[发明专利]电厂电压无功主辅双指令控制方法

说明书

技术领域

本发明属电力系统控制领域，更准确地说本发明涉及一种主站对电厂调控的电压无功主辅双指令控制方法。

背景技术

自动电压控制(AVC)系统对电网无功电压进行自动监视和控制，通过调节发电机无功出力、变压器分接头和无功补偿设备，实现电网无功电压优化分布，满足安全、优质和经济运行。

AVC系统基于“电压全局优化、区域无功均衡”的分层分区控制模式实现。在对全网进行动态分区基础上，通过协调二级电压控制(CSVC)方法对控制分区内发电机等无功设备的闭环控制，实现对中枢母线电压优化设定值进行跟踪控制，同时实现无功均衡分布。CSVC方法是一个二次规划模型，以数学模型表达如下：

1)目标函数：其中r和h为权重系数，θ为无功协调向量(即参与因子)，其意义是利用发电机数目大于中枢母线数目、具有一定自由度的特点，实现对无功潮流均衡分布的调整。在本发明中令表示无功参与因子与该机组无功调节容量成反比，此时无功协调向量实际上考虑的是从当前运行点出发，无功调整量最小，在调节容量相同的前提下，灵敏度较大的机组应承担较大的无功调整量；

2)约束条件：包括发电机无功上下限约束关键母线电压上下限约束控制母线电压步长约束CSVC在调度主站AVC中实现，并对电厂下发电压无功控制策略。电厂发电机无功是电网无功电压调控的重要手段，电厂AVC是全网无功电压控制系统的执行端，对调度主站AVC指令进行跟踪控制。目前，主站AVC对电厂调控方法主要分为电厂机组单机无功和高压侧母线电压两种模式。

文献一《安徽电网自动电压控制(AVC)系统设计及实现》提出了一种主站AVC对电厂的控制方案，电厂当地AVC功能接收调度中心AVC系统下发的各台机组无功指令，然后转发到各台机组的无功调节装置，调节装置通过比较机组实际无功和指令的差别，调节机组机端电压给定值，从而使机组AVR调节励磁电流直至机组无功达到指令要求。无功调节装置还可以按照220kV及以上母线电压曲线自动调节调节发电机励磁系统。文献一方案的主要特点是主站完成机组无功分配，实现对机组无功出力的直接控制。

文献二《江苏电网AVC主站系统的研究和实现》提出了一种主站AVC对电厂的无功电压控制方案，以机组无功为控制变量进行计算，但下发控制发电机所挂接的高压侧母线电压设定值到电厂AVC，而不是机端电压或者发电机无功出力，这样做主要是为子使主站和子站之间界面分割清晰，保证即使与主站之间的通道出现问题，子站仍能根据预置曲线独立完成本地控制，从而提高控制的可靠性。文献二方案的主要特点是主站给出电压目标，再由子站实现机组之间无功分配。

上述文献分别按不同方式实现了主站AVC对电厂发电机无功出力的在线调控，文献一主站直控机组无功，机组无功分配计算和执行一致，协调效果明显；文献二主站设定母线电压，与子站安全责任清晰，更易为现场工程师接受。但在实际控制中，电网内电厂间调节速度存在差异，在设定母线电压模式下，调节速度快的电厂抢发无功，导致出现电压满足要求但无功调节失衡问题。

因此，如何考虑实际控制中电厂调节速度差异，防止出现执行环节无功调节失衡，是主站AVC对电厂无功电压进行闭环控制尚待解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是：

在主站对子站安全调控前提下，考虑主站AVC机组无功计算与实际控制中电厂调节速度差异，实现主站AVC计算环节与子站AVC执行环节目标/约束一致，防止区域电网内机组无功调节失衡。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种主站对电厂调控的电压无功主辅双指令控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)主站AVC实时扫描SCADA采集的电网运行状态数据，包括母线电压、机组无功、机组有功、开关刀闸状态等，以及相关闭锁信号；

2)主站AVC根据母线和电厂机组的实时运行状态及闭锁信号，进行运行工况决策，自动选择参与计算和控制的电厂与母线；

3)刷新区域电压控制二次规划模型，控制变量为发电机组无功，目标函数为中枢母线电压偏差最小，并计及机组无功出力均衡；

4)通过二次规划算法求解，获得控制变量机组无功增量最优解，主站通过双指令下发对电厂的控制策略，主指令指高压侧母线电压设定值，辅指令指挂接机组无功控制总上限，挂接机组无功控制总下限；即在下发电厂控制指令时，除下发电压期望值外，同时下发机组无功实时控制上/下限值，当给定区域内多电厂多个机组同时启动调节时，在实际控制中可防止调节速度快但控制灵敏度低的机组抢发无功而造成无功调节失衡现象；