越突出。新型無 功補償設(shè)備的投入，譬如SVG(Static Var Generator,靜止無功發(fā)生器）與VQC(Voltage var Quality Control,電壓無功控制）裝置的聯(lián)合運用，需要有優(yōu)化的協(xié)調(diào)控制與之配合。 特別是智能電網(wǎng)及其智能變電站的發(fā)展，要求電壓無功自動控制系統(tǒng)和VQC裝置要能很好 地利用實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立在線優(yōu)化的VQC算法模型，使VQC能實現(xiàn)協(xié)調(diào)目標最優(yōu)化的實時 閉環(huán)控制，能進行可視化的智能在線控制。而關(guān)鍵在于要能直接利用實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立確 實符合電壓無功控制規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建有效可用的實時控制判據(jù)，制定目標最優(yōu)化的 算法模型。
[0003] 控制判據(jù)的性能決定了控制系統(tǒng)的性能?，F(xiàn)有電力系統(tǒng)電壓無功控制（VQC)技 術(shù)都是基于傳統(tǒng)U-Q控制判據(jù)，現(xiàn)有U-Q控制技術(shù)在實時閉環(huán)控制中表現(xiàn)的缺陷和不足 主要為：①U-Q判據(jù)的非線性禪合性質(zhì)導(dǎo)致其協(xié)調(diào)控制特性有混淆，不能區(qū)分和理清電壓 調(diào)控與無功補償各自的作用目標和控制效果，難能形成目標最優(yōu)化的電壓無功協(xié)調(diào)控制模 型；②U-Q判據(jù)的控制功能不明確，不能判別無功電壓降、有功電壓降、化及系統(tǒng)電壓各自 對母線電壓變化的影響，不能準確給定調(diào)控量。⑨U-Q判據(jù)的控制模型和算法模糊復(fù)雜， 還不能充分顧及有功負荷電壓降的影響，其暴露出的自身問題反成為VQC要求必需避免的 問題。
[0004] U-Q控制技術(shù)的該些缺陷和不足，導(dǎo)致變電站VQC設(shè)備經(jīng)常性的頻繁調(diào)節(jié)、容易 出現(xiàn)振蕩動作等等由于控制"盲目"產(chǎn)生的協(xié)調(diào)失誤和控制失準問題。該些問題使得現(xiàn)有 變電站VQC裝置不能可靠運行，造成現(xiàn)有變電站VQC裝置使用效能低下，投用率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電壓無功解禪判據(jù)實現(xiàn)最優(yōu)目標控制 的解禪協(xié)調(diào)方法，實現(xiàn)對電壓無功的實時解禪協(xié)調(diào)控制，使電壓調(diào)控與無功補償分工明確、 互不干擾、合理配合、準確協(xié)調(diào)，使VQC滿足實時閉環(huán)和最優(yōu)目標可視化的控制要求，實現(xiàn) 精準控制，提高運行效能。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方法解決上述技術(shù)問題；基于電壓無功解禪判據(jù)實現(xiàn)最優(yōu)目 標控制的解禪協(xié)調(diào)方法，簡稱；V-I?判據(jù)及V-I ?協(xié)調(diào)方法，用于優(yōu)化電力系統(tǒng)各級變電站 的電壓無功自動控制系統(tǒng)和VQC裝置，包括如下步驟：
[0007] (1)利用電網(wǎng)變電站電壓傳輸模型作為V-IgS維綜合協(xié)調(diào)控制模型和判 據(jù)模型；
[0008] (2) W有載調(diào)壓作用目標是變壓器的實時空載電壓、無功補償作用目標是變壓器 無功負載的傳輸電壓降，作為V-I?協(xié)調(diào)基本控制原則；
[0009] (3)利用組合判據(jù)的解禪控制性能，制定二維協(xié)調(diào)特性模型和V-I0協(xié)調(diào)控制策 略；
[0010] (4)利用組合判據(jù)的二維直線特性，構(gòu)成=維實時狀態(tài)數(shù)據(jù)模型圖，形成=維綜合 協(xié)調(diào)的可視化模型，構(gòu)成直觀的=維控制目標域及其控制保障域；
[0011] (5)利用V-I0判據(jù)在各自維度上獨立的解禪控制性能，定量給定最優(yōu)目標模型， 用最優(yōu)調(diào)控量算法模型實時確定最優(yōu)調(diào)控量；
[0012] (6)利用與負荷關(guān)聯(lián)的V-I0預(yù)測公式和V-10判據(jù)模型，預(yù)測V-10變化趨勢和 調(diào)控效果。
[0013] 步驟（1)所述利用電網(wǎng)變電站電壓傳輸模型作為V-I?s維綜合協(xié)調(diào)控制模型和 V-I<^判據(jù)模型，具體方法是：
[0014] 采用電網(wǎng)變電站電壓傳輸數(shù)學(xué)模型，對電壓損失Ve作線性化解禪處理，構(gòu)成V-IqS維綜合協(xié)調(diào)控制模型V2=V2〇-XtIq-RtIp和V-1 Q判據(jù)模型V2=V20-AVq-AVp，包括如 下步驟：
[0015]W圖1所示線路變壓器接線方式的配電變電站為例，得出如圖2所示歸算到變壓 器二次側(cè)的解禪等值電路，按圖2的電路原理，得圖3所示相量圖，依圖3相量圖可得電壓 傳輸模型式（1):
[0016]Ui=Ua+Xxlg+Rslp+Vs(1)
[0017]Rs是從電網(wǎng)線路歸算到變壓器負荷側(cè)的等值電阻，Xt是從電網(wǎng)線路歸算到變壓器 負荷側(cè)的等值電抗；
[0018] 如果配電變電站有N條負載（含有功補充和無功補償）分支線路，則式（1)中的 解禪電流Ip、Ig有下列平衡關(guān)系：
[0019]
[0020]
[00川式（1)中的Vs在變壓器實際帶負載運行時，隨XtIp-RsI渡化，當變電站實際參數(shù)Rs較大時，Ig變化對V6的大小會有很大影響，但在I有補償?shù)臈l件下，V6主要還是隨IP 電流增減而變化，因此把Ve作為電網(wǎng)線路與變壓器實際存在的"附加傳輸電壓損失"看待； 將電壓傳輸模型轉(zhuǎn)化為線性化的V-維綜合協(xié)調(diào)控制模型，需要對Ve作線性化解禪處 理，有兩種方法，兩種方法的目的都是為了將Ve作為變壓器有載調(diào)壓的補償對象：
[002引 1)將變壓器負載運行時的實時空載電壓用U。表示，即；Uu=Ui-Vs，于是可將式 (1)表示為：U0=U2+XtIq+RsIp
[0023]U。中的Ui判據(jù)式為；
[0024]
[00幼。設(shè)虛擬電阻Rvs，并令Rvs=Vs/Ip，Rvs可作為線性化的解禪電阻，按近似（經(jīng) 驗）值取值；于是式（1)中的Vs可用Rvsip表示，而Rs+Rvs就用圖2中已作綜合歸算的線 性化等值電阻實時Rt表示；由此將式a)轉(zhuǎn)化為式（2);
[0026] Ui= Ua+Xxlg+Rxlp (2)
[0027] 式（2)中的電網(wǎng)巧）系統(tǒng)等值電壓Ui實際上是變壓器負荷側(cè)的實時空載電壓Vw &實際是變壓器負荷側(cè)母線電壓V 2,將Ui用空載電壓V 2。表示、U 2用母線電壓V 2表示、并用 A V康示R山、用A V康示X山，構(gòu)成V-1臺維綜合協(xié)調(diào)控制模型，并形成V-1 9解禪控 制判據(jù)模型：
[002引 V2= V 20-X山-RtIp= V 2。- A V A Vp
[0029]V2= V2〇-XtIq-RtIp簡稱V-IqS維綜調(diào)模型；V2=V20-A VAVp簡稱V-IQ判據(jù) 板型；
[0030] 模型參數(shù)Rt是隨V s變化（具體表現(xiàn)為隨變壓器實時負載電流I P、Ig變化）的動 態(tài)等效電阻，當實際參數(shù)Rs較小時，Rt的動態(tài)變化范圍很小，當實際參數(shù)Rs較大時，Rt的動 態(tài)變化范圍較大，Rt要隨I P、Ig的較大變化作實時測算；隨V 6實時變化的Rt在最小時等于 Rs;
[00引]而、Rt還會隨變電站運行方式（包括變壓器變比）的改變而變化，若已知Xt、并已 知 1〇、Ip、V2。和 V 2,可由Rt= (V 20-V2- AVq)/%，算取Rt參數(shù)；
[003引 Vw與 U。的關(guān)系為；V20-U0= U i-U0= V2+RtIp+XtIq-(VRsIp+XtIq) = R山-Rslp= V S， AVp=RtIp的誤差在V S范圍內(nèi)；
[003引 V- Ig判據(jù)模型V 2= V 2。- A V A V冷4個判據(jù)的解禪控制性能，在V- I g協(xié)調(diào)控 制中，依據(jù)V2= V 2。-A V<T A Vp判據(jù)模型各判據(jù)解禪控制性能的判斷方法是；
[0034] ①A Vp判據(jù)；A Vp=RtIp，用于在變壓器負荷側(cè)判別有功負載電流Ip的傳輸電壓 損失，在V-1測、調(diào)控制中，除非R T很小，使得在I P在達到額定電流I擁R山及A V PW仍在 可忽略范圍，否則AVp不能忽略，AVp不能由無功調(diào)控作補償，有載調(diào)壓在調(diào)控實時空載 電壓時要顧及A Vp作調(diào)壓補償，由此使得有載調(diào)壓和無功補償兩種調(diào)控完全不存在禪合影 響，效果互不干擾；
[003引②A V。判據(jù)；A Vg= X山，用于在變壓器負荷側(cè)判別無功負載電流的傳輸電壓 降，在V-I測、調(diào)控制中，電壓降A(chǔ)V迪無功補償作調(diào)控；當取AV</Xt、用Ig作無功補償投 切判據(jù)時，依設(shè)定的調(diào)控目標點I W及其上限值I QH和下限值I a，W 量的大小是否越限 判別是否進行無功補償?shù)耐肚?；在進行無功電流補償時，利用AV。判據(jù)特性作無功補償調(diào) 壓量的計算；當按無功補償效率進行無功補償時，用AV。作為無功補償?shù)耐肚信袚?jù)，此時對 應(yīng)的AV?？刂颇繕它c為XtIw、上限為XtIqh、下限為XtI^，相應(yīng)表示為AV。。、AVw、AV心 [003引⑨V2判據(jù)；V 2= V 2。- A V。- A Vp，是反應(yīng)變電站負荷側(cè)母線電壓變化的判據(jù)，V2判據(jù) 是V-I?協(xié)調(diào)控制保障電能質(zhì)量的指標性判據(jù)，要按變電站的額定要求給定基準值V2W及其 上限V2NH、下限V2心
[0037] ④Vw判據(jù)；V 20= V 2+ A V A V用V A V A Vg聯(lián)合判據(jù)為判據(jù)值，反應(yīng)變壓器負 荷側(cè)實時空載電壓Vw的變化，作為變電站監(jiān)視電網(wǎng)線路始端系統(tǒng)電壓變化的判據(jù)；給定變 壓器負荷側(cè)在有載調(diào)壓基本檔位的空載電壓Ue。及其上限Uece和下限Uwu當變壓器負荷側(cè) 實時空載電壓的偏移變化越過Ub。上下限，就需要進行有載調(diào)壓；
[00測 上述中，
[0039] 所述S維綜合協(xié)調(diào)控制模型V2= V 2ctXtIq-RtIp在變壓器負荷側(cè)測取RT、Xt參數(shù)的 測算方法有：
[0040]
[00川其中；AV2P是僅由IP變化量AIP造成的V2變化量，AV20是僅由I渡化量AI。造 成的V2變化量；
[004引所述S維綜合協(xié)調(diào)控制模型V2=V2C)-XtIq-RtIp在變壓器負荷側(cè)測取RT、Xt參數(shù)的 測算方法還有，用變電站電網(wǎng)線路始端電壓數(shù)據(jù)歸算成變壓器負荷側(cè)實時空載電壓Vw數(shù) 據(jù)，并利用變電站實時狀態(tài)數(shù)據(jù)V2、Ig、Ip，通過S維綜合協(xié)調(diào)控制模型構(gòu)成二元一次方程 組、=元一次方程組，進行在線實時計算，算取實時參數(shù)Rt、Xt。
[0043] 步驟（2)所述W有載調(diào)壓作用目標是變壓器的實時空載電壓、無功補償作用目標 是變壓器無功負載的實時傳輸電壓降，作為V-Ig協(xié)調(diào)基本控制原則，確定該原則的方法 是：依據(jù)判據(jù)模型的解禪控制原理，用仿真的有功與無功負荷解禪電路作解禪協(xié)調(diào)實驗驗 證，根據(jù)實驗所獲線性化數(shù)據(jù)反應(yīng)出的V-Ig協(xié)調(diào)控制規(guī)律，確認V-Ig協(xié)調(diào)基本原則，該 v-i?協(xié)調(diào)基本控制原則的應(yīng)用，包括W下步驟：
[0044] ①有載調(diào)壓和無功補償要判據(jù)有別，用V2+AVp+AVg作有載調(diào)壓實時監(jiān)控判據(jù)，用 A作無功補償實時監(jiān)控判據(jù)；
[0045]②專設(shè)對實時空載電壓作監(jiān)控的判別模塊，具體方法包括；依據(jù)V,。判據(jù)制定空載 電壓的偏離監(jiān)控量；V2+AVp+AVg-Uw、V2+AVp+AVg-UwH、V2+AVp+AVg-Ue心依據(jù)偏離監(jiān)控量 與給定允許量的比較，判別實時空載電壓的變化；
[0046] ⑨專設(shè)選擇空載電壓調(diào)控量的控制模塊，具體方法有：選最大升壓量和最低降壓 量V2+AVp+AVg-UwH;選最低升壓量和最大降壓量Vs+AVp+AVg-Ue心選最優(yōu)有載調(diào)壓量 VAVp+AVUbo;選顧及AVp的