[发明专利]一种避免交流预想故障集引起电压越限的电压控制方法

说明书

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，涉及一种避免交流预想故障集引起电压越限的电压控制方法。该方法预先设定交流预想故障集，在每个自动电压控制周期到来时，根据电网当前状态进行基态潮流计算，并模拟计算交流预想故障集中每个故障后电网的运行方式，在模拟计算潮流过程中模拟了四种不同类型的预想故障对应的开关刀闸状态设置，从而计算得到故障对全网母线电压的影响，即母线电压对故障的灵敏度，该方法进一步根据母线电压对故障的灵敏度计算全网母线的电压安全域上、下限值，并输入到自动电压控制系统中实现预防控制。采用本方法可避免在发生交流预想故障后电网电压变化造成电压越限，提高了电网的电压运行稳定。

技术领域

本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，涉及一种避免交流预想故障集引起电压越限的电压控制方法。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。

AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。

随着负荷需求不断增长，大容量远距离输电不断增加，电力系统的电压稳定问题日益突出，特别是近年来世界范围内电压失稳事故频频发生，造成巨大经济损失和严重社会影响，在电网连锁故障过程中，故障前电网实际上运行在一个“不合理”、“高风险”、“低裕度”的状态，尽管其满足正常运行的约束条件，但是一旦发生扰动，就失去了N-1后继续维持正常运行的能力。按照电网运行状态的划分，这属于“正常但不安全”。为了保证电网及近区能运行在“正常安全”的状态下，需要建立带电网安全约束条件的优化(SCOPF)模型，保证系统电压在正常情况下和任一预想故障后均能满足安全性的要求。由于故障后的电网在超短的时间内实时控制很难实现，因此预防控制是一个有效解决方法。

电网连锁事故问题的预防控制需要兼顾两个方面，第一是保证正常运行时母线的电压分布在合理范围内；第二是当该区域内发生预想故障后，要保证电压变化量不越限。

在实际电压运行时，若给定的母线越过电压上限或者下限，电网就会面临事故风险。实际运行时，为了电网的安全性，不仅要保证特高压母线在正常运行时不能越限，还要保证基于预想故障后的也不能越限(即N-1的安全性)。若区域内有事故发生，则要保证其它近区母线在事故后也能正常运行，以避免大规模连锁事故的发生。如图1电压安全域示意图所示，给定的母线电压运行范围的上下限，若实际运行时，母线电压不在这一范围内，就有可能发生事故，这两条线的给出可以依据历史数据与运行经验，而根据预想事故后的安全要求，当前电压必须运行在优化后的电压安全域范围内，如图中电压安全域上下限所示，若当前母线电压运行在安全域内，预想事故集中的任一故障发生后，母线电压虽然有所波动，但仍然能够维持在电压上、下限范围内(N-1安全)。而当前母线电压若不运行在安全域内，N-1事故后，该母线电压就有可能越过其上下限，从而导致电网的不安全运行。