一種無功智能調節的輸電系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種無功智能調節的輸電系統，該無功智能調節的輸電系統可通過對輸電線路和SVC設備一并監測，并以此為信息源動態智能調節無功補償，從而實現平滑并網點功率和電壓，維持提高輸電線路的經濟運行。
【專利說明】一種無功智能調節的輸電系統 所屬技術領域
[0001] 本發明涉一種無功智能調節的輸電系統。
【背景技術】
[0002] 隨著我國電力系統裝備水平不斷發展和戰略需要，長距離、大范圍、高電壓的超高 壓和特高壓輸電系統已逐步形成。在高壓輸電系統中，當出現短路或者斷路、負荷快速波動 造成電壓瞬間降低的情況時，電力補償設備應當迅速向輸電系統提供一定容量的無功支撐 以便幫助輸電系統電壓的恢復，減輕由于電壓問題造成發電機解列失控，用電設備損壞的 現象。
[0003] 無功功率補償是電力系統中應用無功功率調節措施改善輸電系統無功功率分布 和電壓水平，從而降低地區輸電系統間損耗和輸變電線路功率損耗的方法。因此，電力系統 中無功功率補償設備及裝置有著極其重要的作用，優化配置補償設備及裝置，不但可以減 少輸電系統損耗，提高供電質量，還能有效解決系統電壓波動和諧波的問題。
[0004] 大輸電系統的自動電壓控制的核心是輸電系統的無功優化計算。無功優化是最優 潮流中的一項典型問題。傳統的大輸電系統自動電壓控制是在給定的潮流斷面下，即系統 的網絡拓撲和參數、負荷的有功和無功、發電機有功出力認為固定時，在滿足系統運行設備 投運條件和系統狀態參數運行范圍的情況下，對發電機機端電壓、無功補償設備投退及可 調變壓器的檔位調節，以此改變系統的無功分布，從而減少系統的網損。
[0005] 大規模動態無功補償設備若無合理的協調控制策略，則系統電壓波動時設備可能 同時動作導致電壓過調，其次若設備動作不恰當則會導致多次動作而調壓效果也不明顯， 因此制定多站間多套動態無功補償設備之間的協調控制策略具有重要意義。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種無功智能調節的輸電系統，該無功智能調節的輸電系統可通過對 輸電線路和SVC設備一并監測，并以此為信息源動態智能調節無功補償，從而實現平滑并網 點功率和電壓，維持提高輸電線路的經濟運行。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供一種無功智能調節的輸電系統，該輸電系統包括：
[0008] 輸電線路，用于傳輸電能，該輸電線路為多個；
[0009] 無功智能調節裝置，該無功智能調節裝置包括：
[0010] SVC設備，用于為輸電線路提供無功功率，以維持并網點電壓的穩定，該SVC設備為 多個，并與所述輸電線路 對應；
[0011]以及閥式可控高抗及分級式可控高抗，同樣用于為輸電線路提供無功功率，閥式 可控高抗及分級式可控高抗為多個，并與所述輸電線路一一對應；
[0012] 并網裝置，用于實現無功智能調節裝置和輸電線路之間在并網點的并網運行，該 并網裝置與所述輸電線路 對應；
[0013] 和監控裝置；
[0014] 該監控裝置包括：
[0015] 獲取模塊、檢測模塊、控制模塊和用于所述各模塊通信的通信總線；
[0016] 所述獲取模塊，用于接收所述輸電系統調度中心下發的電壓指令，并從所述電壓 指令中提取各并網點電壓期望值；
[0017] 所述檢測模塊，用于實時檢測個并網點的實際電壓值；
[0018] 所述控制模塊，用于控制輸電系統的擾動類型，并用于控制所述無功智能調節裝 置，根據所述各并網點的電壓期望值與實際電壓的電壓偏差值A U，對輸電線路進行無功智 能調節。
[0019] 優選的，所述控制模塊若判斷擾動類型為電機失速擾動或發電機脫網故障引起的 輸電系統擾動，則根據受擾動的輸電線路的所述并網點的電壓偏差值A U對所述無功智能 調節裝置進行控制。
[0020] 優選的，根據受擾動的輸電線路的電壓偏差值AU對所述無功智能調節裝置進行 控制的方式如下：
[0021] 若I AU|彡I AU1I，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電壓調節動作并獲取所述 SVC設備的發出無功Q，若I Δυ|< I AU1I，則結束操作，其中，當I Δυ|》I AU1^QSSOWQmax 時，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行兩級電壓調節動作；
[0022] 若I AUl彡I AU3I，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行全部電壓調節動作； [0023] I AU|彡I AU4I，則無功智能調節裝置中分級式可控高抗進行全部電壓調節動作； [0024] 其中，Δ U1為所述SVC設備電壓調節動作死區，Δ U2為通道上閥式可控高抗兩級電 壓調節動作死區，A U3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，△ U4為通道上分級式 可控高抗全部電壓調節動作死區，Δ山< Δ U2< Δ U3< Δ U4，Q_X為所述SVC設備自身容量。 [0025]優選的，所述控制模塊判斷所述擾動類型為通道交流線路故障引起的輸電系統擾 動，則根據輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差值A Umax對所述無功智能調節 裝置進行控制。
[0026]優選的，所述輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差值AUmax的計算公 式為：
[0027]
[0028] 其中，Ui為輸電系統中第i個輸電線路的實際電壓，If i為輸電系統中第i個輸電線 路的電壓期望值，△ Ui為輸電系統中第i個輸電線路的電壓偏差值，i e [I，n]。
[0029] 優選的，所述根據輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差值A Umax對所 述無功智能調節裝置進行控制的方式為：
[0030] 若I AUmaxI多I ΔΙΛΙ且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電壓調 節動作，若I Δ Umax I < I Δ I/ i I，則結束操作；
[0031] 若I AUmaxI彡I AlT21且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行 兩級電壓調節動作；
[0032] 若I AUmaxI彡I AlT31且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行 全部電壓調節動作；
[0033] 若I AUmaxI彡I AlT4I且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中分級式可控高抗進 行全部電壓調節動作；
[0034] 其中，X為正整數，AlT1為所述SVC設備電壓調節動作死區，AlT2為通道上閥式可 控高抗兩級電壓調節動作死區，A IT 3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，Δ 1/4 為通道上分級式可控高抗全部電壓調節動作死區，A I/ Δ 1/ 2< Δ IT 3< Δ 1/ 4。
[0035]優選的，所述SVC設備的主電路為三相三橋臂的逆變電路，由6個電力電子器件和 直流側電容組成。
[0036] 優選的，所述SVC設備采用電壓空間矢量的調制方式，為了便于在α_β坐標系上直 接控制，減少切換開關時造成的電壓波動，控制SVC輸出電壓矢量在正六邊形的內切圓中， 內切圓半徑戈
ud。表示SVC的直流側電容電壓。
[0037] 本發明具有如下優點：（1)可通過對輸電線路和無功智能調節裝置一并監測，及時 發現并網點電壓波動值，并以此為信息源動態無功功率，從而實現并網點電壓穩定；（2)針 對并網點電壓預設運行區間，對應不同的控制模式，協助輸電系統調度中心共同完成對輸 電線路的控制，協調控制各個輸電線路的無功出力，在減少無功儲備的基礎上，保證電壓保 持穩定，提高地區電壓水平。
【附圖說明】
[0038]圖1示出了本發明的一種無功智能調節的輸電系統的框圖；
[0039] 圖2示出了一種無功智能調節的輸電系統的運行方法流程圖。
【具體實施方式】
[0040] 圖1示出了本發明的一種無功智能調節的輸電系統10,該輸電系統包括：
[0041] 輸電線路14,用于傳輸電能，該輸電線路為多個；
[0042] 無功智能調節裝置12,該無功智能調節裝置12包括：
[0043] SVC設備121，用于為輸電線路14提供無功功率，以維持并網點電壓的穩定，該SVC 設備121為多個，并與所述輸電線路14 對應；
[0044]以及閥式可控高抗122及分級式可控高抗123,同樣用于為輸電線路14提供無功功 率，閥式可控高抗122及分級式可控高抗123為多個，并與所述輸電線路14一一對應；
[0045]并網裝置13,用于實現無功智能調節裝置12和輸電線路14之間在并網點的并網運 行，該并網裝置與所述輸電線路14一一對應；
[0046] 和監控裝置11;
[0047] 該監控裝置11包括：
[0048] 獲取模塊112、檢測模塊113、控制模塊114和用于所述各模塊通信的通信總線111;
[0049] 所述獲取模塊112,用于接收所述輸電系統調度中心下發的電壓指令，并從所述電 壓指令中提取各并網點電壓期望值；
[0050] 所述檢測模塊113,用于實時檢測個并網點的實際電壓值；
[0051] 所述控制模塊114,用于控制輸電系統10的擾動類型，并用于控制所述無功智能調 節裝置12,根據所述各并網點的電壓期望值與實際電壓的電壓偏差值AU，對輸電線路14進 行無功智能調節。
[0052] 優選的，所述控制模塊114若判斷擾動類型為電機失速擾動或發電機脫網故障引 起的輸電系統10擾動，則根據受擾動的輸電線路14的所述并網點的電壓偏差值AU對所述 無功智能調節裝置12進行控制。
[0053] 優選的，根據受擾動的輸電線路14的電壓偏差值AU對所述無功智能調節裝置12 進行控制的方式如下：
[0054] 若I AU|彡I AU1I，則無功智能調節裝置12中SVC設備121進行電壓調節動作并獲 取所述SVC設備121的發出無功Q，若I AU|< I AU11，則結束操作，其中，當I Δ U|彡I AU11且Q 多80%Qmax時，則無功智能調節裝置12中閥式可控高抗122進行兩級電壓調節動作；
[0055] 若I AU|彡I AU3I，則無功智能調節裝置12中閥式可控高抗122進行全部電壓調節 動作；
[0056] I Δυ|彡I AU4I，則無功智能調節裝置12中分級式可控高抗123進行全部電壓調節 動作；
[0057] 其中，AU1為所述SVC設備121電壓調節動作死區，AU2為通道上閥式可控高抗122 兩級電壓調節動作死區，A U3為通道上閥式可控高抗122全部電壓調節動作死區，△ U4為通 道上分級式可控高抗123全部電壓調節動作死區，AU1S AU2< AU3< AU4，Qmax為所述SVC 設備121自身容量。
[0058]優選的，所述控制模塊114判斷所述擾動類型為通道交流線路故障引起的輸電系 統10擾動，則根據輸電系統10中電壓偏差最大的輸電線路14的電壓偏差值△ umadi所述無 功智能調節裝置12進行控制。
[0059] 優選的，所述輸電系統10中電壓偏差最大的輸電線路14的電壓偏差值Δ Um a x的計 算公式為：
[0060]
[0061] 其中，Ui為輸電系統10中第i個輸電線路14的實際電壓，ITi為輸電系統10中第i個 輸電線路14的電壓期望值，A Ui為輸電系統中第i個輸電線路14的電壓偏差值，i e [I，n]。
[0062] 優選的，所述根據輸電系統10中電壓偏差最大的輸電線路14的電壓偏差值Δ Umax 對所述無功智能調節裝置12進行控制的方式為：
[0063] 若I AlWl彡I AlT11且持續X秒以上，則無功智能調節裝置12中SVC設備121進行 電壓調節動作，若I A Umax I < I △ I/ i I，則結束操作；
[0064] 若I AUmaxI多I AlT2I且持續X秒以上，則無功智能調節裝置12中閥式可控高抗122 進行兩級電壓調節動作；
[0065] 若I AUmaxI多I AlT3I且持續X秒以上，則無功智能調節裝置12中閥式可控高抗122 進行全部電壓調節動作；
[0066] 若I AUmaxI彡I AlT4I且持續X秒以上，則無功智能調節裝置12中分級式可控高抗 123進行全部電壓調節動作；
[0067] 其中，X為正整數，AlT1為所述SVC設備121電壓調節動作死區，AUS為通道上閥式 可控高抗122兩級電壓調節動作死區，△ IT 3為通道上閥式可控高抗122全部電壓調節動作 死區，Δ IT 4為通道上分級式可控高抗123全部電壓調節動作死區，Δ IT K Δ IT 2< Δ IT 3< AU74o
[0068] 優選的，所述SVC設備121的主電路為三相三橋臂的逆變電路，由6個電力電子器件 和直流側電容組成。
[0069] 優選的，所述SVC設備121采用電壓空間矢量的調制方式，為了便于在α-β坐標系上 直接控制，減少切換開關時造成的電壓波動，控制SVC輸出電壓矢量在正六邊形的內切圓 中，內切圓半徑為
W。表示SVC的直流側電容電壓。
[0070] 參見附圖2,本發明的一種無功智能調節的輸電系統的運行方法包括如下步驟：
[0071] si.監控裝置獲取模塊實時獲取輸電系統調度中心下發的電壓指令，并從電壓指 令中提取各輸電線路的電壓期望值；
[0072] S2.監控裝置確定輸電線路的擾動模式，若所述輸電系統的擾動類型為電機失速 擾動或電機脫網故障引起的輸電系統擾動，則執行步驟S3,若所述輸電系統擾動類型為通 道交流線路故障引起的輸電系統擾動，則執行步驟S4;
[0073] S3.如果所述控制模塊若判斷擾動類型為電機失速擾動或發電機脫網故障引起的 輸電系統擾動，則根據受擾動的輸電線路的所述并網點的電壓偏差值A U對所述無功智能 調節裝置進行控制；
[0074] S4.所述控制模塊判斷所述擾動類型為通道交流線路故障引起的輸電系統擾動， 則根據輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差值A Umax對所述無功智能調節裝置 進行控制。
[0075] 優選的，在步驟S3中，包括如下子步驟：
[0076] S31.若I AU|彡I AU1I，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電壓調節動作并獲取 所述SVC設備的發出無功Q，若I AU| < I AU1I，則結束操作，其中，當I AU|彡I AU11且Q彡 80%Qmax時，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行兩級電壓調節動作并執行S32;
[0077] S32.若I AU|彡I AU3I，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行全部電壓調節 動作并執行S33;
[0078] S33. I Δ U|彡I AU4I，則無功智能調節裝置中分級式可控高抗進行全部電壓調節 動作并執行S34;
[0079] 其中，Δ U1為所述SVC設備電壓調節動作死區，Δ U2為通道上閥式可控高抗兩級電 壓調節動作死區，A U3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，△ U4為通道上分級式 可控高抗全部電壓調節動作死區，Δ山< Δ U2< Δ U3< Δ U4，Q_X為所述SVC設備自身容量。
[0080]優選的，在所述步驟S4中，所述輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差 值A Umax的計算公式為：
[0081 ]其中，Ui為輸電系統中第i個輸電線路的實際電壓，If i為輸電系統中第i個輸電線 路的電壓期望值，△ Ui為輸電系統中第i個輸電線路的電壓偏差值，i e [I，n]。
[0082]優選的，在步驟S4中，包括如下子步驟：
[0083] S41.若I AUmaxI多I AlT11且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電 壓調節動作，若I A UmaxI < I Δ IT I，則結束操作;若I Δ UmaxI彡I ΔIT 21且持續X秒以上，則無 功智能調節裝置中閥式可控高抗進行兩級電壓調節動作并執行步驟S42;
[0084] S42.若I AUmax|彡I AlT31且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗 進行全部電壓調節動作并執行步驟S43;
[0085] S43.若I AUmax|彡I AlT4 I且持續x秒以上，則無功智能調節裝置中分級式可控高 抗進行全部電壓調節動作并執行步驟S44;
[0086] 其中，X為正整數，AlT1為所述SVC設備電壓調節動作死區，AlT2為通道上閥式可 控高抗兩級電壓調節動作死區，A IT 3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，Δ 1/4 為通道上分級式可控高抗全部電壓調節動作死區，A I/ Δ 1/ 2< Δ IT 3< Δ 1/ 4。
[0087]優選的，所述SVC設備的主電路為三相三橋臂的逆變電路，由6個電力電子器件和 直流側電容組成，所述SVC設備采用電壓空間矢量的調制方式，為了便于在α-β坐標系上直 接控制，減少切換開關時造成的電壓波動，控制SVC輸出電壓矢量在正六邊形的內切圓中， 內切圓半徑為~/2，/ ud。表示SVC的直流側電容電壓。
[0088]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當 視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種無功智能調節的輸電系統，該輸電系統包括： 輸電線路，用于傳輸電能，該輸電線路為多個； 無功智能調節裝置，該無功智能調節裝置包括： SVC設備，用于為輸電線路提供無功功率，以維持并網點電壓的穩定，該SVC設備為多 個，并與所述輸電線路 對應； 以及閥式可控高抗及分級式可控高抗，同樣用于為輸電線路提供無功功率，閥式可控 高抗及分級式可控高抗為多個，并與所述輸電線路一一對應； 并網裝置，用于實現無功智能調節裝置和輸電線路之間在并網點的并網運行，該并網 裝置與所述輸電線路一一對應； 和監控裝置； 該監控裝置包括： 獲取模塊、檢測模塊、控制模塊和用于所述各模塊通信的通信總線； 所述獲取模塊，用于接收所述輸電系統調度中心下發的電壓指令，并從所述電壓指令 中提取各并網點電壓期望值； 所述檢測模塊，用于實時檢測個并網點的實際電壓值； 所述控制模塊，用于控制輸電系統的擾動類型，并用于控制所述無功智能調節裝置，根 據所述各并網點的電壓期望值與實際電壓的電壓偏差值A U，對輸電線路進行無功智能調 To2. 如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制模塊若判斷擾動類型為電機失速擾 動或發電機脫網故障引起的輸電系統擾動，則根據受擾動的輸電線路的所述并網點的電壓 偏差值△ U對所述無功智能調節裝置進行控制。3. 如權利要求2所述的系統，其特征在于，根據受擾動的輸電線路的電壓偏差值△ U對 所述無功智能調節裝置進行控制的方式如下： 若| AU|彡| ΔΙ^Ι，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電壓調節動作并獲取所述SVC設 備的發出無功Q，若I Au|<| AUi|，則結束操作，其中，當I Δυ|彡I AUi|且Q彡80%QmaJt，則 無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行兩級電壓調節動作； 若| Δ u I彡I Δ u31，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行全部電壓調節動作； Δυ|彡I Δυ4|，則無功智能調節裝置中分級式可控高抗進行全部電壓調節動作； 其中，△山為所述SVC設備電壓調節動作死區，△ U2為通道上閥式可控高抗兩級電壓調 節動作死區，A u3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，△ U4為通道上分級式可控 高抗全部電壓調節動作死區，Δ山< Δ U2< Δ U3< Δ U4，Q_X為所述SVC設備自身容量。4. 如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述控制模塊判斷所述擾動類型為通道交流 線路故障引起的輸電系統擾動，則根據輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的電壓偏差值 Δ Umax對所述無功智能調節裝置進行控制。5. 如權利要求4所述的系統，其特征在于，所述輸電系統中電壓偏差最大的輸電線路的 電壓偏差值Δ Umax的計算公式為：其中，Ui為輸電系統中第i個輸電線路的實際電壓，if i為輸電系統中第i個輸電線路的 電壓期望值，△ Ui為輸電系統中第i個輸電線路的電壓偏差值，i e [1，n]。6. 如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述根據輸電系統中電壓偏差最大的輸電線 路的電壓偏差值AUmax對所述無功智能調節裝置進行控制的方式為： 若| Δ Umax |彡| Δ IT i |且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中SVC設備進行電壓調節動 作，若| A Umax | < | Δ 1/ i |，則結束操作； 若| Δ Umax |彡| Δ IT 21且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行兩級電 壓調節動作； 若I Δ umaxI彡| Δ IT 31且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中閥式可控高抗進行全部電 壓調節動作； 若| AUmax|彡I ΔΙΤ4|且持續X秒以上，則無功智能調節裝置中分級式可控高抗進行全部 電壓調節動作； 其中，X為正整數，Δ IT i為所述SVC設備電壓調節動作死區，Δ IT 2為通道上閥式可控高 抗兩級電壓調節動作死區，A 1/ 3為通道上閥式可控高抗全部電壓調節動作死區，△ 1/ 4為通 道上分級式可控高抗全部電壓調節動作死區，Δ 1/ Δ 1/ 2< Δ IT 3< Δ 1/ 4。7. 如權利要求1-6中任一所述的系統，其特征在于，所述SVC設備的主電路為三相三橋 臂的逆變電路，由6個電力電子器件和直流側電容組成。8. 如權利要求7中任一所述的系統，其特征在于，所述SVC設備采用電壓空間矢量的調 制方式，為了便于在α_β坐標系上直接控制，減少切換開關時造成的電壓波動，控制SVC輸出 電壓矢量在正六邊形的內切圓中，內切圓半徑為ud。表示SVC的直流側電容電壓。
【文檔編號】H02J3/38GK106058879SQ201610422158
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】靖新宇
【申請人】成都欣維保科技有限責任公司