一种根据考核评估结果进行站配协调的电压无功调节方法

摘要

本发明涉及一种根据考核评估结果进行站配协调的电压无功调节方法，首先，根据变电站与配电网的电压无功状态信息判断变电站与配电网是否分别满足预设的考核要求；然后，根据变电站与配电网的考核评估结果执行预设的站配协调控制策略。本发明所述的方法只采集配电网内部分设备的电压无功状态信息，通过灵敏度计算就能够准确地判断变电站和配电网的运行状态并进行相应的控制，实时采集和运算的数据量小，计算速度快，采集和控制设备的安装成本与运行维护成本较小，实用性强，便于推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统变电站与配电网协调控制技术领域，更具体地说，涉及一种根据考核评估结果进行站配协调的电压无功调节方法。

背景技术

目前，电力系统终端110kV(或35kV)变电站内及其下级配电网内安装的电压无功调控设备的调控判据仅根据安装点处的实时测量数据进行独立控制，变电站内主变的分接头档位的调节仅根据变电站出线侧的实测电压进行判断，站内无功补偿设备的投切仅根据变电站进线侧的无功功率(或功率因数)进行判断，配网内的中低压无功补偿设备仅根据该设备的就地无功需求进行投切。终端变电站与其下级配网之间没有进行相互的全网协调控制，往往出现变电站出线侧电压、进线侧功率因数处于合格区间范围内，配网内电压无功调节手段已用尽而配变电压仍越限的情况，或者配网内配变电压处于合格区间范围内，变电站调节手段已用尽而站内电压无功仍越限的情况，或者变电站与配网均满足电压无功考核要求，但配电网的网损较高，还可以进一步降低网损的情况。

此时，需要变电站及其下级配电网充分挖掘各自的调节能力，实施变电站及其下级配电网的自动协助调整，通过全网调节使变电站及其下级配电网最大程度地满足考核要求，同时降低网损，由此提出实施“站配协调”控制来研究与探索进一步挖掘终端变电站及其下级配电网运行控制调节潜力的手段。

现有的变电站与其下级配电网协调控制的方法，如2011年第01期《农村电气化》中“变电站、线路、配变电压三级联调”一文，公开的方法是：首先，实时采集配变台区低压用户电压、配变电压无功状态、调压器电压、主变电压无功状态，以及变电站、线路和配变的电压无功控制设备状态信息；其次，按照低压用户、配变、调压器、主变的顺序由下级到上级分析电压是否越限，由上级到下级调节电压控制设备使越限处电压合格；然后，按照主变、线路、配变的顺序由上级到下级分析无功是否越限，由下级到上级调节无功控制设备使越限处无功功率合格。

但是该方法的主要缺点是：

1)该方法只体现了当低压用户越限时，可以通过调节变电站、线路以及配变的电压无功调节设备以改善低压用户电压，但没有体现变电站电压无功越限而又无法调节时，如何通过调节配网中的电压无功设备以改善变电站的电压无功状态，以及没有体现变电站与配网的电压无功均不越限时，如何达到进一步减小网损的方法；

2)该方法首先对电压状态进行判断和调节，待电压调节完成后，再对无功状态进行判断和调节，但实际电力系统中电压与无功有着相互耦合的联系，不能分开调节；

3)该方法需要实时测量整个配电网的低压用户电压、配变电压无功状态、调压器电压、主变电压无功状态，以及变电站、线路和所有配变的电压无功控制设备状态信息，对于配电网来说，其测量装置与控制装置的安装数量相当庞大，带来的安装成本与运行维护成本均较大，对于实际大型配电网并不普遍适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够较大程度地提高终端变电站的出线侧电压合格率和进线侧功率因数合格率，提高配电网内配变低压侧的电压合格率，以及大幅度地降低配电网网损；并具有普遍适用性的根据考核评估结果进行站配协调的电压无功调节方法。

本发明的技术方案如下：

一种根据考核评估结果进行站配协调的电压无功调节方法，首先，根据变电站与配电网的电压无功状态信息判断变电站与配电网是否分别满足预设的考核要求；然后，根据变电站与配电网的考核评估结果执行预设的站配协调控制策略。

作为优选，变电站与配电网的考核评估结果包括：

变电站满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准；

变电站满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准；

变电站不满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准；

变电站不满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准。

作为优选，当变电站不满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准时，调控遵循的原则是：首先通过调节变电站内电压无功设备满足变电站电压无功考核要求，然后通过调节配电网无功补偿设备满足配电网电压考核要求，如果变电站或配电网仍不满足考核要求，则进行相互协调控制。

作为优选，首先，通过调节变电站内电压无功设备满足变电站电压无功考核要求；然后，执行变电站满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准时的控制策略；如果变电站内电压无功设备再次不满足变电站电压无功考核要求，则计算馈线内各区域的实时无功需求，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低或最高配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入或切除，满足配变低压侧的电压考核要求；如果经过上述调节后，配电网满足电压考核标准，而变电站不满足电压无功考核标准，则执行配电网满足电压考核标准，变电站不满足电压无功考核标准的控制策略，否则，终止调节过程。

作为优选，当变电站满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准时，首先计算馈线内各区域的实时无功需求；

如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据历史潮流信息，计算馈线内低压无功补偿设备所在位置处注入无功对实测配变处电压的灵敏度系数，实时检测配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压，找到越限的配变的低压侧电压中最小值或最大值对应的配变，根据馈线内各区域的实时无功需求，按照低压无功补偿设备处注入无功对该配变处电压的灵敏度系数，由大到小的顺序进行投入，或由小到大的顺序进行切除；配网内无功补偿设备满足配变低压侧的电压考核要求，同时变电站内电压无功始终满足考核要求。

作为优选，当变电站不满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准时，变电站的主变出线侧电压与站内进线侧无功的情况及控制策略如下：

当主变出线侧电压越上限或越下限，而站内进线侧无功无越限时，首先调整主变出线侧电压到正常范围，否则，切除或投入站内无功补偿设备；如果站内电压无功调节手段已用尽而主变出线侧电压仍越上限或越下限，则调节配电网无功补偿设备，切除或投入配网内注入无功对主变低压侧电压的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求；

当主变出线侧电压无越限，而站内进线侧无功越上限或越下限时，首先投入或切除站内无功补偿设备的无功功率补偿，调节主变高压侧无功到正常范围，如果站内电压无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越上限，则调节配电网无功补偿设备，投入或切除配网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求；

当主变出线侧电压与站内进线侧无功均越上限或越下限，首先调整主变出线侧电压到正常范围，再调节站内进线侧无功，如果主变高压侧无功仍越上限或越下限，则再投入或切除站内无功补偿设备，如果站内电压无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越上限或越下限，则调节配电网无功补偿设备，投入或切除配网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求；

当主变出线侧电压越下限，站内进线侧无功越上限，或者主变出线侧电压越上限，站内进线侧无功越下限时，首先投入或切除站内无功补偿设备的无功功率补偿，调节主变高压侧无功到正常范围，检测主变低压侧电压是否正常，如果主变出线侧电压仍越下限或越上限，则调整主变出线侧电压到正常范围；如果投入或切除站内无功补偿设备后，主变高压侧无功仍越上限或越下限，站内电压无功调节设备无法再进行调节，则调整配电网无功补偿设备，投入或切除配电网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。

作为优选，当变电站满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准时，首先计算馈线内各区域的实时无功需求，然后按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对网损的灵敏度系数，由大到小的顺序进行投入，或由小到大的顺序进行切除；在满足变电站和配电网的电压无功考核要求的前提下，同时满足馈线内各区域的实时无功需求，减小配电网网损。

作为优选，通过广域测量信息系统，实时采集变电站及其下级配电网内部分设备的电压无功状态信息，包括：

配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压信息U_zi；

馈线关口的有功P_g、无功Q_g信息；

主变低压侧和高压侧的电压U_l以及U_h、有功功率P_l以及P_h、无功功率Q_l以及Q_h；

控制设备的投切状态信息，包括配变低压侧无功补偿装置的投入容量Qc_pt，线路无功补偿装置的投入容量Qc_lr，主变分接头档位D，变电站无功补偿装置的投入容量Qc_T。

作为优选，判断变电站及其下级配电网是否满足各自的电压无功考核标准，具体步骤如下：

1)输入变电站及配电网的电压无功考核标准：

输入变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2；输入变电站进线侧功率因数标准包括高峰负荷时功率因数考核标准低谷负荷时功率因数考核标准输入配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2；

2)判断变电站及配电网是否满足电压无功考核标准：

变电站是否满足电压无功考核标准，具体为：主变低压侧电压U_l是否满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2，且主变高压侧功率因数是否满足变电站进线侧功率因数标准

配电网是否满足电压考核标准，具体为：配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi是否满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2的合格率达90％以上。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的方法能够在配电网内配变电压不满足考核要求且配电网无功补偿设备无调节裕度时，通过适当调节变电站内电压无功设备以改善配电网的运行状态，较大程度地提高配电网的电压合格率；能够在变电站内电压或无功越限而站内电压无功设备又调节裕度时，通过适当调节配电网无功补偿设备以改善变电站的运行状态，较大程度地提高变电站的电压合格率以及功率因数合格率；能够在变电站及其下级配电网同时满足电压无功考核要求时，通过适当调节配电网无功补偿设备以改善配电网的运行状态，较大程度地降低配电网网损。

本发明所述的方法只采集配电网内部分设备的电压无功状态信息，通过灵敏度计算就能够准确地判断变电站和配电网的运行状态并进行相应的控制，实时采集和运算的数据量小，计算速度快，采集和控制设备的安装成本与运行维护成本较小，实用性强，便于推广应用。

本发明可广泛应用于电力系统110kV(或35kV)终端变电站与其下级配电网的协调控制，为变电站与其下级配电网综合无功优化分析打下可靠的基础，对于促进我国配电网无功电压运行管理水平和智能配电网相关理论和技术的发展具有重要意义。

附图说明

图1是判断变电站及配电网是否满足电压无功考核标准流程图；

图2是针对第②种情况采取的控制策略；

图3是变电站九区图控制；

图4是针对第③种情况“1”或“5”区域采取的控制策略；

图5是针对第③种情况“3”或“7”区域采取的控制策略；

图6是针对第③种情况“2”或“6”区域采取的控制策略；

图7是针对第③种情况“4”或“8”区域采取的控制策略；

图8是针对第④种情况“1”或“5”区域采取的控制策略；

图9是针对第④种情况“3”或“7”区域采取的控制策略；

图10是针对第④种情况“2”或“6”区域采取的控制策略；

图11是针对第④种情况“4”或“8”区域采取的控制策略。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明所述的一种站配协调的电压无功分布式控制策略设计，首先，根据变电站与配电网的电压无功状态信息判断变电站与配电网是否分别满足预设的考核要求；然后，根据变电站与配电网的考核评估结果执行预设的站配协调控制策略。

所述方法的具体步骤如下：

步骤(1)：实时采集变电站及其下级配电网的状态信息。

通过广域测量信息系统，实时采集变电站及其下级配电网内部分设备的电压无功状态信息，包括配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压信息U_zi，馈线关口的有功P_g、无功Q_g信息，主变低压侧和高压侧的电压U_l以及U_h、有功功率P_l以及P_h、无功功率Q_l以及Q_h；以及控制设备的投切状态信息，包括配变低压侧无功补偿装置的投入容量Qc_pt，线路无功补偿装置的投入容量Qc_lr，主变分接头档位D，变电站无功补偿装置的投入容量Qc_T。

步骤(2)：判断变电站及其下级配电网是否满足电压无功考核标准。

步骤(1)完成后，根据步骤(1)实时采集的电压无功状态数据，判断变电站及其下级配电网是否满足各自的电压无功考核标准，具体步骤如下：

步骤2.1)：输入变电站及配电网的电压无功考核标准。

输入变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2；输入变电站进线侧功率因数标准包括高峰负荷时功率因数考核标准低谷负荷时功率因数考核标准输入配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2。

步骤2.2)：判断变电站及配电网是否满足电压无功考核标准。

步骤2.1)完成后，根据变电站及配电网的电压无功状态信息判断其是否满足各自的考核标准，分为以下四种情况：

第①种情况为，变电站满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2，且主变高压侧功率因数满足变电站进线侧功率因数标准配电网满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2的合格率达90％以上。

第②种情况为，变电站满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2，且主变高压侧功率因数满足变电站进线侧功率因数标准配电网不满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2的合格率低于90％。

第③种情况为，变电站不满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l不满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2，或主变高压侧功率因数不满足变电站进线侧功率因数标准配电网满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2的合格率达90％以上。

第④种情况为，变电站不满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l不满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2，或主变高压侧功率因数不满足变电站进线侧功率因数标准配电网不满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2的合格率低于90％。

具体分析判断流程如图1所示。

步骤(3)：根据考核评估结果采取相应的站配协调控制策略。

步骤(2)完成后，根据变电站及其下级配电网各自的考核评估结果采取相应的站配协调控制策略。首先根据历史典型负荷水平下的潮流状态将配电网进行分区，遵循以杆上无功补偿装置为区域中心、区域之间无功功率流动最少的原则将馈线分为j个区域，通过典型负荷水平下的潮流状态计算出馈线内各区域的无功需求比例系数α_j。通过馈线总无功需求量Q_ai＝(Q_gi+Qc_pi+Qc_li)计算出各区域的实时无功需求Q_aj-Need，计算公式如下：

Q_aj-Need＝Q_a×α_j；

其中：Q_aj-Need为各区域的实时无功需求，Q_a为馈线关口的实时无功功率Q_g与馈线内无功补偿设备投入功率(Qc_pt+Qc_lr)之和，α_j为馈线内各区域的无功需求比例系数。

具体控制策略如下：

步骤3.1)：针对步骤2.2)的第①种情况采取的控制策略。

该情况下，变电站满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准。

首先通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，然后按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对网损的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入，或由小到大的顺序进行切除。在满足变电站和配电网的电压无功考核要求的前提下，尽可能满足馈线内各区域的实时无功需求，以此达到进一步减小配电网网损的目的。

步骤3.2)：针对步骤2.2)的第②种情况采取的控制策略。

该情况下，变电站满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准。

首先通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need。如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据历史潮流信息计算馈线内低压无功补偿设备所在位置处注入无功对实测配变处电压的灵敏度系数：

S_QU＝ΔU_ti/ΔQ_t；

其中：S_QU为i_max×t_max规模的注入无功对电压灵敏度矩阵，ΔQ_t为配变低压侧无功补偿装置的单组容量，ΔU_ti为投入ΔQ_t后实测配变处的电压变化值。

由实测配变处的电压U_zi，找到越限U_zi中最小值(或最大值)对应的配变，根据各区域的实时无功需求Q_aj-Need，按照低压无功补偿设备处注入无功对该配变处电压的灵敏度系数S_QU由大到小的顺序投入(或切除)配网内无功补偿设备，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。同时保证变电站内电压无功始终满足其考核要求。

配电网无功补偿设备进行投切后，如果大量配变的低压侧电压仍越下限，则适当上调主变分接头档位使主变低压侧电压U_l升高；如果大量配变的低压侧电压越上限，则适当下调主变分接头档位使主变低压侧电压U_l降低。变电站调节过程中始终要保证主变电压无功满足考核要求。其具体控制策略如图2所示。

步骤3.3)针对步骤2.2)的第③种情况采取的控制策略。

该情况下，变电站不满足电压无功考核标准，配电网满足电压考核标准。

当变电站不满足电压无功考核标准时，以变电站九区图不同的运行状态进行详细说明。变电站九区图控制如图3所示。

当主变运行于图3中“1”区域时，主变电压越上限而无功无越限情况。首先调整主变分接头档位以达到降压的目的。如果此时主变出线侧电压回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略；如果此时主变低压侧电压仍越上限，则适当切除站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而站内电压仍越上限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当切除配网内注入无功对主变低压侧电压的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图4所示。

当主变运行于图3中“5”区域时，主变电压越下限而无功无越限情况。首先调整主变分接头档位以达到升压的目的。如果此时主变出线侧电压回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略；如果此时主变低压侧电压仍越下限，则适当投入站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而站内电压仍越下限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当投入配网内注入无功对主变低压侧电压的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图4所示。

当主变运行于图3中“3”区域时，主变无功越上限而电压无越限情况。首先适当投入站内无功补偿设备，调节后如果主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略。如果站内无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越上限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当投入配网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图5所示。

当主变运行于图3中“7”区域时，主变无功越下限而电压无越限情况。首先适当切除站内无功补偿设备，调节后如果主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略。如果站内无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越下限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当切除配网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图5所示。

当主变运行于图3中“2”区域时，主变电压和无功同时越上限。首先调整主变分接头档位以降低主变低压侧电压，待电压回归到正常范围内，再调节站内进线侧无功。如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略；如果此时主变高压侧无功仍越上限，则再适当投入站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越上限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当投入配电网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图6所示。

当主变运行于图3中“6”区域时，主变电压和无功同时越下限。首先调整主变分接头档位以升高主变低压侧电压，待电压回归到正常范围内，再调节站内进线侧无功。如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.1)控制策略；如果此时主变高压侧无功仍越下限，则再适当切除站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越下限，则考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当切除配电网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图6所示。

当主变运行于图3中“4”区域时，主变电压越下限，无功功率越上限。首先适当投入站内无功补偿设备，如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则检测主变低压侧电压是否正常，如果主变出线侧电压仍越下限，则适当调节主变分接头档位使电压升高；如果投入站内无功补偿设备后主变高压侧无功仍越上限，则站内电压无功调节设备无法再进行调节，考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当投入配电网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图7所示。

当主变运行于图3中“8”区域时，主变电压越上限，无功功率越下限。首先适当切除站内无功补偿设备，如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则检测主变低压侧电压是否正常，如果主变出线侧电压仍越上限，则适当调节主变分接头档位使电压降低；如果切除站内无功补偿设备后主变高压侧无功仍越下限，则站内电压无功调节设备无法再进行调节，考虑配电网无功补偿设备的协调控制。适当切除配电网内注入无功对馈线关口无功的灵敏度较大位置处的无功补偿装置，同时保证配电网满足电压考核要求。其具体控制策略如图7所示。

步骤3.4)针对步骤2.2)的第④种情况采取的控制策略。

该情况下，变电站不满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准。调控遵循的原则是，如果变电站与配网均不满足电压无功考核要求，则首先通过调节变电站内电压无功设备满足变电站电压无功考核要求，然后通过调节配电网无功补偿设备满足配电网电压考核要求，如果经过上述调节后，变电站或配电网仍不满足考核要求，则进行相互协调控制。

以变电站九区图不同的运行状态进行详细说明。变电站九区图控制如图3所示。

当主变运行于图3中“1”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先调整主变分接头档位以达到降压的目的，如果此时主变低压侧电压回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略；如果此时主变低压侧电压仍越上限，则适当切除站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而主变低压侧电压仍越上限，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足电压考核要求而变电站低压侧电压仍越上限，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图8所示。

当主变运行于图3中“5”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先调整主变分接头档位以达到升压的目的，如果此时主变低压侧电压回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略；如果此时主变低压侧电压仍越下限，则适当投入站内无功补偿设备。如果站内电压无功调节手段已用尽而主变低压侧电压仍越下限，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足电压考核要求而变电站低压侧电压仍越下限，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图8所示。

当主变运行于图3中“3”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先适当投入站内无功补偿设备，如果调节后主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略。如果变电站内无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越上限，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站高压侧无功仍越上限，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图9所示。

当主变运行于图3中“7”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先适当切除站内无功补偿设备，如果调节后主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略。如果变电站内无功调节手段已用尽而主变高压侧无功仍越下限，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站高压侧无功仍越下限，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图9所示。

当主变运行于图3中“2”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先调整主变分接头档位以降低主变低压侧电压，待电压回归到正常范围内，才能调节站内无功补偿设备。如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略；如果此时主变高压侧无功仍越上限，则再适当投入站内无功补偿设备。如果变电站内电压无功调节手段已用尽而变电站仍不满足考核要求，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站仍不满足考核要求，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图10所示。

当主变运行于图3中“6”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先调整主变分接头档位以升高主变低压侧电压，待电压回归到正常范围内，才能调节站内无功补偿设备。如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则转入步骤3.2)控制策略；如果此时主变高压侧无功仍越下限，则再适当切除站内无功补偿设备。如果变电站内电压无功调节手段已用尽而变电站仍不满足考核要求，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程。如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站仍不满足考核要求，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图10所示。

当主变运行于图3中“4”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先适当投入站内无功补偿设备，如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则检测主变低压侧电压是否正常，如果主变出线侧电压仍越下限，则调节主变分接头档位使电压升高，经过调节后如果变电站满足了电压无功考核要求，则转入步骤3.2)控制策略；如果投入站内无功补偿设备后主变高压侧无功仍越上限，则变电站内电压无功调节设备无法再进行调节。如果变电站内电压无功调节手段已用尽而变电站仍不满足考核要求，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程；如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站仍不满足考核要求，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图11所示。

当主变运行于图3中“8”区域，且配网内配变低压侧电压不满足电压考核要求。首先适当切除站内无功补偿设备，如果此时主变高压侧无功回落到正常范围，则检测主变低压侧电压是否正常，如果主变出线侧电压仍越上限，则调节主变分接头档位使电压降低，经过调节后如果变电站满足了电压无功考核要求，则转入步骤3.2)控制策略；如果切除站内无功补偿设备后主变高压侧无功仍越下限，则变电站内电压无功调节设备无法再进行调节。如果变电站内电压无功调节手段已用尽而变电站仍不满足考核要求，则在此基础上对配电网无功补偿设备进行调节。通过公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据实时无功需求Q_aj-Need，按照馈线内无功补偿设备所在位置处注入无功对最低(最高)配变电压处电压的灵敏度系数由大到小的顺序进行投入(切除)，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。如果经过上述调节后，配电网和变电站仍均不满足考核要求，则终止调节过程；如果经过上述调节后，配电网满足考核要求而变电站仍不满足考核要求，则转入步骤3.3)控制策略。其具体控制策略如图11所示。

实施例

我国X地区的变电站与其下级配电网进行站配协调控制的具体步骤如下：

步骤1)、实时采集变电站及其下级配电网的状态信息。

通过广域测量信息系统，实时采集变电站及其下级配电网内部分设备的电压无功状态信息，包括配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压信息U_zi(i＝1,2,…,54)，馈线关口的有功P_g＝4.79MW、无功Q_g＝1.55Mvar信息，主变低压侧和高压侧的电压U_l＝10.35kV以及U_h＝109.56kV、有功功率P_l＝23.20MW以及P_h＝23.28MW、无功功率Q_l＝5.46Mvar以及Q_h＝7.30Mvar；以及控制设备的投切状态信息，包括配变低压侧无功补偿装置的投入容量Qc_pt(t＝1,2,…,23)，线路无功补偿装置的投入容量Qc_lr(r＝1,2)，主变分接头档位D＝10，变电站无功补偿装置的投入容量Qc_T＝600kvar。

步骤2)、判断变电站及其下级配电网是否满足电压无功考核标准。

步骤1)完成后，根据步骤1)实时采集的电压无功状态数据，判断变电站及其下级配电网是否满足各自的电压无功考核标准，具体步骤如下：

步骤2.1)、输入变电站及配电网的电压无功考核标准.

输入变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2(U_T1＝10.0kV,U_T2＝10.7kV)；输入变电站进线侧功率因数标准包括高峰负荷时功率因数考核标准低谷负荷时功率因数考核标准输入配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2(U_p1＝198V,U_p2＝235.4V)。

步骤2.2)判断变电站及配电网是否满足电压无功考核标准。

步骤2.1)完成后，根据变电站及配电网的电压无功状态信息判断其是否满足各自的考核标准，分为以下四种情况：

第①种情况为，变电站满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2(U_T1＝10.0kV,U_T2＝10.7kV)，且主变高压侧功率因数满足变电站进线侧功率因数标准配电网满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi(i＝1,2,…,54)满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2(U_p1＝198V,U_p2＝235.4V)的合格率达90％以上。

第②种情况为，变电站满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2(U_T1＝10.0kV,U_T2＝10.7kV)，且主变高压侧功率因数满足变电站进线侧功率因数标准配电网不满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi(i＝1,2,…,54)满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2(U_p1＝198V,U_p2＝235.4V)的合格率低于90％。

第③种情况为，变电站不满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l不满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2(U_T1＝10.0kV,U_T2＝10.7kV)，或主变高压侧功率因数不满足变电站进线侧功率因数标准配电网满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi(i＝1,2,…,54)满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2(U_p1＝198V,U_p2＝235.4V)的合格率达90％以上。

第④种情况为，变电站不满足电压无功考核标准，即主变低压侧电压U_l不满足变电站出线侧电压考核标准U_T1～U_T2(U_T1＝10.0kV,U_T2＝10.7kV)，或主变高压侧功率因数不满足变电站进线侧功率因数标准配电网不满足电压考核标准，即配电网所有10kV支线首端和末端所在配变和安装有低压无功补偿设备所在配变的低压侧电压U_zi(i＝1,2,…,54)满足配变低压侧220V单相供电电压考核标准U_p1～U_p2(U_p1＝198V,U_p2＝235.4V)的合格率低于90％。

判断结果：变电站满足电压无功考核标准(U_l＝10.35kV满足在U_T1～U_T2之间，满足在之间)，配电网不满足电压考核标准(U_zi(i＝1,2,…,54)满足在U_p1～U_p2的电压合格率为59.26％，低于90％)，属于第②种情况。

步骤3)、根据考核评估结果采取相应的站配协调控制策略。

步骤2)完成后，根据变电站与其下级配电网各自的考核评估结果(步骤2.2)的第②种情况)采取相应的站配协调控制策略(步骤3.2)的控制策略)。首先根据历史典型负荷水平下的潮流状态将配电网进行分区，遵循以杆上无功补偿装置为区域中心、区域之间无功功率流动最少的原则将馈线分为j(＝3)个区域，通过典型负荷水平下的潮流状态计算出馈线内各区域的无功需求比例系数α_j(α₁＝0.509,α₂＝0.301,α₃＝0.190)。具体控制策略如下：

该情况下，变电站满足电压无功考核标准，配电网不满足电压考核标准。

首先按照公式Q_aj-Need＝Q_a×α_j计算馈线内各区域的实时无功需求Q_aj-Need，计算结果为：Q_a＝2150kvar，Q_a1-Need＝1094kvar，Q_a2-Need＝647kvar，Q_a3-Need＝409kvar。

如果馈线内无功补偿设备有调节裕度，则根据历史潮流信息计算馈线内低压无功补偿设备所在位置处注入无功对实测配变处电压的灵敏度系数：S_QU＝ΔU_ti/ΔQ_t；

其中，S_QU为i_max×t_max规模(i＝1,2,…,54；t＝1,2,…,23)的注入无功对电压灵敏度矩阵，ΔQ_t(t＝1,2,…,23)为配变低压侧无功补偿装置的单组容量，ΔU_ti(i＝1,2,…,54)为投入ΔQ_t后实测配变处的电压变化值。

由实测配变处的电压U_zi(i＝1,2,…,54)，找到越限U_zi中最小值(或最大值)对应的配变，根据各区域的实时无功需求Q_aj-Need(j＝1,2,3)，按照低压无功补偿设备处注入无功对该配变处电压的灵敏度系数S_QU由大到小的顺序投入(或切除)配网内无功补偿设备，以最大程度地满足配变低压侧的电压考核要求。同时保证变电站内电压无功始终满足其考核要求。

投入配网内无功补偿设备后，计算结果为：U_l＝10.39kV，U_zi(i＝1,2,…,54)满足U_p1～U_p2的电压合格率为79.63％。

配电网无功补偿设备进行投切后，如果大量配变的低压侧电压仍越下限，则适当上调主变分接头档位使主变低压侧电压U_l升高；如果大量配变的低压侧电压越上限，则适当下调主变分接头档位使主变低压侧电压U_l降低。变电站调节过程中始终要保证主变电压无功满足考核要求。

由于此时配网内大量配变的低压侧电压越下限，将主变分接头档位上调2档后的计算结果为：U_l＝10.67kV，U_zi(i＝1,2,…,54)满足U_p1～U_p2的电压合格率为94.44％。此时变电站与其下级配电网均满足电压无功考核要求，站配协调控制终止。

试验效果

对实施例设计以下仿真算例，验证本发明方法的有效性。

对实施例中的典型负荷日17点时刻进行站配协调控制后，其原始运行状态与控制后运行状态对比结果如下表所示：

表1：我国X地区典型负荷日17点时刻站配协调控制效果

对实施例中的典型负荷日进行站配协调控制后，其原始运行状态与控制后运行状态对比结果如下表所示：

表2：我国X地区典型负荷日站配协调控制效果

从实验结果可知：

本发明能够较大程度地提高变电站出线侧电压合格率与进线侧功率因数合格率，使变电站能够尽量满足其电压无功考核要求；能够较大程度地提高配电网内配变低压侧的电压合格率，且能够大幅度降低配电网的线损，带来巨大的经济效益和社会效益；

本发明方法只采集配电网内部分设备的电压无功状态信息，通过灵敏度计算就能够准确地判断变电站和配电网的运行状态并进行相应的控制，实时采集和运算的数据量小，计算速度快，采集和控制设备的安装成本与运行维护成本较小，实用性强，便于推广应用。

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。