[发明专利]变电站内无功设备对变压器绕组无功功率影响的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站内无功设备对变压器绕组无功功率影响的计算方法，特别涉及一种在变电站电压自动控制过程中变电站内无功设备对变压器绕组无功功率影响的计算方法，属于电力系统中电压自动控制技术领域。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是电力系统最重要的自动控制系统之一。其中变电站的自动电压控制能力与效果直接影响了电力系统自动电压控制的整体控制结果。变电站里均配有一定容量的离散无功设备(电容器，电抗器)来完成自动电压控制的目标。但由于变电站均配有多台电容器，电抗器，且在选择投入或切除具体某台电容器或电抗器时，需考虑投入(切除)不同的电容电抗器对不同母线电压的效果不同，且每台电容器，电抗器都有不同的动作时间，动作次数的限制，以及投入(切除)无功设备的相关顺序约束等。

现有的变电站控制系统中在接到需投入(切除)电容电抗器的控制要求后，利用传统经验来决定具体由哪台无功设备来执行控制任务，缺乏量化，可靠的决策标准，难以满足复杂，特殊情况下的控制要求，并且其固化的评判标准不具备应对在不同控制策略下，对离散无功设备的各项性能指标的不同要求。

变电站内投入(切除)电容电抗器应具有如下原则：设备操作后，通过计算该设备对母线的电压灵敏度，可以算出投入(切除)该设备后，各条母线的电压变化量，所投入(切除)的设备应使母线电压越线数减少或消除电压越线现象；优先选择对受控母线的无功影响大，即灵敏度大的设备；优先投入(切除)越线母线上的无功设备。在考虑变压器功率因数越限策略时，根据设备对变电站内变压器绕组无功灵敏度，可以算出投入(切除)该设备后，各绕组首端无功变化量，所投入(切除)的设备应使变压器功率因越限数减少或消除功率因数越限现象，且投入(切除)的设备应满足变电站内变压器绕组无功倒送阀值约束的要求；优先选择对受控母线的无功影响大，即灵敏度大的设备。

在上述变电站控制过程中涉及到控制灵敏度的计算。孙宏斌，张伯明，相年德在《准稳态的灵敏度分析方法》(中国电机工程学报，1999年4月V19N4，pp.9-13)中提出了准稳态灵敏度方法，与常规的静态的灵敏度分析方法不同，准稳态灵敏度方法考虑了电力系统准稳态的物理响应，计及系统控制前后新旧稳态间的总变化，有效提高了灵敏度分析的精度。该方法基于电力系统的PQ解耦模型，当发电机安装有自动电压调节器(AVR)时，可认为该发电机节点为PV节点；而当发电机装有自动无功功率调节(AQR)或自动功率因数调节(APFR)时，可认为该发电机节点与普通负荷节点相同均为PQ节点。此外，将负荷电压静特性考虑成节点电压的一次或二次曲线。这样所建立的潮流模型就自然地将这些准稳态的物理响应加以考虑，从而基于潮流模型计算出的灵敏度即为准稳态的灵敏度。

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的数据，计算母线的电压、各元件的功率及网损，并对电网各处的运行状态进行评估。再根据计算得到的数据对电网系统的运行进行监测和优化，从而提高供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以评估当前系统中母线的电压、支路的功率等参数是否超限；如果出现异常，就应采取措施，调整运行方式。

极坐标下的电网潮流方程可以表示为：

其中，其中V_i为母线i电压的幅值，θ_i为母线i电压的相角，V_j为母线j电压的幅值，θ_j为母线j电压的相角，I表示通过支路与母线i连接的母线j的集合；g_ij为连接母线i和母线j的支路的电导，b_ij为支路的电纳。P_Gi为母线i上的有功发电，P_Di为母线i上的有功负荷，Q_Gi为母线i的无功发电，Q_Di为母线i上的无功负荷。

从上述潮流方式可以进一步得到支路潮流计算表达式如下：

其中P_ij为连接母线i及其相邻的母线j的支路上流动的有功潮流，P_ij表示从母线i流向母线j的潮流，P_ji表示从母线j流向母线j的潮流；支路包括连接母线的线路或变电站内变压器绕组。Q_ij为支路无功潮流，y_c表示线路的半导纳。