地区电网无功优化闭环控制系统的设计与实现

摘要

电力系统及其电力企业管理运行的基本目标是安全、优质、经济地向用户提供电能。电压质量是衡量电能质量的重要指标之一，它对电力系统稳定运行、降低线路损耗、保证工业和农业生产安全、提高产品质量、降低用电单耗等都有直接影响。为了保证电压质量，变电站要随时根据负荷波动调节电压和无功参数，这些调节措施又反过来对电网的稳定和经济运行产生影响，比如功率因数过低、网损过大等，因此要在电压质量和电网经济运行之间寻找平衡点，对电网的电压和无功进行优化控制。 如果单凭人工对电网电压无功进行判断操作和干预，既增加值班员的负担，又难以保证调节的合理性。目前广泛应用的基于九区图原理的变电站VQC装置虽然能保证本站电压和功率因数合格，但是不能有效处理全网范围内的无功优化问题。随着电网规模的扩大和负荷的增加，全网无功优化协调越来越受重视，全网无功优化控制系统的实现成为必然。与此同时，我国地区电网运行的自动化水平有了很大提高，调度自动化系统SCADA/EMS得到普及，具有较高的可靠性和稳定性，“四遥”功能日趋完善，加之计算机技术迅猛发展，这些都为基于计算机软件模块的电压无功优化自动控制系统的开发和应用奠定了基础的技术条件。利用计算机强大的数据存储和分析计算功能，借助调度自动化系统的基础条件，通过软件实现电网的电压无功实时闭环控制，是当前的研究热点。 本文所研制开发的电压无功优化闭环控制系统AVC就是对地区电网无功优化闭环控制的一次探索性的尝试。它的目标是在电网安全稳定运行的前提下，保证电压和功率合格，并尽可能降低网损。AVC基于混杂控制思想，满足电力系统高电压水平下无功分层分区优化平衡原则，通过构建多种控制模式使得各种控制模式在空间和时间上协调配合，有效实现预期控制目标。它基于图模库一体化的OPEN-2000平台，直接获取SCADA实时数据和PAS网络拓扑，通过分析计算直接将控制指令发到FES前置机下发执行，实现真正的闭环控制。系统设计时考虑了足够有效的运行安全措施，保证自动控制安全可靠，拓展了SCADA功能，是EMS高级应用软件向自动控制方向的拓展。通过现场测试，AVC系统控制安全可靠，具有良好的经济效益，有效减轻运行人员的劳动强度。

目录

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第一章绪论

1.1、课题的研究背景、目的和意义

1.2、国内外无功优化的研究现状和发展

1.2.1、无功优化的研究现状

1.2.2、无功优化控制系统的发展概况

1.3、系统支撑平台OPEN-2000简介

1.3.1、体系结构

1.3.2、技术重点

1.3.3、实时数据库

1.3.4、人机界面

1.3.5、SCADA简介

1.3.6、网络建模

1.3.7、与EMS的一体化设计

1.4、AVC闭环控制系统的开发思路

1.5、本论文的主要工作

第二章地区电网闭环控制系统的相关算法

2.1、无功优化平衡原则

2.2、快速解耦法

2.3、灵敏度分析

2.4、九区图原理

2.5、超短期负荷预测

第三章地区电网闭环控制系统技术方案

3.1、AVC的基本原理和总的控制方案

3.2、AVC的控制目标

3.3、区域协调的二级控制模式

3.4、控制策略

3.4.1、自动拓扑分区

3.4.2、建模与数据源

3.4.3、全网电压优化调节

3.4.4、全网无功优化控制

3.4.5、全网关口功率控制

3.4.6、全网自动协调控制

3.5、安全策略

3.6、AVC系统的控制特点

第四章地区电网闭环控制系统的实现

4.1、AVC软件体系结构

4.2、AVC软件实现

4.2.1、主流程

4.2.2、主要函数介绍

4.3、AVC基本功能

4.4、AVC系统的进程配置

第五章地区电网闭环控制系统现场应用情况分析

5.1、常州现场应用环境概述

5.2、AVC系统生成

5.2.1、AVC控制界面

5.2.2、AVC遥控接口测试

5.3、现场控制效果分析

5.4、结论

第六章地区电网闭环控制系统发展动向

6.1、算法拓展——多智能体算法的应用

6.2、接口拓展——增加与省网的接口

6.3、界面拓展——画面更加人性化

6.4、其它的拓展方向

6.5、小结

参考文献

已发表论文

致谢