一种220kV变电站分组协调无功控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统的无功运行方法，特别设及一种多个220kV变电站的相互协 调的无功控制方法。
【背景技术】
[0002] 在地区电网的自动电压控制（AVC)中，集中优化控制是一种可W考虑全局无功资 源的方法，经过集中优化控制之后，电网中的无功设备可W协调配合，实现全局的优化运 行。但是，集中优化控制需要对电网进行全局建模，并求解具有多约束、多变量的非线性混 合整数优化问题，在实际电网的应用中，建模和求解的难度比较大，计算时间也难W满足实 时控制的要求。另外，集中优化控制还容易造成设备的频繁投切。
[0003]目前，地区电网采用的无功控制方法一般是独立控制的方法，即根据变电站自身 的运行情况，对变电站内的无功电压调控设备进行控制。VQC是应用较为广泛的独立控制的 电压/无功控制策略，其基本理论为九区图控制理论。九区图控制理论分别将电压、无功功 率分为过低、合格、过高=种状态，由电压、无功功率不同状态的组合形成九个区域，在不同 区域采取相应的变压器档位调节和无功补偿设备投切。独立控制规则简单，容易实现。但 独立控制属于就地控制，不考虑其他变电站的运行情况，无法做到相互协调，不能充分地利 用无功补偿设备。
[0004] 综上所述，现有的协调无功控制方法还需要进一步的改进。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决现有无功优化控制方法控制复杂、无法相互协调的问题， 旨在提供一种220kV变电站分组协调无功控制方法。
[0006] 本发明提出一种220kV变电站分组协调无功控制方法，包括W下步骤：
[0007] (1)获取220kV地区电网的电网参数，包括；220kV变电站数n、220kV变电站内的 无功补偿设备单组容量和数量、220kV变电站220kV母线的S相短路电流、220kV变压器档 位上限和下限、220kV线路两端所连接的变电站、220kV线路的阻抗；
[0008] (2)根据220kV变电站220kV母线的S相短路电流，按从小到大的顺序对220kV变 电站从1到n进行编号；定义k= 1~n;称编号为k的变电站为变电站k;
[0009] (3) AVC控制主站对每个220kV变电站设置关口无功功率允许范围和低压母线电 压允许范围，变电站k的关口无功功率允许范围为[-Qtmsy.k,Qe"y.k] 表不变电站k的 无功补偿设备单组容量的最大值；变电站k的低压母线电压允许范围为[10. 0, 10. 7化V ;
[0010] (4)AVC控制主站将220kV地区电网内的220kV变电站分成多个协调组；
[0011] 妨AVC控制主站则寸间间隔AT为周期，通过SCADA监测每个220kV变电站的无 功电压控制情况，并选择相应的协调策略；at的推荐值为15分钟；所述变电站的无功电 压控制情况包括；变电站关口无功功率允许范围、变电站关口无功功率、变电站低压母线电 压、变压器档位、无功补偿设备的投切状态。
[0012] 上述的220kV变电站分组协调无功控制方法中，所述协调组是指两个变电站形成 的无功设备通过协调策略相互支援的分组，协调组的获取方法如下：
[001引 （l)AVC控制主站建立两个数组，一个数组用来存放未分组的220kV变电站的编 号，用STATION表示，STATION的初始值为{1，2,…，k，…，n};另一个数组用来存放已经分 好的协调组的编号，用GROUP表示，GROUP的初始值为空数组；进入步骤（2);
[0014] 似取STATION中的第一个元素，用a表示；在STATION数组除了a之外的元素所 代表的变电站中，查询是否有变电站与变电站a通过线路直接相连，若有，进入步骤（3);若 没有，进入步骤（4);
[001引 做在STATION数组除了a之外的元素所代表的变电站中，挑选出与变电站a通 过线路直接相连且线路阻抗的模最小的变电站，用b表示该变电站的编号，变电站a和变电 站b形成一组协调组，将{a,W添加到GROUP数组，将a、b从STATION数组中删除，进入步 骤巧）；当两个变电站之间有2条或W上线路时，线路阻抗按并联后的阻抗计算；
[0016] (4)将a从STATION数组中删除，进入步骤妨；
[0017] (5)检查STATION数组是否为空数组，若是，则结束分组；若不是，则返回步骤（2)。
[0018] 因为变电站的编号是根据220kV母线的S相短路电流从小到大的顺序编排的，而 220kV母线的S相短路电流可W表示220kV变电站离电源点的远近，220kV母线的S相短路 电流越小，相对应的220kV变电站离电源点越远。因此，先对编号小的变电站进行分组，可 W优先为离电源点远的变电站提供无功补偿设备相互支援的变电站，从而减少无功功率的 远距离输送。
[0019] 上述的220kV变电站分组协调无功控制方法中，所述协调策略，对变电站k而言， 按W下方法进行：
[0020] (1)在GROUP数组的元素中查找是否有与变电站k组成协调组的变电站，若有，用 1表示与变电站k形成协调组的变电站的编号，进入步骤（2);若没有，进入步骤（10);
[0021] 似判断变电站k的关口无功功率允许范围是否为[-QEmax.k，Q?ax.k]，若是，进入步 骤（3)，若不是，进入步骤（7);
[00巧 做判断变电站k是否关口无功功率小于-Qemax.k且站内所有电容器都已切除且站 内所有电抗器都已投入，若是，说明变电站k感性无功补偿不足，进入步骤（4);若不是，进 入步骤巧）；
[002引 （4)判断变电站1是否有电抗器未投入或有电容器未切除，若是，设置变电站1的 关口无功功率允许范围为[0, 2Q"".i]，驱使变电站1投入电抗器或切除电容器W补偿变电 站k的一部分无功功率，进入步骤（10);若不是，说明变电站1没有多余的感性无功补偿支 援变电站k，进入步骤（10);
[0024] 妨判断变电站k是否关口无功功率大于Qemax.k且站内所有电抗器都已切除且站 内所有电容器都已投入，若是，说明变电站k容性无功补偿不足，进入步骤化）；若不是，进 入步骤（10);
[002引 做判断变电站1是否有电容器未投入或有电抗器未切除，若是，设置变电站1的 关口无功功率允许范围为0]，驱使变电站1投入电容器或切除电抗器W补偿变电 站k的一部分无功功率，进入步骤（10);若不是，说明变电站1没有多余的容性无功补偿支 援变电站k，进入步骤（10);
[0026] (7)判断变电站k的关口无功功率允许范围是否为[-29。",.,，0]，若是，进入步骤 巧）；若不是，进入步骤巧）；
[0027] 做判断变电站1是否关口无功功率大于Qem。。且站内所有电抗器都已切除且站 内所有电容器都已投入，若是，说明变电站1容性无功补偿不足，进入步骤（10);若不是，说 明变电站1不需要变电站k投入电容器或切除电抗器支援，设置变电站k的关口无功功率 允许范围为[-9。。。,.1^，9。">?.^，进入步骤（10);
[00測 （9)判断变电站1是否关口无功功率小于-Qe"x.i且站内所有电容器都已切除且站 内所有电抗器都已投入，若是，说明变电站1感性无功补偿不足，进入步骤（10);若不是，说 明变电站1不需要变电站k投入电抗器或切除电容器支援，设置变电站k的关口无功功率 允许范围为[-9。。。,.1^，9。">?.^，进入步骤（10);
[0029] (10)按照当前AVC常用的九区图策略对变电站k进行控制。
[0030] 上述的220kV变电站分组协调无功控制方法中，所述关口是指区域性电网之间电 力设备资产和经营管理范围的分界处。
[0031] 上述的220kV变电站分组协调无功控制方法中，所述九区图策略，是一种常用的 利用实时监测的变电站低压母线电压和关口无功功率对变电站档位和无功补偿设备进行 控制的策略，其判断依据是基于低压母线电压和关口无功功率的上下限所构成的9个控制 区，当低压母线电压超出允许范围扣min，UmJ或关口无功功率超出允许范围阳m