基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法

摘要

本发明公开了基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法，涉及配电网领域，具体包括以下步骤：步骤1：本地三级协调控制器采集本地协调控制系统的运行情况和监测数据进行采集；步骤2：区域内每个本地三级协调控制器将本地的运行情况和监测数据上报给区间系统协调控制器；步骤3：区间协调系统的区间系统协调控制器进行优化调度控制；通过上述方式，本发明通过系统协调优化控制，以最经济最高效的方式提升电压指标。

说明书

技术领域

本发明属于配电网领域，具体为基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法。

背景技术

电网关于电能质量治理遵循谁污染谁治理的原则，倡导就地治理，避免电能质量问题因线路长距离传输，造成了电能质量问题的污染扩大，加剧电能质量问题产生的影响和危害，造成的线路损耗等经济性损失。

电能质量问题产生的因素又是多方面的。例如“低电压”问题虽说是电压质量问题，但是其背景原因是多种多样:线路参数过大，线路电压降增大（供电距离远、供电线路阻抗大、负荷大），以及电能质量问题造成了线路损耗的增大（三相不平衡、无功、谐波）等等，需要不同治理节点的治理设备联控联调，进一步发挥各监控治理节点效益最大化，才能有效管控，提高电压质量；往往问题产生也不是一种因素造成的，亦无法通过单纯一种治理手段能取得良好的效果；配电网负荷电力消耗具有规律性、随机性和波动性的特点，所以配电网的电能质量问题亦具有复杂性，另外由于电能质量治理投资成本因素制约，电能质量治理设备容量不可能按照供电功率需求满容量配置，或者由于负荷的冲击性，在较小时间内需求有较大的容量，一般配置按照覆盖大多数时间段容量需求的治理容量，对于一个系统中，通过联控联调，可以充分调度尚有输出能力的治理单元，达到系统治理目标。

因此，迫切需要基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：本地三级协调控制器采集本地协调控制系统的运行情况和监测数据进行采集；

步骤2：区域内每个本地三级协调控制器将本地的运行情况和监测数据上报给区间系统协调控制器；

步骤3：区间协调系统的区间系统协调控制器进行优化调度控制。

更进一步的，区间系统协调控制器与本地三级协调控制器之间，以及本地三级协调控制器与各执行元件之间均采用无线微功率数据传输通讯或者4G/5G等通讯方式。

更进一步的，所述优化调度控制包括本地三级协调治理控制和区间协调治理控制。

更进一步的，所述本地三级协调治理控制包括三相不平衡、无功、谐波三级协调治理和第一电压三级协调治理。

更进一步的，所述三相不平衡、无功、谐波协调控制治理具体步骤如下：

（1）、线路1～n个分布式电能质量治理装置，分别将各单元数据上传至本地三级协调控制器；

（2）、低压线路1～m个换相开关组三相不平衡调节单元，分别将各单元数据上传至本地三级协调控制器；

（3）、本地三级协调控制器检测低压台区首端用电数据，并提取出主要的电能质量指标，电能质量指标主要包括不平衡度、功率因数、谐波，以及电压；

（4）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，满足跳转至步骤（1）；

（5）、根据1～m个换相开关组三相不平衡调理单元，进行三相不平衡调节调节；

（6）、根据1～n个分布式电能质量治理装置，进行电能质量优化治理；

（7）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，满足跳转至步骤（1）；

（8）、将1～n个分布式电能质量治理装置，根据各治理单元输出容量将其分类成满容量输出组以及欠容量输出组，同时基于在低压线路上的安装位置，调控欠容量输出组使其输出增大，且增大的输出是就近治理单元不足的治理容量，基于系统损耗最优的原则，在调整各欠容量输出组时，避免远距离支撑，造成系统线损增大；

（9）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足指标，满足则跳转至步骤1；

（10）、启动台区智能综合配电箱，进行电能质量指标优化治理。

更进一步的，所述第一电压三级协调治理具体步骤如下：

（1）、低压线路n个分布式电能质量治理装置将数据上传至本地三级协调控制器；

（2）、本地三级协调控制器根据电压数据判断电压数据是否满足，满足则跳转至步骤（1）；

（3）、调控分布式电能质量治理装置无功输出，进一步提升电压，综合无功输出容量不宜超过系统需求无功容量的10%；

（4）、本地三级协调控制器根据电压数据判断电压数据是否满足，满足则跳转至步骤（1）；

（5）、本地三级协调控制器调控有载调压变压器，调节电压偏差范围为15%，首端电压不超过合格电压上限，线路电压最低值不低于合格电压的下限值。

更进一步的，所述区间协调治理控制包括无功、谐波三级协调治理和第二电压三级协调治理，且区间协调治理控制的第二电压三级协调治理与本地三级协调治理控制的第一电压三级协调治理相同。

更进一步的，所述无功、谐波三级协调治理具体步骤如下：

（1）、区域内各本地三级协调控制器将电压、功率因数数据传输至区间系统协调控制器；

（2）、判断电压是否合格，不合格跳转至步骤（3），合格跳转至步骤（4）；

（3）、基于蚁群算法，寻找最优调控路线以及策略；

（4）、判断变电站功率因数是否合格，合格跳转至步骤（1），否则跳转至步骤（3）；

（5）、最优调控路线以及策略输送至本地协调控制器。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

本发明区域协调的配电网无功电压自组织协调控制，实时检测区域配电网电压无功各项电能质量指标，由区间系统协调控制器与本地三级协调控制器对台区电压无功治理设备进行运行控制，已达到区域配电网电压无功最优控制，提高供电可靠性和供电质量；根据区域运行监测数据，主要是区域低压台区的电压数据，基于蚁群算法，寻找最优调度策略，充分调度区域内电压无功控制单元，在实现区域供电可靠性和供电质量的前提下，使得区域内配电网线损最优，通过系统协调优化控制，以最经济最高效的方式提升电压指标。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的本地协调控制系统图。

图2为本发明的区间协调系统图。

图3为本发明的三相不平衡、无功、谐波协调控制治理流程图。

图4为本发明的第一电压三级协调治理流程图。

图5为本发明的区间协调治理流程图。

具体实施方式

为了更加清楚地描述本发明的思想，技术方案和优点，具体实施方式通过实施例和附图来表明。显然地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1和2所示，基于区域协调的配电网无功电压自组织协调控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：本地三级协调控制器采集本地协调控制系统的运行情况和监测数据进行采集；

步骤2：区域内每个本地三级协调控制器将本地的运行情况和监测数据上报给区间系统协调控制器；

步骤3：区间协调系统的区间系统协调控制器进行优化调度控制。

区间系统协调控制器与本地三级协调控制器之间，以及本地三级协调控制器与各执行元件之间均采用无线微功率数据传输通讯或者4G/5G等通讯方式。

所述优化调度控制包括本地三级协调治理控制和区间协调治理控制。

所述本地三级协调治理控制包括三相不平衡、无功、谐波三级协调治理和第一电压三级协调治理。

如图3所示，所述三相不平衡、无功、谐波协调控制治理具体步骤如下：

（1）、线路1～n个分布式电能质量治理装置，分别将各单元数据上传至本地三级协调控制器；

（2）、低压线路1～m个换相开关组三相不平衡调节单元，分别将各单元数据上传至本地三级协调控制器；

（3）、本地三级协调控制器检测低压台区首端用电数据，并提取出主要的电能质量指标，电能质量指标主要包括不平衡度、功率因数、谐波，以及电压；

（4）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，满足跳转至步骤（1）；

（5）、根据1～m个换相开关组三相不平衡调理单元，进行三相不平衡调节调节；

（6）、根据1～n个分布式电能质量治理装置，进行电能质量优化治理；

（7）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足要求，满足跳转至步骤（1）；

（8）、将1～n个分布式电能质量治理装置，根据各治理单元输出容量将其分类成满容量输出组以及欠容量输出组，同时基于在低压线路上的安装位置，调控欠容量输出组使其输出增大，且增大的输出是就近治理单元不足的治理容量，基于系统损耗最优的原则，在调整各欠容量输出组时，避免远距离支撑，造成系统线损增大；

（9）、本地三级协调控制器判断系统侧各电能质量指标是否满足指标，满足则跳转至步骤1；

（10）、启动台区智能综合配电箱，进行电能质量指标优化治理。

如图4所示，所述第一电压三级协调治理具体步骤如下：

（1）、低压线路n个分布式电能质量治理装置将数据上传至本地三级协调控制器；

（2）、本地三级协调控制器根据电压数据判断电压数据是否满足，满足则跳转至步骤（1）；

（3）、调控分布式电能质量治理装置无功输出，进一步提升电压，综合无功输出容量不宜超过系统需求无功容量的10%；

（4）、本地三级协调控制器根据电压数据判断电压数据是否满足，满足则跳转至步骤（1）；

（5）、本地三级协调控制器调控有载调压变压器，调节电压偏差范围为15%，首端电压不超过合格电压上限，线路电压最低值不低于合格电压的下限值。

如图5所示，所述区间协调治理控制包括无功、谐波三级协调治理和第二电压三级协调治理，且区间协调治理控制的第二电压三级协调治理与本地三级协调治理控制的第一电压三级协调治理相同。

所述无功、谐波三级协调治理具体步骤如下：

（1）、区域内各本地三级协调控制器将电压、功率因数数据传输至区间系统协调控制器；

（2）、判断电压是否合格，不合格跳转至步骤（3），合格跳转至步骤（4）；

（3）、基于蚁群算法，寻找最优调控路线以及策略；

（4）、判断变电站功率因数是否合格，合格跳转至步骤（1），否则跳转至步骤（3）；

（5）、最优调控路线以及策略输送至本地协调控制器。

本地协调控制系统功能实现方法：

变压器自身无功，由本地的第二级的低压综合配电柜进行补偿，此部分补偿容量由本地三级协调控制器调度控制；

在低压线路针对无功、三相不平衡、谐波等电能质量问题，采用换相开关/分布式电能质量综合治理/换相开关+分布式电能质量综合治理，在以上调节治理过程中，系统线损最优为前提，尽可能避免负载端调节容量不足，由上游调节治理单元再补充调节的现象，从而达到了电能质量最优，线损最优的双优目标；

低压综合配电柜集中综合治理，在线路调节治理，尚存在欠缺的电能质量治理目标，由本地三级协调控制器对JP柜调度，增大补偿输出，消除目标问题，对于JP柜的电能质量治理配置进行差异化调度控制。

通过以上步骤仍然存在电压不合格的问题，调节有载调压变压器进行电压调节，以实现电压达到合格电压范围，通过多级协调控制器，对本地各级治理单元进行优化控制，提升系统电压质量。

通过以上调节，依然存在的电压无功问题，由本地三级协调控制器向上级区间系统协调控制器请求调度支撑，同时增大本地的无功电压输出容量，但增加的容量不超过本地无功容量的10%；

对于区间协调调度控制需要输出支撑，优先从第二级（JP柜）进行调度输出，若第二级容量不足，则采用就近原则进行输出支撑，以达到区间调度控制和电压无功优化控制。

区间协调系统功能实现方法：

区间系统协调控制器与本地三级协调控制器，实时检测区域配电网电压无功各项电能质量指标，由区间系统协调控制器调度本地三级协调控制器对台区电压无功治理设备进行运行控制，已达到区域配电网电压无功最优控制，提高供电可靠性和供电质量；

根据区域运行监测数据，主要是区域低压台区的电压数据，基于蚁群算法，寻找最优调度策略，充分调度区域内电压无功控制单元，在实现区域供电可靠性和供电质量的前提下，使得区域内配电网线损最优，通过系统协调优化控制，以最经济最高效的方式提升电压指标；

基于线损最优，应用蚁群算法，确定最优路线以及调度容量，另外结合区域内台区运行情况和待输出能力确定最优方案。

本发明区域协调的配电网无功电压自组织协调控制，实时检测区域配电网电压无功各项电能质量指标，由区间系统协调控制器与本地三级协调控制器对台区电压无功治理设备进行运行控制，已达到区域配电网电压无功最优控制，提高供电可靠性和供电质量。根据区域运行监测数据，主要是区域低压台区的电压数据，基于蚁群算法，寻找最优调度策略，充分调度区域内电压无功控制单元，在实现区域供电可靠性和供电质量的前提下，使得区域内配电网线损最优，通过系统协调优化控制，以最经济最高效的方式提升电压指标。

上述所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。