[發明專利]基于三維區圖策略控制變壓器運行的裝置及方法

無效

• 申請號: 201110300966.3
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102354998A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 孫秋野;張化光;王連智;楊珺;劉振偉;馬大中;劉鑫蕊;梁雪
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26;H02P13/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于電力系統變壓器控制技術領域，特別涉及一種基于三維區圖策略控制變壓器運行的裝置及方法。

背景技術

隨著電力工業的快速發展，電網規模不斷擴大，電力負荷迅速增長，導致社會對供電質量以及可靠性要求不斷提高，電力系統的電壓是衡量電能質量的一項重要指標，如果電壓波動過大，不僅會影響電氣設備的效率和壽命，甚至還會引起電壓崩潰而造成大面積停電的嚴重事故；變壓器是電力系統中一種重要的電力設備，其不僅總臺數多于發電設備，而且總容量也遠遠大于發電機的總容量以及電動機的總容量，這也直接導致其損耗占到整個電力系統總電能損耗的30％左右，因此變壓器的運行狀況將直接影響到電力系統的運行經濟性，而低功率因數更影響線路及變壓器的經濟運行，對于節能降耗、提高電力設備的供電能力極為不利，為了保證電網的平穩經濟運行，在改善電能質量、提高功率因數、降低能量損耗的同時，必須對變壓器的運行方式進行優化。

常見的平面區圖法主要包括九區圖法及其改進及五區圖法，所述的9區圖法是變電站電壓綜合控制的基本方法，是典型的電壓、功率因數雙參數控制策略，它根據固定的電壓和功率因數的上下限將電壓-無功平面分成9個區域，如圖1所示，圖中縱坐標為變壓器低壓側電壓U，橫坐標為變壓器高壓側功率因數U_H為電壓上限，U_L為電壓下限，為功率因數下限，為功率因數上限，它們分別將縱、橫坐標分為三段：對于縱坐標，高于U_H，電壓超上限，低于U_L，電壓超下限；對于橫坐標，高于功率因數高于上限，低于功率因數低于下限，9區圖的控制目標就是使電壓和功率因數均控制在上、下限之間，也即9區的范圍，如果出現電壓和功率因數不能同時滿足要求的情況，則優先保證電壓合格。

除傳統9區圖外，許多研究人員對傳統九區圖進行了一些改進研究，現常用的一些改進區圖法有11區圖法、15區圖法和17區圖法等；

所述的11區圖法的平面區域圖如圖2所示，它基本上類似于傳統九圖法，只是在原2區和6區各增加了一個子區以防止設備振蕩、頻繁操作的現象，根據該控制策略，當運行狀態位于8區時，按傳統9區圖法控制策略，應先調整變壓器分接頭升壓，若變壓器分接頭已調至最高檔時，則投電容器；此時運行狀態將位于9區或20區，從而無需再進行調節；若變壓器的分接頭不是位于最高檔，則運行狀態在變壓器分接頭升檔后進行20區，然后按先升變壓器分接頭檔位，再切除電容進行調節，使運行狀態先進入2區，然后再到達9區，由此可見，該控制策略可以有效地消除設備的振蕩、頻繁操作；

15區圖法的平面區域圖如圖3所示，其與傳統九區圖的區別在于在電壓的上、下限之間增加了兩條虛線，圖3中的虛線表示臨界參數，虛線之間表示電壓合格區，虛線兩側表示電壓死區，所述的臨界參數可以根據需要進行設置，與傳統九區圖相比，15區圖增加了6個控制區，控制范圍更加精確，設備操作次數也相對減少；

17區圖法的平面區域圖如圖4所示，17區圖法的控制策略采用自動整定時，自適應于系統的接線方式，此時，根據系統的要求，可以分為五種方式進行：只考慮電壓、只考慮無功、電壓優先、無功優先和綜合考慮，不同的區域需要采用不同的控制策略，一般而言，變電站首要考慮的是電壓優先，然后再考慮無功。

5區圖的控制理論是一種控制對象與傳統九區圖完全不同的電壓無功綜合控制(VQC)原理，它是基于動作效果預算的、以操作優劣距離為判據、面向VQC裝置實施操作動作的原理，如圖5所示。

任何一種VQC裝置根據操作動作性質的不同，可以將其動作分為5類：

●不動作；

●升變壓器檔位；

●降變壓器檔位；

●投入電容器；

●切除電容器；

根據所給的控制目標，同時考慮閉鎖約束條件，尋找所述5種操作動作中最優的一個作為最終的執行操作，因而形成了直接以裝置動作為控制對象，面向操作動作的控制思想，因此，五區圖的控制策略的控制精度、控制效果要比九區圖控制策略好些；

將所述的5種操作在U-Q所形成的平面上對當前工作狀態所處位置進行矢量化，可以得到如圖6所示的矢量圖。

前面所述的均為考慮電壓-功率因數(無功)平面的雙參數控制策略，但在變電站的實際運行中，還有一個重要的參數——變壓器的運行狀況沒有考慮在內，因此，可能會出現一系列的問題，如：

(1)某個變電站中有多臺變壓器，在電壓和功率因數都滿足條件的時候，不知選擇何種運行方式以使變電站的運行方式最優；