[论文]电压无功控制系统项目建议书[编修Ver01版].doc

附件一、编号四川省电力公司科学技术项目建 议 书项目名称：广安电业局AVC系统城区、邻水片区推广应用申请单位广安电业局起止时间：2009年 03 月 至 2009 年 12 月项目负责人：李敏通信地址：广安市金安大道199号邮政编码：638000联系电话：08262986057传 真：08262343757申请日期：2008年9月 04 日简表项目名称电力系统在线电压无功优化协调控制项目负责人姓名李敏单 位广安电业局性别男年 龄36专业电力系统自动化职 称高级项目分类技术攻关新技术开 发新产品试 制技术引进消化吸收应用理论基础研究软科学研 究推 广项目组人 数7其中高级职称4中级职称2研究生2初级职称2协作单位协作形式 申请金额(万元)97研究起止年月2009年03月至2009年12月其中资 助97自 筹项目内容、意义和预期成果摘要项目内容通过开发的图形化软件平台，可以将地区电网的网络拓扑结构图形化输入并存储于数据库当中，通过输入设备参数与SCADA系统接口得到的实时运行参数及约束条件，进一步由软件自动计算全网优化无功潮流，并计算得到变压器分接头档位、电容器投切组数。计算定值可以作为调度员或者运行人员的参考，也可以通过信道下发给现场VQC装置，最终由VQC装置动作实现地区电网全网的电压/无功优化控制。具体内容是：使用者可以通过图形化软件平台输入地区电网的网络接线与网络参数。开关状态和实时潮流数据从SCADA系统接口得到并存储于本地数据库，在此基础上对地区电网无功潮流进行优化计算并考虑电网运行的实际约束条件，得到全网的优化潮流分布。鉴于无功电源设备功率调节的离散性，进一步结合整数规划计算，得到变压器分接头、电容器投切组数的整定值。调度人员和运行人员可以参考整定值操作VQC装置，也可以直接由本软件系统通过通信通道下发给布置于设备现场的VQC装置。最终由VQC装置动作，调节地区电网无功潮流，实现地区电网电压（无功）控制的目的。广安电业局2008年已完成了广安地调、华蓥县调的AVC系统。本期完成广安县调、邻水县调部分。项目意义近年来，随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，无论在工业生产还是居民生活，都引进了各种各样的高科技精密电子设备，这些设备对电能质量提出了极高的要求，同时，地区电网跟外界的联系越来越密切，网络规模越来越大，系统的安全稳定运行变得尤为重要。作为电能质量的一个重要因素，电压质量也是系统安全运行的关键，而影响电压质量的因素主要在于无功潮流分布。因此，对地区电网实现电压/无功控制意义十分重大。目前，很多地区电网控制电压都是实行无功的就地补偿，即在无功控制点（变电站、发电厂等）根据当地的运行情况对变压器分接头进行调节和无功设备的投切。单从就地平衡的技术角度看，这种做法是可取的。然而，电力系统是一个相互联系、相互影响的系统，一个节点状态的变化将会影响到其它节点状态的变化，甚至给系统带来极大的扰动，从而导致一系列故障的发生以致系统崩溃。所以，如果单纯从一个或一部分节点来考虑电压/无功控制是不科学的，带有很大的危险性。为了保证各节点的电压水平，同时不对系统造成潜在的威胁，地区电网的电压控制必须从整个地区电网来考虑，采用一种合适的数学算法，在优化计算过程当中把全网络的所有相关节点都考虑进去。优化后得到的整定值可以作为调度运行人员的参考，也可以通过通道下达到现场VQC装置中，最终由VQC动作调节系统电压，使得系统电压能够维持一种正常的运行状态，实现电压/无功控制。同时使得全网有功网损达到最小，提高了电力企业的经济效益。预期成果 开发应用图形化软件平台。利用图形化软件平台进行地区电网网络拓扑的输入，交互性好，并易于改动电网拓扑结构。设备参数输入方便灵活。 软件采用模块化开发，内置多种优化算法，算法快速、准确、稳定。软件适应能力强。 从全网水平上改善地区电网电压，同时实现无功潮流分布最优和有功损耗最小的效果。 提高全网的电压质量，提高电网的安全稳定运行水平，提高企业的经济效益和社会效益。 一、本研究项目的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究项目应阐述学术思想，立论根据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）电能质量的重要指标之一就是电压质量。由于电力系统是一个复杂的动态系统，各节点电压是动态变化的，保证电压在安全稳定范围内变化是非常重要的，因此研究电压/无功的控制具有重要的理论和现实价值。一般来说电压的变化主要是由电网中无功潮流的分布决定的，无功潮流在网络中的流动本身并不消耗功率，但是会间接造成有功损耗的增加，使得电网运行的经济性下降，更为严重的是无功潮流的不合理分布还可能严重影响电压的质量并进一步造成电压稳定问题。因此电压控制的核心是无功潮流的分布问题。目前，很多地区电网控制电压都是实行无功的就地补偿，即在无功控制点（变电站、发电厂等）根据当地的运行情况对变压器分接头进行调节和无功设备的投切。单从就地平衡的技术角度看，这种做法是可取的。然而，电力系统是一个相互联系、相互影响的系统，一个节点状态的变化将会影响到其它节点状态的变化，甚至给系统带来极大的扰动，从而导致一系列故障的发生以致系统崩溃。所以，如果单纯从一个或一部分节点来考虑无功优化补偿是不科学的，带有很大的危险性。为了保证各节点的电压水平，同时不对系统造成潜在的威胁，地区电网的电压控制必须从整个地区电网来考虑。采用一种合适的数学算法，在优化计算过程当中把全网络的所有相关节点都考虑进去。从而得到全网的电压控制方案。综合来看，电压控制的目的是在保证节点电压运行在正常范围内的前提下，实现无功潮流的优化分布并进一步实现网络有功损耗最小，提高电网运行的经济性。由其完成电压/无功控制，实现电压的控制。最终实现了电压水平合理、无功潮流分布最优、有功损耗最小的技术经济目标。 综上所述，地区电网电压/无功控制系统的实现，可以在保证全网各节点电压合理的基础上，实现无功潮流的最优分布，并达到全网有功损耗最小的目标。可以提高企业的经济效益和社会效益。由于本课题的实现方式的通用性，项目具有重大推广价值。二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和提供的形式及其依托工程，应用该成果的单位落实情况和可能应用的其它工程或单位及效益。） 本项目研究的内容主要有：1、 件平台技术的研究：包括软件编程技术、数据库技术、通信技术。2、 图形化网络拓扑建模技术的研究：包括图形化实现技术、拓扑分析理论技术3、 优化算法研究：包括目标函数、等式约束条件、不等式约束条件的确立，各种优化算法的理论及实现方式。4、 潮流计算方法研究：包括牛顿法和PQ分解法等。5、 稀疏矩阵技术的研究：包括稀疏矩阵的存储、因子表的形成和应用、节点编号顺序的优化等。6、 整数规划方法研究：包括分支定界法、0-1规划等方法。7、 编码理论的研究：包括抗干扰编码方式的研究和实现。8、 SCADA接口问题的研究：主要研究与SCADA系统的数据接口问题。 其中优化算法的研究和整数规划算法的研究是重点要研究解决的问题。 预期成果：1、 现地区电网全网的电压/无功控制，避免出现电压稳定问题，提高企业的安全社会效益。2、实现地区电网全网无功最优分布。3、实现地区电网全网有功损耗最小，提高企业的经济效益。 推广内容，由于本项目在研究实现阶段都考虑了通用性，平台性，采用了模块化设计思想，因此本项目可以在地区电网整体推广。 三、拟采取的研究方法和技术路线从全网的角度出发，利用软件编程技术，研究开发图形化建模平台，可以使得用户方便地通过图形操作输入编辑电网的主接线。形成主接线图后，系统自动识别元件的连接情况并形成网络拓扑。输入网络元件原始参数，由系统自动进行参数计算。运用数据库技术将网络拓扑与系统参数存储与数据库当中，为后期运算提供数据支撑。研究与SCADA系统的接口问题，将SCADA数据转存至本系统数据库。根据系统分析，提出无功潮流最优分布的目标函数，并考虑到节点功率平衡、支路传输功率、变压器分接头档位、电容器组数、变压器滑档闭锁、电容器缺相闭锁、节点电压幅值等约束条件，研究非线性规划、二次规划、混合规划、线性规划等多种优化算法。考虑到对计算速度和性能的要求，重点研究线性规划算法的内点算法。并着重研究让寻优过程始终在可行域内的具体方法。最终本系统实现了电压/无功的控制。实现了电压水平合理、无功潮流分布最优、有功损耗最小的技术经济目标。四、工作总体安排和年度进度序号时间段内 容12009.03-2009.04合同签订、技术细节讨论。22009.042009.08项目实施62008.09项目验收、投入正式运行。五、实现本项目预期目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其它渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）1、 软件编程技术、数据库技术、通信技术已经有一定储备。2、 潮流计算已经具备一定基础3、 2008年AVC系统已经实施。4、 广安电业局2007年经过广安电业局无功整治，到08年底广安所有变电站拥有电压无功装置。六、研究项目组成人员情况序号姓名年龄职务职称专业本项目中分工投入项目工作总月数工作单位1李敏总工高级广安电业局2刘斌生技部主任高级广安电业局3王惊雷调度中心主任高级广安电业局4丁可明生产技术部副主任中级广安电业局5郭光路生产技术部科技专责初级广安电业局6何学文生产技术部无功专责中级广安电业局7王龙箭调度中心方式科科长高级广安电业局8隆晓聪调度中心自动化科副科长初级广安电业局8910七、项目经费预算单位：万元科目金 额申请资助自 筹备 注（一）直接费用1.人员费（1）研究机构人员费（2）临时工工资152.设备及软件费（1）购置40（2）试制303.业务费（1）材料费1.0（2）资料费2.0（3）外协测试试验及加工费4.0（4）会议费4.0（5）差旅费2.04.其他直接费用（二）间接费用1.现有仪器设备使用费2.直接管理费用3.其他间接费用（三）协作研究支出协作支出1合 计98注：与项目有关的前期研究(包括阶段性成果)支出的各项经费不列入本项目预算； 八、合作单位意见（对合作研究内容、参加人员及保证研究试验等签署具体意见） 单位（公章） 年 月 日 单位（公章） 年 月 日 单