[发明专利]一种由自动电压控制引起输电网有功损耗降低的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由自动电压控制引起输电网有功损耗降低的计算方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。

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。

电力网在输送和分配电能的过程中，由于输电设备存在着电阻，在电流流过时，就会产生一定数量的有功功率损耗，在给定的时段(日、月、季、年)内，各电网设备中所消耗的全部有功电量称为网损电量，一般包括线路设备所消耗的有功电量和变压器设备所消耗的有功电量，可以统称为支路消耗的有功电量。AVC系统的一个主要控制目标，就是在保证电压合格的同时最大地降低有功损耗。AVC系统投入闭环控制后，可以降低电网的有功损耗，从而取得非常显著的效益，而对由AVC系统引起的输电网有功损耗降低的数值进行计算和分析，也是评价AVC运行质量和系统水平的重要手段。

电网有功损耗的计算方式，可以分为统计损耗和理论损耗二类。统计损耗是根据电能表指示数计算出来的，依赖于电能表计的数据采集，受表计布点和采集数据实时性等约束，难以用于进行在线的分析。理论损耗是根据的电网结构参数和运行参数，运用电工原理和电学中的理论，将输电网模型中所包含各输电设备的电压、电流以及对应的损耗计算出来，这样计算得到的损耗称之为理论损耗，整个输电网的理论损耗即为计算模型内包含的全部电气设备的理论损耗之和。理论损耗计算可以在线进行，其实时性高，不受电表布点和采集的限制，可用于实时的输电网网损分析和计算。李旭阳、邢波在《实时理论线损计算分析系统的实现》（电力信息化，2007年，第5卷第10期，63-65页）中说明了根据电网潮流计算得到的设备有功潮流值计算ΔP_ij的方法，给出了一种在线理论网损计算的应用方法。

上文涉及到电网的实时潮流计算，何仰赞、温增银等在《电力系统分析（第三版）》（华中科技大学出版社，2002年）中进行了论述，潮流计算是根据输电网拓扑结构、一次设备的电气参数、电厂发电机的有功功率和无功功率、等值负荷的有功功率和无功功率、断路器和隔离闸刀的分合状态以及低压电容器或低压电抗器的投切状态来计算输电网各设备的有功功率、无功功率的数值计算程序。

在AVC系统投入闭环运行后，其处于连续闭环控制的状态中，每轮控制策略均以上轮控制策略执行后的电网状态为基础，因此由AVC引起的输电网有功损耗降低的数值是在连续时间上积累的结果，进行准确计算比较困难。同时AVC投入闭环控制后，不可能随意将AVC退出闭环控制来进行对比分析。因此对闭环控制的AVC系统实际引起的输电网有功损耗降低的定量分析一直是个难点。而另一方面，AVC投入闭环运行后，由于发电机和无功设备配备等原因，可能导致AVC效果难以完全发挥。运行维护人员需要结合AVC闭环控制产生的有功损耗降低的定量计算结果，对影响AVC运行的各种因素进行分析并给出改进的建议，随着目前国内各级输电网AVC系统广泛应用，由AVC引起输电网有功损耗降低的定量计算分析要求日益迫切，在这方面目前国内外尚未看到相关的计算方法或研究成果。

发明内容