多级控制中心无功电压协调控制-V6.0ppt课件

1、；.1多级控制中心无功电压多级控制中心无功电压协调优化控制协调优化控制2011年12月18日 学 生 ：王王 彬彬导 师 ： 教 授；.2目录；.3目录；.4课题研究出发点控制中心控制中心协调控制协调控制；.5上级电网上级电网G 电网互联电网互联 控制分布控制分布 信息局部信息局部 多级控制中心电压控制特点下级电网下级电网GGGGG上级电网上级电网GGG下级电网下级电网GGG；.6存在问题电网互联、控制分布、信息局部电网互联、控制分布、信息局部这三个特点交织在一起，为本课题研究提出了严峻挑战;单控制中心AVC只能根据局部信息进行分析与决策，它所得出的控制策略也仅在有限信息条件有限信息条件下是“

2、最优”的，如果综合考虑全局信息全局信息，这一策略就不是优化不是优化的，甚至不是不是“可行可行”的;已有的单方向协调单方向协调控制模式控制模式利用下级电网的资源帮助上级电网进行调节，而上级电网并不能上级电网并不能获知下级电网的运行需求并帮助其调节帮助其调节。；.7课题研究思路模式研究方法研究应用研究；.8；.9协调优化控制模式分析电网互联信息局部电网互联控制独立双向互动协调优化控制互联电网耦合关系分析强耦合网省协调弱耦合省地协调；.10电网互联与信息局部min(,). . (,)MMMBMuMBMfxxustxxmin(,). . (,)SSSBSuSBSfxxustxx方案1:基于模型拼接的信

3、息交互,min(,)( ,). (,)( ,)(,)( ,)MSMMBMSSBSuuMBMSBSBMBBMBBBSSfxx ufx x ustxxx xh xxyyh x x通讯量大现场条件要求高存在信息冗余(,)(,)BMBBMBBBSShxxyyhxx；.11电网互联与信息局部min(,). . (,)MMMBMuMBMfxxustxxmin(,). . (,)SSSBSuSBSfxxustxx方案2:基于双向协调约束的信息交互通讯量小协调变量：,BBzxy(,)SBSxx (,)(,)BBBSSSBSyhxxxx(,)MBMxx(,)(,)BMBBMMBMhxxyxxBBBRRxxxBB

4、BAAyyyBBBRRyyyBBBAAxxx(,)(,)BMBBMBBBSShxxyyhxx；.12电网互联与控制独立min(,). . (,)MMMBMuMBMfxxustxxmin(,). . (,)SSSBSuSBSfxx ustxx(,)(,)BMBBMBBBSShxxyyhxx上级上级AVC下级下级AVC协调器协调器(,)(,)BMBBMBBBSShxxyyhxx；.13协调器的设计思考两个核心问题: 如何实现协调优化 如何实现协调控制上级上级AVC下级下级AVC协调器协调器；.14协调优化控制模式；.15协调优化模式min(,). . (,)(,)MMMBMBuMBMBBMBMBB

5、BRRfxxuystxxyhxxxxxmin(,). . (,)(,)SSSBSuSBSBBBSSBBBRRfxxustxxyhxxyyy,min(,)(,). . (,)(,)(,)(,)MSMMBMSSBSuuMBMSBSBMBBMBBBSSfxxufxxustxxxxhxxyyhxx集中优化分布协调优化上级给出的协上级给出的协调约束调约束下级给出的协下级给出的协调约束调约束；.16协调控制模式,min. .BBBBBBBBBBYYXXXYxyBBBBAABBBBBRXYRBBBBBRYXRBBBBAAWyySxyWxxSyxstyyyyxxxSyxyyySxyxxxxmin(,). .(

6、,)0MMMMuMMMMMMXUFxust GxuxSumin(,). .(,)0SSSSuSSSSSSXUFxust GxuxSu如何给出协调策略?如何响应协调策略?BBxyBBxyBBMXUxSuBSSYUySu；.17双向协调优化控制信息交互上级上级AVC下级下级AVC协调层协调层无功运行需求电压运行需求电压控制能力无功控制能力协调优化/控制策略协调优化/控制策略执行执行策略策略判断是否协调判断是否协调生成协调决策生成协调决策提出提出约束约束执行执行策略策略提出提出约束约束；.18电网耦合度分析（1）多控制中心协调优化控制问题包括网省和省地两个典型应用场合两场合的本质区别在于电网的耦合关

7、系不同。基于控制中心间的耦合关系分析，可设计出更加实用的协调优化控制方法。各控制中心间的耦合关系指标定义为耦合度指标。；.19电网耦合度分析（2）MMMSSSBVQBVQ MMMSSSVZQVZQ11BBSMMSEQEQBMSEQEQVVZZVZZ:MV:SV上级系统对边界电压的影响系数下级系统对边界电压的影响系数/()/()BMBSBVSVSMSMSVEQEQEQSMMSVEQEQEQVVVZZZZZZ；.20电网耦合度分析（3）/()/()BMBSBVSVSMSMSVEQEQEQSMMSVEQEQEQVVVZZZZZZ1/1/BBBMBSBMSQMQSMSQEQSMQEQQQQVVZZ若则

8、,MSVV,BBMVV 说明关口状态变量（关口电压）主要由上级电网的运行方式决定；同时,MSQQ说明依从变量由下级电网运行方式决定,MSVV若差别不大，在同一数量级，则说明关口状态变量和依从变量由上下级电网运行方式共同决定判定为弱耦合判定为强耦合；.21电网耦合度分析（4）、母线编号上级电压耦合系数下级电压耦合系数BUS-30.9990.001BUS-40.9990.001BUS-70.9980.002BUS-80.9990.001BUS-290.9990.001弱耦合示意；.22电网耦合度分析（5）、母线编号上级电压耦合系数下级电压耦合系数BUS-40.7330.267BUS-80.6180

9、.382BUS-180.7330.267BUS-260.6670.333强耦合示意；.23；.24强耦合下协调电压控制特点、关口无功电压强耦合普遍存在电磁环网具备获取全局大模型的条件；.25电磁环网-广义关口（1）、由于电磁环网的存在，必然有网省关口之间通过省级电网形成环路；而220kV分区解环运行特点使得利用广义关口生成算法可得到多组网省协调关口组(广义关口)；.26电磁环网-广义关口（2）、华东实例2010/10/25华中实例2011/05/21；.27强耦合下协调约束的提出（1）上级系统调节能力minMiBBBiiiuxxx min MiBBBiiiuxxxMMMMMMiiXUiiBBB

10、MMBiiXUiiMMMMiiiiBBBMMBiiYUiixxSuxxxSuxuuuuyySuy上级系统运行需求,min MBiiBBBiiiuyyyy,minMBiiBBBiiiuyyyyMMMMMMBBMiiXUiXYiiBBBMMBBBBiiXUiXYiiMMMMiiiiBBBBMMBiiiYUiixxSuSyxxxSuSyxuuuuyyySuy基于软分区结果进行计算采用广义关口为单元进行计算关口状态变量描述上级能力关口依从变量描述上级需求无功电压强耦合，计算过程中需要考虑上级调节对依从变量的约束计算控制能力时不考虑下级的调节能力计算控制需求时，需要考虑下级的调节能力；.28强耦合下协调

11、约束的提出（2）下级系统调节能力minSiBBBiiiuyyyminSiBBBiiiuyyy SSSSSSiiXUiiBBBSSBiiXUiiSSSSiiiiBBBSSBiiYUiixxSuxxxSuxuuuuyySuy下级系统运行需求,minSBiiBBBiiiuxxxx ,minSBiiBBBiiiuxxxx SSSSSSBBSiiXUiXXiiBBBSSBBiiXUiiiSSSSiiiiBBBSSBBBBiiYUiYXiixxSuSxxxxSuxxuuuuyySuSxy关口状态变量描述下级需求关口依从变量描述下级能力；.29情形约束描述情形1电压扩展10kV情形2电压扩展8kV情形3电压

12、扩展4kV强耦合下协调约束的提出（3）；.30下级AVC上级AVC上级电网全局模型-大模型集中优化、协调优化下级电网全局模型；.31协调状态判定对当前关口的运行状态进行判断：是否处于不协调状态？导致不协调的原因？如何控制才能保证其协调状态？强耦合下协调策略的生成（1）协调状态电网运行状态协调控制策略且上级系统电压过高上级系统降低电压，下级系统状态保持且下级系统电压过高下级系统降低电压，上级系统状态保持且下级系统电压过低下级系统升高电压，上级系统状态保持且上级系统电压过低上级系统升高电压，下级系统状态保持且正常合理的协调状态上、下级系统状态保持BBVVVBBQQQBBVVVBBQQQBBVVVB

13、BQQQBBVVVBBQQQ|BBVVV|BBQQQ；.32针对上级的协调控制策略：强耦合下协调策略的生成（2）min. .BMBBBMBBBVQVBBBBAABBBBRRBBBBRRBBBQVWVVVWQQQst VVVVVVVVQQQQQSVmin. .BSBBBSBBBQVQBBBBRRBBBBAABBBBRRBBBVQWQQQWVVVst QQQQQQQQVVVVVSQ针对下级的协调控制策略：；.33强耦合下协调策略的执行min()(). .()0MMMMMMMPPQQuMMWHuWHust Gumin()(). .()0MMMMMMMPPQQuMMWHuWHust Gu等式约束协调目

14、标协调约束自适应扩展自适应扩展BBMMBccXUcBBMMBhhXUhcBBMMBlclXUlxxSuxxxSuxxxSux各控制中心在调节能力范围内帮助其它控制中心进行调节；.34下级系统节点负荷增加100MVar算例分析-标准系统算例内容对象对象初始状态初始状态扰动后状态扰动后状态状态判定状态判定控制后状态控制后状态联络线联络线无功无功支路8-998.47100.08由上级系统流入下级系统的关口无功增加，协调关口组总无功增加了33.92MVar98.47支路26-2545.8860.3645.88支路18-325.8231.4225.82支路4-3125.47137.70125.47联络断

15、面295.64329.56295.64关口节关口节点电压点电压节点4223.24222.84关口节点电压降低223.24节点8220.05219.82220.05节点18229.99229.35229.99节点26231.52230.52231.52下级系下级系统控制统控制变量变量发电机30125.94154.86下级系统增加无功，上级系统不动223.73发电机37-9.8829.56-9.88发电机3977.2787.1577.27；.35基于从华东网调华东网调现场获取的20112011年年1 1月月1818日日运行数据（全天288点数据断面），构建网省地无功电压协调优化控制仿真系统指标值网

16、调仿真机1 台省调仿真机5 台地调仿真机1 台SCADA仿真机1 台总拓扑母线2438 个日最大负荷94182 MW协调关口组42 组算例分析-仿真系统算例（1）；.36算例分析-仿真系统算例（2）；.37算例分析-仿真系统算例（3）；.38算例分析-仿真系统算例（4）；.39；.40弱耦合下协调电压控制特点、下级电网一般为辐射网运行不具备获取全局大模型的条件下级控制设备主要为离散设备；.41省地弱耦合特性分析省地协调弱耦合序号序号关口站关口站省调等省调等值电抗值电抗地调等值地调等值电抗电抗省调电压耦省调电压耦合系数合系数地调电压耦合系地调电压耦合系数数1临江变0.0100.2530.9610

17、.0392东郊变0.0060.2760.9790.0213齐心变0.0070.2480.9730.0274钟秀变0.0050.2390.9800.0205新城变0.0080.2840.9720.028；.42弱耦合下协调约束的提出（1）省调调节能力协调约束minMGMMMMBBHBGGQV-V+CQ. .MMVGGstSQMMMMMMMMGGGGMVV+ VVQQ+ QQVminLMGMMMMBBBGGQV-VCQ省调控制需求协调约束m inHMMGBSSMBBB Q, QQ- Q+ Qm inLMMGBSSMBBB Q, QQ- Q+ Q. .MMMMVGGVBBstSQSQMMMMMMMM

18、GGGGMMMMBBBBMVV+ VVQQ+ QQQQ+ QQV关口电压描述能力关口无功描述需求面向关口的协调约束计算无功电压解耦；.43弱耦合下协调约束的提出（2）地调调节能力协调约束minSSCHTSSSBBHBQQ- Q+ QminSSCHLTSSSBBBQQQQ地调控制需求协调约束SSSCTB,minV，MMSBBHBQQV-V+ VSSSCTB,minLV，MMSBBBQQV-V+ V()0()0. .SSSSSSSSSBBBBSCSHSSVCVTHSQCSBffSSTSstSCSHSSCSCVVVV + VVQQ + QQQTQQ()0()0. .SSSSSSSSSBBBBSCSH

19、SSVCVTHSQCSSVBBSBffSSTSstSVSCSHSSCSCVVVV + VVQQ + QQQTQQ关口无功描述能力关口电压描述需求以辐射网拓扑分区为单位面向关口的协调约束计算无功电压解耦考虑离散量的控制；.44下级AVC上级AVC上级电网下级电网分布协调优化、协调优化；.45弱耦合下协调策略的生成（1）协调策略的生成-关口协调状态图当前关口是否正常合理?若不协调，谁的原因导致不协调?如何控制才能使得关口进入协调状态?第9区（定义为优化协调区）代表了当前省、地的运行需求均被满足，处于正常合理的运行状态整个平面根据控制需求约束被分解为9个子区；.46弱耦合下协调策略的生成（2）针对地

20、调的无功协调minBBBBQQQQ. .SASABBBMRMRBBBMMVQBMQQQQQQVVSQVst针对省调的电压协调minGBBVQGVSQVQ. .MBMAVQGASBSRVQGRVQGVVSQVVVSQVVVSQVst无功电压解耦可分别独立决策；.47弱耦合下协调策略的生成（3）为适应地调的离散调节要求，采用增加、减少、禁增、禁减、保持等五种策略状态对协调控制策略进行定性描述 增加、减少增加、减少策略表示当前处于不协调状态，需要控制动作； 禁增、禁减禁增、禁减策略表示当前处于协调状态与不协调状态的边界，需要一个单方向的禁止控制来避免系统由协调状态进入不协调状态 保持策略保持策略表示

21、当前已经处于协调状态，需要保持；.48弱耦合下协调策略的响应（1）省调侧-自适应扩展CSVC模型 min()()MMMMMMMPPQQuWHuWHu目标函数:MMMMMccYUcMMMMMhhYUhcMMMMMlclYUlyySuyyySuyyySuy22()MMMMMMMMMChYUhalYUlaWySuyySuy约束条件:()0MMGu；.49弱耦合下协调策略的响应（2）地调侧-动态更新关口功率因数约束；.50弱耦合协调控制-算例研究序号所在节点初始无功(MVar)无功上限(MVar)无功下限(p.u.)135211.1600.00.0236100.0600.00.0；.51；.52应用实

22、践-体系架构；.53应用实践-网省协调控制华东电网网省协调系统参数(2010/12/25)类型类型指标指标性能性能网调模型厂站数节点数主变数1236座2406个741台网省协调省调个数关口个数5个172个计算指标计算指标最优潮流最优潮流协调策略计算协调策略计算单次小于单次小于1.0秒秒单次小于单次小于0.5秒秒通信周期上行周期下行周期1分钟10分种（可人工设定）；.54应用实践-网省协调控制华东网省协调控制效果对比投入协调模块前2010年11月20日投入协调模块后2010年11月25日网损降低:15MW网损降低:12MW裕度提高:507MW裕度提高:705MW系统网损（MW）电压稳定裕度（MW

23、）；.55应用实践-省地协调控制江苏电网省地协调系统参数(2009/11/12)类型指标指标性能性能省网模型厂站数节点数支路数410座791个1350条省地协调地调个数关口个数2个79个计算指标计算指标最优潮流最优潮流协调策略计算协调策略计算单次小于单次小于0.3秒秒单次小于单次小于0.2秒秒通信周期上行周期下行周期5分钟10分种（可人工设定）；.56应用实践-省地协调控制江苏电网省地协调系统应用效果对比投入协调模块前2009年11月18日投入协调模块后2009年11月20日系统网损率（%）电压稳定裕度（MW）网损率降低:0.010%网损率降低:0.011%裕度提高:1341MW裕度提高:727MW；.57应用实践-省地协调控制江苏电网省地协调系统应用效果对比投入协调模块前2009年11月18日投入协调模块后2009年11月20日地调电压合格率（%）固定设备动作次数合格率提高:0.34%合格率提高:0.58%次数减少：25次数减少：17；.58背景介绍背景介绍省调降压省调降压地调增地调增Q Q省地协调省地协调2009/6/21 9:0