智能變電站無功電壓優(yōu)化控制的研究

智能變電站無功電壓優(yōu)化控制的研究李云飛摘要：電力體系中的電壓其實是量度電能品質(zhì)的核心指標。體系中關(guān)于電壓的水平和無功功率的情況能夠緊密關(guān)聯(lián)，關(guān)于無功功率過高或過低的情況均能引發(fā)體系中電壓升高或降低。對于電壓的無功綜合控制，在提升電壓的品質(zhì)，保障電力體系能夠安全、牢靠及經(jīng)濟地運轉(zhuǎn)方面均具備核心的價值。如今在我國境內(nèi)及海外的電力體系中關(guān)于電壓的無功調(diào)整措施關(guān)鍵包含兩類：經(jīng)過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁還有變壓器的分接頭去調(diào)整電壓的水平；經(jīng)過轉(zhuǎn)變電網(wǎng)的無功布局以及輸電線路的參變量去轉(zhuǎn)變電壓的耗損。由于電網(wǎng)的容量不斷擴大，全部體系的電壓關(guān)于無功調(diào)整日漸繁雜與艱難，變電站是電力體系的核心階段，它實施的關(guān)于電壓的無功調(diào)整在保持部分區(qū)域電壓平穩(wěn)及無功平衡方面發(fā)揮了核心的效用。關(guān)于變電站電壓的無功綜合控制主要是能夠在保障電壓達標、無功功率基礎(chǔ)性平衡的條件下，最大限度降低有載調(diào)壓變壓器、有載分接開關(guān)及并接補償電容器的調(diào)整回數(shù)。這些年，變電站里關(guān)于電壓的無功綜合控制已獲得普遍的運用，這種控制在負載及電壓起伏的狀況下能夠?qū)蛻艄?yīng)達標的電能并在極大程度上減小從體系吸納的無功進而減小網(wǎng)損。此文先是陳述了變電站中關(guān)于電壓無功控制方面的原則、模式、基本原理等相關(guān)的基礎(chǔ)思想；然后選用以MAS理論為基礎(chǔ)的分層分布型改良控制辦法，指出適合規(guī)模較大的電網(wǎng)實施無功改良核算的分層分區(qū)核算辦法及模塊，并且思考了通過功率因數(shù)實施調(diào)整電壓的無功協(xié)同控制辦法，從電壓的越限指標、最優(yōu)無功裕度、最優(yōu)主變調(diào)檔范疇等一系列相關(guān)的經(jīng)濟性與牢靠性指標實施評測，研發(fā)得到電網(wǎng)分布型的關(guān)于電壓無功改良的協(xié)同控制軟件；最后結(jié)合真實電網(wǎng)去探究500kV的主變壓器中有載調(diào)壓對于電壓無功的干擾，指出一檔關(guān)于調(diào)壓的效應(yīng)指標，進而對于上網(wǎng)電廠大部分是定無功運轉(zhuǎn)樣式下推行500kV的主變有載調(diào)壓的科學(xué)性及必須性進行了檢驗。關(guān)鍵詞：智能變電站；無功電壓；優(yōu)化控制

IntelligentSubstationReactiveVoltageOptimizationControlAbstract:Theconventionalvoltageisanimportantmeasureofpowerquality.Thelevelofthesystemvoltageandreactivepoweriscloselyrelatedtohealth,orlackofreactivepowerovermostofthesystemwillcauseadeclineorincreaseinvoltage.VQCimprovingvoltagequalityandensurepowersystemissafe,reliableandeconomicoperationhasimportantsignificance.Powersystemvoltageandreactivepowerathomeandabroad,therearetwomainmethods:taptoadjustthevoltagelevelbyadjustingthegeneratorandexcitationtransformer;changingreactivepowerdistributionandtransmissionlineparameterschangethevoltageloss.Withtheincreaseofnetworkcapacity,voltageandreactivepoweroftheentiresystembecomescomplicatedanddifficultpowersystemvoltageandreactivepowersubstationasanimportantpartoftheadjustmentsmadeforthemaintenanceoflocalareavoltagestabilityandreactivepowerbalancehasplayedanimportantrole.Targetvoltageandreactivepowerintegratedcontrolvoltageistoensurequalified,reactivepowerbalanceofthepremise,tominimizetheloadtap,tap-and-loadparallelcompensationcapacitortoadjustthenumber.Inrecentyears,substationvoltageandreactivepowerintegratedcontrolhasbeenwidelyusedforvoltageandreactivepowercontrolinthecaseofloadandvoltagefluctuationstoprovidequalifiedelectricityuser,minimizingthesystemicabsorptionofreactivepowertoreducelossofgreatsignificance.Thispaperintroducesthebasisofvoltageandreactivepowercontrolobjectives,principles,modalities,thebasicprinciplesoftheory;thenbasedonhierarchicaldistributedMASthoughtoptimizationcontrolmethodisproposedforlarge-scalereactivepoweroptimizationofhierarchicalpartitioncalculationmethodsandmodels,andtoconsiderthevoltageandreactivepowercontrolmethodofcoordinationofpowerfactoradjustment,thevoltagefromthelimitindicator,theminimumactivepowerloss,thebestreactivepowercompensationofbestreactivemargin,thebestmaintransformerturnsratiochoosethebestandmaintransformerdownshiftrangeofeconomicindicatorstoassessreliabilityandtodevelopacoordinatedcontrolofdistributedvoltageandreactivepoweroptimizationsoftware;Finallybasedontheactualpowergridisstudied500kVmaintransformeron-loadvoltageregulatingeffectonvoltageandreactivepower,putforwardaregulatingeffectindex,surfingtheInternettoverifythepowerplantisaconstantreactivepoweroperationmodetopromotemore500kVtherationalityandnecessityofmaintransformeron-loadvoltageregulationKeywords:intelligentsubstation;voltageandreactivepower;optimizationcontrol

目錄第1章緒論 61.1選題背景和意義 61.2關(guān)于電壓無功優(yōu)化的研究現(xiàn)狀 81.3主要研究內(nèi)容 11第2章智能變電站無功電壓控制相關(guān)理論 122.1電壓無功控制的目標 122.2電壓無功控制的原則 132.3電壓無功控制的主要策略 142.4電壓無功控制的基本原理 16第3章智能變電站電壓無功優(yōu)化控制的方法 203.1基于MAS分層分布式無功優(yōu)化控制模型 203.2無功電壓分區(qū)方法與模型 223.2.1分層分區(qū)方法 223.2.2界面節(jié)點處理模型 253.2.3分層優(yōu)化計算等效模型 263.3考慮功率因數(shù)調(diào)節(jié)的電壓無功優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法 273.3.1電壓無功協(xié)調(diào)控制的目標和策略 273.3.2電壓約束下無功功率的就地平衡和分層控制 273.3.3功率因數(shù)調(diào)節(jié)的電壓無功優(yōu)化控制方法 293.4分布式協(xié)同計算步驟 323.5電網(wǎng)分布式無功優(yōu)化計算軟件開發(fā) 323.5.1軟件特點 353.5.2自動分層分區(qū)模塊 353.5.3無功優(yōu)化計算模塊 36第四章智能變電站電壓無功優(yōu)化控制的案例分析 384.1500kV主變有載調(diào)壓對地區(qū)電網(wǎng)電壓無功的影響仿真分析 384.1.1調(diào)壓效應(yīng)指標 384.1.2考慮220kV上網(wǎng)發(fā)電廠定電壓運行分析 394.1.3考慮220kV上網(wǎng)發(fā)電廠定無功運行分析 414.2地區(qū)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化協(xié)調(diào)控制分析 444.2.1不同功率因數(shù)控制對優(yōu)化的影響 454.2.2功率因數(shù)控制與主變?nèi)萘康年P(guān)系分析 48第5章結(jié)論與展望 505.1結(jié)論 505.2展望 51參考文獻 52致謝 55

第1章緒論1.1選題背景和意義由于中國的電力市場持續(xù)深入進行變革，從供電機構(gòu)這個視角進行分析，最大限度減小電網(wǎng)的有功網(wǎng)損，改進電力體系中電壓的品質(zhì)，提升電壓平穩(wěn)性已經(jīng)變成目前和供電公司本身在經(jīng)濟方面的利益緊密關(guān)聯(lián)的核心部分。與此同時，關(guān)于全社會的節(jié)能維持可持續(xù)的進展同樣具備非常核心的實際價值。電壓其實是量度全部電網(wǎng)運轉(zhuǎn)是否經(jīng)濟與是否安全的特別核心的指標，然而無功功率其實是干擾電壓水平的十分核心的要素。從節(jié)能方面分析，想要提升電能的品質(zhì)，一來需要從發(fā)電部分節(jié)省一次能耗量以及降低廠用電，二來需要輸配電部分減小網(wǎng)耗，然而用電部分要求提升用電裝備的效力、改進功率因數(shù)。一般情況下用電裝備在其標稱電壓下運行方能得到最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟利益，所以保障客戶端電壓在標稱值周邊是電力體系運轉(zhuǎn)調(diào)動調(diào)整的一項基礎(chǔ)性的工作。假如電壓品質(zhì)無法獲得足夠的保障，將干擾用電裝備的安全、效力及生存期，另外還干擾了商品品質(zhì)與經(jīng)濟利益，并且增加了網(wǎng)絡(luò)耗損，威脅到體系的安全平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，乃至引發(fā)電壓崩潰，結(jié)果大范圍的區(qū)域出現(xiàn)停電這一惡性事件。所以，電力體系能夠安全并優(yōu)質(zhì)進行供電的核心指標其實是保障電壓品質(zhì)達標，這關(guān)于目前的節(jié)能具有核心的實際價值，與此同時經(jīng)濟社會迅速進展，再加上人們的生活水準持續(xù)提升，同樣會對電壓品質(zhì)指出較高的條件。如果無功布局缺乏科學(xué)性或體系電壓供應(yīng)緊缺，那么將干擾電壓的品質(zhì)。如果體系無功供應(yīng)緊缺，將減小運轉(zhuǎn)電壓的水準并增大網(wǎng)損；反之，如果體系無功供應(yīng)過多，那么將提升體系的運轉(zhuǎn)電壓，干擾裝備應(yīng)用生命期與全部體系的安全平穩(wěn)性，結(jié)果體系的傳送容量減小，無益于電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)及調(diào)動。無功對于電壓產(chǎn)生的干擾能夠歸納成下列三部分：(1)無功失衡，將產(chǎn)生電壓偏移的惡性結(jié)果。如果某個區(qū)域的無功過多，電壓會增大；反之電壓會減小。關(guān)于電壓的增減數(shù)據(jù)情況能夠體現(xiàn)出這個區(qū)域中綜合性負載的電壓靜態(tài)屬性情況。(2)無功潮流在電力體系內(nèi)運動將增大網(wǎng)絡(luò)的有功耗損。(3)無功負載出現(xiàn)改變的時候，通常電壓的降落會因此發(fā)生改變。無功負載的改變愈大，電壓的改變同樣會愈大。一般無功負載的改變會對客戶電壓品質(zhì)產(chǎn)生的干擾強于有功負載的改變對客戶電壓品質(zhì)的干擾，它具有關(guān)鍵性的效用。對于體系執(zhí)行無功補償并保障無功均衡，這些是提升電壓品質(zhì)十分基礎(chǔ)的條件，然而完成無功的分層與分區(qū)實現(xiàn)就地均衡通常是減小網(wǎng)絡(luò)耗損的首要路徑與核心準則。想要提升電力體系運轉(zhuǎn)的有效性、經(jīng)濟性及牢靠性，務(wù)必對電壓與無功選用對應(yīng)舉措實施管控與調(diào)整。在配電網(wǎng)體系內(nèi)，各級變電站是集中安置無功功率補償及調(diào)壓裝備的核心場地，所以，它們負責(zé)電壓及無功調(diào)整的核心作業(yè)?，F(xiàn)在，中國的變電站中關(guān)于電壓調(diào)節(jié)經(jīng)常選用2類辦法，這些辦法同樣屬于極其基礎(chǔ)極其核心的2類變電站管控措施。依次為：①調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器中關(guān)于分接頭開關(guān)的檔次，轉(zhuǎn)變變壓器的相關(guān)變比；②投切并接電容組來執(zhí)行無功補償。一般關(guān)于變電站的調(diào)壓及無功補償裝備包含有載調(diào)壓變壓器、電容器或電抗器的無功電源。通過使用有載調(diào)壓變壓器關(guān)于分接頭的行為來調(diào)整電壓確保其在達標的范疇中以此提升電壓的品質(zhì)；經(jīng)過執(zhí)行電容器等一系列相關(guān)無功電源的投切來轉(zhuǎn)變無功的布局以此完成無功的就地均衡，進而確保電網(wǎng)的有功網(wǎng)損減小。簡言之，變電站中關(guān)于電壓的無功改良控制VQC(SyntheticandAutomationControlofVoltage&ReactivePowerinSubstation)）的效用關(guān)鍵能夠歸納為下列數(shù)個部分：(1)減小體系電能的耗損。恰是因為各級的變電站安裝有充足的無功補償裝備，因此能夠調(diào)整提升路線及變配電裝備的功率因數(shù)，從而確保體系的電能耗損能合理減小。(2)提升電壓的品質(zhì)。經(jīng)過調(diào)整各類無功補償?shù)难b備，能夠確保變電站中低壓側(cè)母線的電能品質(zhì)維持在達標范疇中，關(guān)于電壓的水平獲得了明顯提升。(3)提升電力裝備的運轉(zhuǎn)效力。經(jīng)過實施無功補償，能夠確保補償以后經(jīng)過線路的無功電流降低，加強了它的供電實力；與此同時，同樣能確保經(jīng)過變壓器的無功電流降低，進而減小它的功率耗損并提升其供電的實力；此外，能夠確保發(fā)電機導(dǎo)出的無功電流降低，從而有功功率增大以此提升運轉(zhuǎn)效力。(4)節(jié)能并且確保自然環(huán)境不被污染。執(zhí)行變電站中關(guān)于電壓的無功改良控制，能夠確保線路及變壓器的網(wǎng)絡(luò)耗損減小，進而能夠節(jié)省海量的非再生能源，與此同時還能夠減弱在發(fā)電、供電流程內(nèi)對于環(huán)境產(chǎn)生的污染，加強環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的實力。由于變壓器在變電站內(nèi)處在非常核心的位置，想要延長變壓器應(yīng)用的生命期，務(wù)必指出最大限度減小它分接頭的行為次數(shù)；此外關(guān)于電壓的品質(zhì)關(guān)聯(lián)到客戶用電裝備的應(yīng)用效力，變電站中關(guān)于無功調(diào)整務(wù)必保障電壓的水平能夠達標。因此，顧及到供電機構(gòu)的貼身權(quán)益，變電站中關(guān)于電壓的無功改良控制的基礎(chǔ)性準則為：保障電壓能夠達標，無功基礎(chǔ)均衡，最大限度減小調(diào)整的回數(shù)，并且極大程度上減小網(wǎng)絡(luò)的耗損。所以，變電站中關(guān)于電壓的無功改良控制屬于一種多目標(電壓和無功達標、網(wǎng)損極低)，多制約要求(包含電壓上下限值、無功上下限值及別的規(guī)定條件等)的繁雜控制類問題。一般來講，在電力體系無功足夠的基礎(chǔ)上，關(guān)于電壓的無功改良能夠提升電壓的達標比率、減小電網(wǎng)的網(wǎng)損，完成體系運轉(zhuǎn)的安全性及經(jīng)濟性；在電力體系無功顯著欠缺的情況下，通過使用電壓的無功改良能夠提出電網(wǎng)內(nèi)的單薄部分，為之后電網(wǎng)的部署還有無功能源的改良配備供應(yīng)思想方面的指引。所以，關(guān)于電力體系實施電壓的無功改良控制具有非常核心的實際價值。電網(wǎng)內(nèi)各階變電站在電力體系內(nèi)處在核心的階段，各階變電站實施的關(guān)于電壓的無功改良控制在保持部分區(qū)域無功均衡及電壓平穩(wěn)方面具有非常核心的效用。所以，對于變電站中在電壓的無功改良對策的探究方面具備十分核心的價值。1.2關(guān)于電壓無功優(yōu)化的研究現(xiàn)狀電壓和無功功率具有密切的關(guān)聯(lián)，為了保持體系中電壓的水平，務(wù)必具有充足的無功電源來符合體系負載還有電網(wǎng)無功耗損對無功功率的耗損。另外因為無功補償?shù)拇胧┐蟛糠质茄a償裝備，安置位置廣泛，所以，關(guān)于電壓的無功全面控制難題始終深受普通電力從業(yè)人員的重視?；貞涬娏w系的進展，在早期的交流電網(wǎng)內(nèi)，由于體系較小，發(fā)電廠臨近負載核心，負荷消耗的無功功率都通過發(fā)電機供應(yīng)，客戶端的電壓起伏較低。所以，無需實施特別的無功補償及電壓調(diào)節(jié)。由于電網(wǎng)的規(guī)模持續(xù)增大，再加上各類新的用電裝備連入電網(wǎng)，損耗了海量的無功，無功欠缺還有電壓起伏較大的問題日漸明顯。從上世紀初期，人們對于無功補償這個技術(shù)問題實施海量的探究，想要改進負載的功率因數(shù)，逐個選用同步發(fā)電機、并聯(lián)電容器等相關(guān)的無功補償措施。到現(xiàn)在，電網(wǎng)內(nèi)關(guān)于無功補償這種技術(shù)能夠選用并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機等一系列相關(guān)的裝備。當(dāng)中，并聯(lián)電容器屬于我國境內(nèi)和海外使用極其普遍的無功補償裝備。這50年來，由于超高壓、長間距輸電體系不斷進展。一來體系損耗的無功率日漸增加，二來無功補償容量比較少，結(jié)果部分區(qū)域中超高壓的電網(wǎng)在低谷的時候電壓會偏高，然而部分配電網(wǎng)處在高峰時段電壓會偏低。這樣不但對電網(wǎng)的安全運轉(zhuǎn)產(chǎn)生了嚴峻的威脅，并且干擾了客戶的日常生產(chǎn)及生活。因此推進了我國境內(nèi)與海外電力體系在電壓無功管控樣式及措施方面的進展。在日本這個國家，大概有一半的電力企業(yè)選用廠站就地管控及區(qū)域自動管控的樣式。對于前者其實就是發(fā)電機的獨立運轉(zhuǎn)，變電站中關(guān)于無功補償裝備及有載調(diào)壓變壓器的自動管控樣式；然而區(qū)域中自動管控其實就是將發(fā)電廠及變電站作為中心，對于發(fā)電廠還有調(diào)壓調(diào)相裝備實施全面性的管控還有對于變電站中無功補償裝備及調(diào)壓裝備實施合并協(xié)同控制的樣式。還有半數(shù)的企業(yè)執(zhí)行在線聚集全面性的管控。法國的電力網(wǎng)能夠完成無功功率還有電壓的地區(qū)性集中管控，合計包含一次、二次及三次這3個管控層；關(guān)于一次管控，對于快速沒有規(guī)律的電壓改變關(guān)鍵通過電力體系機組的就地管控來實現(xiàn)，其次憑借400/225kv變壓器中關(guān)于自動調(diào)壓的分接頭；關(guān)于二次管控關(guān)鍵經(jīng)過自動管控這個地區(qū)被選定成“控制機組”，通過包含一些大容量電容器組的這些機組發(fā)送或吸納的無功功率能夠用來管控某個“控制區(qū)”中的電壓；關(guān)于三次管控其實就是手動管控，通過核心調(diào)動所和區(qū)域調(diào)動所之間進行電壓水平及無功潮流的改良與協(xié)同。進而獲得整個體系各個結(jié)點電壓的綜合性協(xié)同。到了公元1986年，基本上整個法國體系均能夠完成二次管控，對應(yīng)設(shè)定了27個管控區(qū)域。意大利的國家電力體系(ENEL)同樣已經(jīng)完成了電壓、無功方面的自動管控，到了1993年，ENEL全部的超高壓電網(wǎng)內(nèi)能夠廣泛完成二次及三次電壓的調(diào)節(jié)。從海外的狀況分析，各個電力體系在執(zhí)行電壓方面的無功管控上，詳細措施是有區(qū)別的。包含就地調(diào)整樣式，同樣包含全面性調(diào)整樣式；包含地區(qū)集中管控形式，同樣包含分層協(xié)同管控形式。想要協(xié)同電網(wǎng)內(nèi)各類無功及調(diào)壓方面的措施，電力體系V-Q管控總的進展趨向包含：從運轉(zhuǎn)的安全和經(jīng)濟特性方面分析，朝著分層集成全面改良控制形式的指向去進展。至于分層其實是把全部電力體系根據(jù)電壓的級別進行分解，通過上、下級調(diào)動擔(dān)負“界面”電壓、無功協(xié)同管控；至于集成其實是把電力體系根據(jù)地區(qū)劃分，任意一個調(diào)動會參照該轄區(qū)中無功電源及調(diào)整實力去實施改良協(xié)同管控；至于全面管控其實是對于各類無功補償裝備、調(diào)壓裝備，依照自身的功效還有管控屬性實施科學(xué)應(yīng)用及協(xié)同管控。在中國，無功補償關(guān)鍵會選用通過變電站進行集中補償及通過公司進行分散補償二者進行聯(lián)合的這個辦法。由于這些年城網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)關(guān)于配電方面的自動化進展，對于分散補償中的電網(wǎng)公用變壓器，在其低壓側(cè)的智能化無功補償其實就是無功就地均衡具有顯著的成效，與此同時還減緩了負載終端對于變電站的無功調(diào)整。不管是集中型或是分散型的補償，實施補償?shù)难b備關(guān)鍵將并接電容器作為核心，在城網(wǎng)的220kv負載變電站內(nèi)同樣選用并接電容器及并接電抗器協(xié)同進行調(diào)整的措施，另外，也包含近代的無功補償裝備。因為無功補償裝備具有較多的類別、分布比較廣泛，如果通過整個體系的無功改良去管控根本無法完成。根據(jù)這些中國在電壓、無功管控方面指出無功電力的分層與分區(qū)的就地均衡方面的整體管控準則。詳細指的是在縱向部分根據(jù)電壓的級別實施分層協(xié)同管控，在橫向不分根據(jù)地區(qū)實施分區(qū)協(xié)同管控。關(guān)于無功電力的調(diào)動合計分為五級去實施，執(zhí)行根據(jù)調(diào)動的權(quán)力范圍進行區(qū)分的分級經(jīng)管，通過上、下兩個層級的調(diào)動機構(gòu)對調(diào)動連接點(叫做“界面”)的無功電力輸送(或接受)量實施監(jiān)管及管控，依照真實狀況商定保證“界面”中無功電力的互換量(或功率因數(shù))的范疇。如果“界面”位置的無功電力輸送(或接受)量超出界定值，那么在高峰的時候接受方調(diào)動應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)到準許范疇里；然而在低谷的時候輸送方調(diào)動應(yīng)當(dāng)進行對應(yīng)調(diào)節(jié)。如果“界面”中的母線電壓超過界定的準許范疇，那么上一級的調(diào)動機構(gòu)有權(quán)利也有義務(wù)維持電壓水平避免發(fā)生越限的情況。與此同時各個層級的調(diào)動機構(gòu)對自身管轄地區(qū)的無功電力調(diào)動為，依照分屬發(fā)電廠和變電站的無功電源容量及調(diào)整實力，實施全面性的協(xié)同調(diào)動來對地區(qū)電網(wǎng)中關(guān)于無功電力的層級劃分進行就地改良均衡。如果電網(wǎng)中的無功電力能源十分充足，那么在這種情況下，假如部分網(wǎng)絡(luò)電壓減小或增加，能經(jīng)過轉(zhuǎn)變變壓器的變比還有網(wǎng)絡(luò)參變量等一系列相關(guān)舉措來實施電壓的調(diào)整，保障該管轄區(qū)域中管轄區(qū)域內(nèi)各個結(jié)點電壓運轉(zhuǎn)在界定的準許范疇中。盡管這些年中國關(guān)于無功補償?shù)娜萘勘戎熬哂休^大的增加，關(guān)于電壓的無功能夠從總體上朝著分層級分區(qū)域集中性的管控方面進展，然而從真實環(huán)境下的電壓、無功管控方面分析，中國在這方面相對于繁榮國家仍具有較大的差別。關(guān)鍵展現(xiàn)在下列數(shù)個部分：各個區(qū)域中關(guān)于電網(wǎng)調(diào)動的自動化水準在發(fā)展過程中良莠不齊；相同的區(qū)域中電網(wǎng)的差別變電站在自動化水平方面具有較大的差異；各個變電站使用的電壓、無功管控裝備和變電站的自動化體系在通訊方面缺乏完備性和規(guī)則性。上述此類要素束縛了電壓、無功管控的進展，因此當(dāng)前中國大多數(shù)區(qū)域的在這方面仍然駐留在分散管控的樣式中。關(guān)于分散管控其實就是在各變電站或是發(fā)電廠內(nèi)對于有載調(diào)壓變壓器的分接頭部位或是別的電壓調(diào)整器進行自動調(diào)整，管控包含電容器、電抗器等的無功功率補償裝備的運行形態(tài)，確保在負載發(fā)生改變的時候，這個區(qū)域的電壓與無功功率維持在界定的范疇中。分散管控極難完成整個體系的最佳管控，然而它能夠完成部分的改良，對于提升被控站范疇中的電壓品質(zhì)，減小部分電網(wǎng)中關(guān)于變壓器的電能耗損，減緩值班人員的操縱非常有意義。分散管控在較短的時間內(nèi)就能生效，與我國的實際情況相符。由于電力體系的規(guī)模及容量持續(xù)增大，最后都趨于集中型的管控樣式。這種樣式其實就是在調(diào)動中心對于管轄區(qū)域中的調(diào)壓裝備及無功補償裝備實施一致性的管控。從思想方面分析，此類管控樣式其實就是維持體系電壓處在正常范圍內(nèi)，提升體系運轉(zhuǎn)的牢靠性與經(jīng)濟性的最優(yōu)對策。然而需要調(diào)動中心務(wù)必具備符合實際情況的電壓及無功改良即時控制軟件，并且要求具備遙測、遙信及遙控的作用，對于通道的牢靠性方面具有較高的條件。比如在1999年，江蘇省泰州市的供電局在市區(qū)電網(wǎng)中完成了關(guān)于電壓無功的集中型改良控制。關(guān)鍵經(jīng)過搜集調(diào)動自動化SCADA體系的動態(tài)信息數(shù)據(jù)，包含各個變電站的結(jié)點電壓、無功功率等相關(guān)信息，目標是希望區(qū)域電網(wǎng)中的網(wǎng)損降到最低，制約條件是各個結(jié)點的電壓必須達標，實施全面性改良處置之后，生成變壓器中關(guān)于有載分接開關(guān)的檔次調(diào)整、無功補償裝備投切集中型的管控指令，使用調(diào)動自動化的“四遙~作用來完成整個電網(wǎng)中關(guān)于無功電壓的改良運轉(zhuǎn)。1.3主要研究內(nèi)容由于電力市場商務(wù)化營運逐漸推廣，對于電能品質(zhì)的條件持續(xù)提升，再加上節(jié)約能源降低損耗的需求非常急切，關(guān)于電壓無功的全面性管控問題日漸獲得大家的普遍關(guān)注。基于以上分析的電壓無功優(yōu)化的發(fā)展背景及趨勢，本論文的主要工作包括：（1）介紹變電站電壓無功控制的目標、原則、基本原理等基礎(chǔ)理論。（2）采用基于MAS思想的分層分布式優(yōu)化控制辦法，指出了適合規(guī)模較大的電網(wǎng)實施無功改良核算的分層級分區(qū)域核算辦法及模塊，并且思考了通過功率因數(shù)調(diào)整的關(guān)于電壓無功協(xié)同的管控辦法，從電壓的越限指標、最優(yōu)無功裕度、最優(yōu)主變調(diào)檔范疇等一系列相關(guān)的經(jīng)濟性及牢靠性指標方面去實施評測，研發(fā)得到電網(wǎng)分布型關(guān)于電壓無功改良協(xié)同管控軟件。這一軟件能夠把規(guī)模較大的電網(wǎng)分層級分區(qū)域?qū)嵤╇妷旱臒o功協(xié)同改良核算，能夠提升遺傳計算方法對大電網(wǎng)中無功改良核算的速率和改良成效，在提升動態(tài)無功改良調(diào)動的有效性方面具備主動的指引價值。（3）描繪變電站中關(guān)于電壓無功控制系統(tǒng)其控制流程圖，進行控制系統(tǒng)的軟件編程工作，完成電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計；安裝軟件VQC，與上位機通信連接，實現(xiàn)人機界面友好、參數(shù)設(shè)置簡單的設(shè)計目標。

第2章智能變電站無功電壓控制相關(guān)理論在電力體系中的調(diào)動部門較為關(guān)注的核心性問題，以及其主要責(zé)任就是怎樣去保障電壓的品質(zhì)與無功功率的科學(xué)性布局就地平衡，但是在體系內(nèi)對電壓與無功調(diào)控具有承擔(dān)效用的就是各種電壓級別的變電站，變電站內(nèi)的變壓設(shè)備主要是對線路中的電壓實施調(diào)整，這些級別不同的變電站就成為了完成電壓無功改良的關(guān)鍵性構(gòu)成部分。2.1電壓無功控制的目標對于變電站的電壓無功整體管控所要實現(xiàn)的目的，就是基于保障電壓達標與無功功率大致均衡，進而最大限度降低有載調(diào)壓變壓設(shè)備的開關(guān)裝置與相關(guān)電容器組合的調(diào)整回數(shù)。詳細的來講包括下面幾部分：第一，保障所提供的電壓是處于要求的范疇內(nèi)。依照GB12225-90《電能質(zhì)量和供電電壓允許偏差》的相關(guān)條文，各種等級的供電母線具有的波動范疇均是將標稱電壓當(dāng)作基準的相關(guān)要求有：供電的電壓超過35kV的時候，其正偏差與負偏差的絕對值相加不能高于標稱電壓的10%；供電電壓為220V的單相所允許的正、負偏差分別是標稱電壓的正7%與負10%。第二，維持電力體系的平穩(wěn)與符合要求的無功電力平衡。對于主體輸電網(wǎng)，應(yīng)該完成無功分層平衡的準則，而對區(qū)域性供電網(wǎng)應(yīng)該完成就地分區(qū)做無功補償?shù)臏蕜t，只有這樣才可以保障各種等級供電母線中的相應(yīng)電壓，包含使用者在入戶電壓上符合相應(yīng)的要求。詳細的規(guī)定為：當(dāng)不超過220kV的變電所處于最大的負載時其電網(wǎng)提供的無功和有功功率的對比數(shù)值分別為：在220kV的時候是0-0.33；在35到110kV的時候是0-0.48；對于l0kV的電力網(wǎng)路中存在的并聯(lián)電容器處于最小的負載時不可以向變電所實施反送形式的無功功率。第三，保障以電壓達標為基礎(chǔ)讓電能損耗最少。為實現(xiàn)上述要求，一定要加強對于無功電壓實施的管控性，使用好已存在的無功調(diào)壓裝備的功用，如調(diào)相機與補償電容器等等，對其實施有效的改良控制。第四，最大限度降低變壓設(shè)備的開關(guān)裝置與相關(guān)電容器組合的調(diào)整回數(shù)。由于各個變電站均限制了這些日調(diào)整回數(shù)，所以需要采用某種最優(yōu)的整體調(diào)控辦法，在基于電壓達標效率的提高及無功補給獲得良好效果的前提下，盡可能的降低相關(guān)設(shè)備的每日調(diào)整回數(shù)。2.2電壓無功控制的原則核心準則是保障低壓側(cè)的母線電壓能夠符合要求的水平。在變電站運轉(zhuǎn)的時候，體系的無功情況對于電壓產(chǎn)生了極大的干擾，無功功率欠缺或多余均會引發(fā)體系電壓的減小或增大，在比較極端的狀況下，也許會造成部分樞紐變電站的母線電壓發(fā)生大幅減小的情況從而造成“電壓崩潰”，故而在調(diào)節(jié)低壓側(cè)的電壓時，要留意依照體系無功的狀況，對于主變的分接頭還有無功補給裝備實施整體調(diào)控。最大限度減小變電站從上層網(wǎng)絡(luò)吸納的無功功率，符合無功就地補給的準則，與此同時同樣不適合向上層網(wǎng)絡(luò)反送太多的無功功率。關(guān)于35kV的母線無功負載應(yīng)當(dāng)最大限度通過電容裝置無功去補給，來減小電壓耗損及線路的有功耗損，因此負載增大、電壓減小的時候先投電容裝置再升檔位，負載減小電壓升高的時候?qū)嵤┓聪虿倏v。最大限度減小主變實施調(diào)檔的回數(shù)。過多調(diào)整有載的分接開關(guān)，將造成變壓裝置中有載分接開關(guān)出現(xiàn)問題，從而造成變壓裝置出現(xiàn)問題，所以各個變電站對于變壓裝置的分接頭實施日調(diào)整回數(shù)具有嚴格的制約。最大限度減小電容裝置發(fā)生動作的回數(shù)。過多投切并接電容組，同樣將引發(fā)電容開關(guān)出現(xiàn)問題，進而產(chǎn)生極大的經(jīng)濟虧損，故而變電站對于并接電容的日調(diào)整回數(shù)同樣具有詳細的界定。夜里全部的電容裝置通常會最大限度停止工作，由于后半夜的負載較小，然而全部的網(wǎng)絡(luò)線路中形成恒定較多的無功功率，如果各個區(qū)域的無功負載過少，那么發(fā)電站也許會實施運轉(zhuǎn)。晚峰之后，電壓增大，主變帶必然是無功，本來應(yīng)當(dāng)先實施降檔，然而不可以減小過少，不然后半夜電容裝置如果全部停止，電壓將過低還需要實施升檔，結(jié)果出現(xiàn)頻頻調(diào)檔的現(xiàn)象，對于調(diào)壓裝置沒有益處。通常降至當(dāng)日凌晨的檔次后悔保持原狀。思考各個變電站對電容裝置進行投切操作的次序為：負載大、距離電源較遠的變電站即便電壓不太低，仍然要先投電容裝置，由于先投別的站的電容裝置，其電壓同樣會因此增大，導(dǎo)致電容裝置需要很晚方可投入。這個需要調(diào)節(jié)各個站的敏感度去處理。調(diào)壓設(shè)備不可頻頻發(fā)送相反的命令，比如剛投放電容裝置不但可以將電容裝置退掉，尤其不可以頻頻對檔位進行升降操作。能夠分時段去設(shè)置動作值：負載增加時段，增強升壓的敏感度，減弱降壓的敏感度，負載減小時段剛好相反。避免無功調(diào)控裝備發(fā)送指令以后，在指令實施并且確保遙調(diào)更新這個時段中設(shè)備又發(fā)送一次調(diào)節(jié)令，能夠發(fā)送指令之后臨時停止一個時段再去處理。如果分接頭檔次已實現(xiàn)極低或極高而依舊要實施電壓調(diào)節(jié)，那么應(yīng)當(dāng)改投切電容裝置或發(fā)送音頻警報等提醒消息。如果在主變的高壓側(cè)電壓偏高或偏低造成無法達標，但是并無投切電容裝置的需要時調(diào)控體系應(yīng)當(dāng)作出對應(yīng)的提醒。一個主變帶動大于等于兩段母線的時候，應(yīng)當(dāng)對于多段母線中的電容進行準確投切，并不是單單調(diào)控別的低壓側(cè)母線連接的電容裝置。遇上電容裝置發(fā)生問題或因為事故出現(xiàn)跳閘或處在檢測維修的形態(tài)時，調(diào)控裝備不能再對其發(fā)送合閘的命令。思考由于通道或別的難題。遙控操縱偶爾失去控制一次造成失敗。如果設(shè)備發(fā)送指令失敗，可以再次發(fā)送指令，仍然失敗，那么應(yīng)當(dāng)發(fā)出警報。如果是電容裝置的開關(guān)剛合閘就跳，那么不能再發(fā)出一次合上的指令，而會發(fā)送報警信息。為了合理地避開網(wǎng)絡(luò)電壓起伏還有電壓變送裝置的短時錯報，可以經(jīng)過設(shè)定動作延遲或?qū)嵤?shù)字濾波去避開此類干擾。如果發(fā)生遙測而沒有更新，應(yīng)當(dāng)閉鎖調(diào)控體系并且列出對應(yīng)的提醒。不然，也許由于遙信與通道尚且完整，而讓設(shè)備始終發(fā)送調(diào)壓的指令將電壓調(diào)整到極限?？梢酝ㄟ^人為干涉或發(fā)送指令，裝備最初投放利用的時候，想要保證檢驗設(shè)備可以牢靠動作，能夠通過人為確定，如果調(diào)控體系運轉(zhuǎn)一個時段可以準確進行動作，那么無需通過人為確定。2.3電壓無功控制的主要策略從調(diào)控思想方面去分析，變電站中電壓的無功整體調(diào)控屬于一種具有較多的目標和限值的最佳調(diào)控難題，其調(diào)控對策經(jīng)過了一種持續(xù)完備進展的歷程。以負載功率因數(shù)為基礎(chǔ)進行的調(diào)控。根據(jù)功率因數(shù)的大小進行調(diào)控其實就是將網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)電壓和電流相位差的功率因數(shù)當(dāng)作調(diào)控訊號，調(diào)控并接電容裝置的投切，完成無功補給。如果功率因數(shù)小于極小值，那么投放電容組；如果功率因數(shù)大于極大值，那么切斷電容組；這個調(diào)控對策盡管具有很多優(yōu)勢，然而功率因數(shù)僅是無功分量的3個因素中的一個(Q=UIsinΦ)，它的大小無法直白體現(xiàn)無功缺額的高低。但是功率因數(shù)無法精確體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)負載的無功分量的多少。如果網(wǎng)絡(luò)處在重載狀態(tài)，那么負載的無功分量極大，然而因為無功分量在負載內(nèi)占據(jù)的比重較低，測定的功率因數(shù)角也許極小，乃至小于體系補給的整定值，結(jié)果調(diào)控體系無法對電網(wǎng)實施補給，不能實現(xiàn)追蹤調(diào)整，展現(xiàn)出調(diào)控體系的拙笨性。如果網(wǎng)絡(luò)處在輕載狀態(tài)，那么功率因數(shù)角也許極大，然而負載的無功分量較小，此刻對于網(wǎng)絡(luò)實施補給，極易產(chǎn)生補給過量的情況，如果補給設(shè)備切斷電容，那么體系能夠復(fù)原到初始狀態(tài)。這樣往復(fù)進行，結(jié)果調(diào)控體系出現(xiàn)投切振蕩。不但干擾了調(diào)控體系的牢靠性及利用的時限，還會干擾網(wǎng)絡(luò)與客戶裝備的安全運轉(zhuǎn)。想要克制此類缺點，一些設(shè)備依照差別的負荷區(qū)對功率因數(shù)實施多值自主整定還有自主選定法來實施自主投切，關(guān)于臨界因數(shù)法同樣是克制臨界振蕩經(jīng)常使用的辦法，其限制了輕載時候的臨界振蕩區(qū)域，相對合理地克制了電容在投放與切斷狀態(tài)下的振蕩。以母線一次電壓為基礎(chǔ)實施的調(diào)控。網(wǎng)絡(luò)電壓的起伏關(guān)鍵通過無功功率的起伏引發(fā)。如果一次母線電壓低于(高于)準許最小電壓值，那么投放(切斷)補給電容裝置，升高(減小)電壓。對于電壓需求比較嚴格的樞紐變電站，只是將母線電壓的大小當(dāng)作變電站實施無功自主調(diào)整的依據(jù)，沒有思考維持無功基礎(chǔ)性均衡這一要求。依照這個判定參照組成的并接電容自主投切設(shè)備在一些變電站的運轉(zhuǎn)成果說明，此辦法的補給成效較弱。以電壓與功率因數(shù)為基礎(chǔ)實施的復(fù)合調(diào)控。根據(jù)電壓、功率因數(shù)實施的復(fù)合性調(diào)控組成參照包含兩類判定樣式，其一，將電壓作為關(guān)鍵，功率因數(shù)作為輔助，換言之，如果電壓達標，那么忽略功率因數(shù)，如果電壓未達標，那么依照電壓與功率因數(shù)的特性確定電容組的自主投切；其二，將電壓與功率因數(shù)當(dāng)作2個并行的判定依據(jù)，即便電壓在達標范疇中，假如功率因數(shù)符合投切要求，那么對于電容設(shè)備組發(fā)送投切命令。對于第1類判定樣式，雖然思考了無功補給的成效，然而因為在部分運轉(zhuǎn)形態(tài)下，缺少的無功沒有得到及時的補給，超出的無功沒有及時切掉，造成無功補給的成效依舊較弱；第2類判定樣式，在部分運轉(zhuǎn)形態(tài)下，出現(xiàn)對并接補給電容頻頻錯誤投切的情況。以電壓時間為基礎(chǔ)進行的復(fù)合性調(diào)控。依照變電所的日負載曲線，把曲線劃分為數(shù)個負載時段，之后依照各負載時段對于電壓及無功的條件，通過電壓調(diào)控對于電壓及無功實施自主調(diào)整。此類調(diào)整樣式具有較弱的實時特性，只適宜于負載相對平穩(wěn)的變電所，并且負載時段務(wù)必因為季節(jié)與負載量的轉(zhuǎn)變從而實施調(diào)整。以“九區(qū)圖”為基礎(chǔ)的整體調(diào)控。如今極多的VQC商品選用以“九區(qū)圖”為基礎(chǔ)的調(diào)控對策，這種調(diào)控的機理其實就是把區(qū)域變電所中低壓側(cè)的母線電壓u及流經(jīng)的無功功率Q當(dāng)作調(diào)控目標，在數(shù)學(xué)模塊方面選用極其簡潔的“大小對比”樣式，在U-Q調(diào)控平面中生成典型的“井”字區(qū)間進行區(qū)分，其各片區(qū)對照差別的調(diào)控對策。以“五區(qū)圖”為基礎(chǔ)實施的整體調(diào)控?！熬艆^(qū)圖”還有其系列調(diào)控其實就是把調(diào)控目標U，Q直白引進調(diào)控思路，在數(shù)學(xué)模塊中選用極其簡潔的大小對比樣式，在U-Q這個平面中生成了“井”字行為區(qū)間的區(qū)分。變電所內(nèi)有關(guān)電壓的無功整體調(diào)控體系通常會實施下列五類基礎(chǔ)性的操縱：沒有動作；升變壓裝置檔次；降變壓裝置檔次；投容(感)性設(shè)備；退容(感)性設(shè)備?！拔鍏^(qū)圖”的機理屬于一類鑒于動作成效估算、將操縱好壞的間距作為參照、面對VQC設(shè)備執(zhí)行操縱的VQC機理。以含糊邏輯為基礎(chǔ)實施的電壓調(diào)控。把這種調(diào)控思想應(yīng)用到電壓的無功調(diào)控中，最初恒定的無功臨界成為遭到電壓干擾的含糊邊界，經(jīng)過含糊隸屬度函數(shù)，將電壓與無功的誤差量以及分接頭檔次等實施含糊化處置，轉(zhuǎn)成含糊集論域的詞變量，用于含糊調(diào)控量的導(dǎo)入。調(diào)控量的導(dǎo)出能夠?qū)φ照{(diào)控準則表中電壓及無功誤差的一類組合，最終將調(diào)控裝置的導(dǎo)出進行含糊化并獲得作用在分接頭及電容設(shè)備組實施投切調(diào)控的準確值。以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)實施的電壓無功調(diào)控。關(guān)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有集中計算與自適應(yīng)的研習(xí)實力，具有估測性、指引性及靈敏性的特征，可以極大限度降低有載調(diào)壓變壓裝置的分接頭調(diào)整回數(shù)。把無功估測及改良決議進行聯(lián)合的電壓無功全面智能化的調(diào)控辦法，經(jīng)過對電壓及無功功率實施估測去降低動作的回數(shù)。這個辦法先是依照以往的信息應(yīng)用去估測人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)對于無功負載實施估測，之后把估測的成果還有目前的無功功率等一系列相關(guān)的含糊化之后當(dāng)作決議人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)入，這個決議人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)出其實就是調(diào)整動作的對策。這個辦法其實已擺脫了九區(qū)圖的范圍，核算繁雜，對于硬件具有較高的條件，并且其動作的科學(xué)性還需依靠對于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實施培訓(xùn)作業(yè)的完善性。2.4電壓無功控制的基本原理變電站中有關(guān)電壓的無功調(diào)控能夠保障電壓品質(zhì)及體系電網(wǎng)實現(xiàn)無功均衡，加強網(wǎng)絡(luò)牢靠性還有提升供電公司的經(jīng)濟收益必須的舉措。變電站中關(guān)于電壓的調(diào)控始終是大家十分重視重視的問題，從思想的視角分析，變電站中關(guān)于電壓的無功調(diào)控屬于一種多目的、多限值的最佳調(diào)控問題。如今，這種無功改良調(diào)控的措施關(guān)鍵包含兩類，依次為調(diào)節(jié)有載變壓裝置的分接頭開關(guān)及投切并接電容組。在真實操縱過程內(nèi)，通常是將這兩類辦法進行聯(lián)合利用，進而確保母線電壓保持在界定的范疇中。圖2-1展示了經(jīng)典的變電站電壓實施無功調(diào)控的機理圖。圖2-1變電站中有關(guān)電壓無功調(diào)控的機理圖圖中，PLD+jQLD代表變電站的綜合性負載，變壓裝置的符號代表1個只有變比(k：1)沒有阻抗可調(diào)控的最佳變壓裝置，RT+jXT代表主變壓裝置的阻抗，RGL+jXGL代表電源與線路的阻抗和，也就是RGL+jXGL=(RG+RL)+j(XG+XL)。在忽視線路及主變并接支路的狀況下，歸入體系低壓側(cè)的體系總阻抗是（2-1）變電站的綜合性負載中電壓的靜態(tài)屬性能夠使用負載模塊去代表：（2-2）其中：第1項、第2項、第3項依次代表定阻抗、定電流及定功率的分量；PLN，QLN代表對照標稱電壓U2N時的負載標稱有功及無功的功率。在下列解析過程內(nèi)，變電站中綜合性的負載選取定功率模塊，也就是符合可以對圖2-1所示的系統(tǒng)優(yōu)化原理圖進行相關(guān)計算，對應(yīng)的式子為：（2-3）電壓下降的橫向分量δU2偏小，允許忽視，所以體系日常運轉(zhuǎn)的時候能夠當(dāng)成：（2-4）如果投入運轉(zhuǎn)的并接電容的標稱容量是QCN，那么并接電容裝置的電納是：（2-5）當(dāng)中，UCN代表電容裝置的標稱電壓。并接電容裝置真實發(fā)送的無功功率QC的表達式子是：（2-6）在主變的低壓側(cè)，其母線的無功功率Q2的表達式子是：（2-7）式(2-4)可以表示為：（2-8）圖2-2依次轉(zhuǎn)變檔次與補給電容時低壓側(cè)中母線電壓的相關(guān)曲線依照式子(2-8)，在電源電壓、有載變壓裝置變比等一系列相關(guān)變量確定的狀況下，確保有功功率PLN保持原狀，逐步增大無功功率Q2，能夠得到有關(guān)低壓側(cè)母線的QU曲線。轉(zhuǎn)變主變檔次能夠得到圖2-2展示的曲線1、2、3這三根QU曲線，當(dāng)中檔次t3>t1>t2。依照式子(2-7)，能夠得到低壓側(cè)母線有關(guān)電壓及無功負載間的特性曲線。轉(zhuǎn)變補給電容設(shè)備能夠得到圖2-2展示的曲線4、5、6這三根無功負載的特性曲線，當(dāng)中補給電容設(shè)備C3>C1>C2。關(guān)于曲線1、2、3，因為這三根曲線的后半分支處在體系電壓失衡的運轉(zhuǎn)部分，因此文中不進行探討，僅解析它們處在平穩(wěn)運轉(zhuǎn)部分的前半個分支。如果檔次是t1，補給電容是C1，那么體系運轉(zhuǎn)在b點。向上調(diào)整檔次至t3，變比k（變比）增加，體系從b點運轉(zhuǎn)至h點，U2（低壓側(cè)的母線電壓）減小，Q2（低壓側(cè)的母線無功）增大；向下調(diào)整檔次至t2，k會降低，體系從b點運轉(zhuǎn)至e點，U2增加，Q2降低；但是，假如體系本來運轉(zhuǎn)在a點(補給電容是C3)，向下調(diào)整檔次至t2，體系從a點運轉(zhuǎn)到f點，U2增加，Q2成為負值，然而絕對值增加。所以，向下調(diào)整檔次的時候，Q2也許會增大，也許會降低，這與體系原始運轉(zhuǎn)點還有檔次向下調(diào)整的量相關(guān)。還是假設(shè)體系運轉(zhuǎn)在b點。增大補給電容至C3，體系從b點運轉(zhuǎn)至a點，U2（低壓側(cè)的母線電壓）增加，Q2（低壓側(cè)的母線無功）降低；降低補給電容至C2，體系從b點運轉(zhuǎn)至c點，U2減小，同時Q2增大。說明經(jīng)過投切電容設(shè)備，能夠降低負載向體系吸納的無功功率，并且將低壓側(cè)的母線電壓維持在設(shè)置的范疇中。但是，如果投放的補給電容偏多，那么無功將出現(xiàn)過補給的情況，并發(fā)生無功反送的情況。比如，體系能夠正常運轉(zhuǎn)在e點，假如補給電容至C3，那么將產(chǎn)生無功補給過量，體系從e點運轉(zhuǎn)到f點，U2會增加，同時Q2會變成負值，然而其絕對值升高。

第3章智能變電站電壓無功優(yōu)化控制的方法由于電力體系的規(guī)模持續(xù)增大，再加上特高壓的交直流電網(wǎng)及分布型發(fā)電技術(shù)持續(xù)進展，各項無功調(diào)控裝備接連投入，體系管控變量的數(shù)目快速增多，如果需要對此類普遍分散的變量實施總體性無功電壓的集中型改良的難度會越來越大，這樣并不適于智能化電網(wǎng)下AVC的管控條件。在此類環(huán)境下，以分解協(xié)同理論為基礎(chǔ)的分布型并行核算辦法其實就是性能較佳的核算方面的一種流行技能，在無功改良方面獲得普遍重視。由于大型的電力體系分層級調(diào)控的特征，選用分層級調(diào)控內(nèi)的分解-協(xié)同理論，把大型的電力體系改良問題細分為部分子體系進行獨立改良，各個分體系之間的無功改良能夠彼此分隔獨立實施，同樣能夠彼此協(xié)作。此文指出根據(jù)電壓級別把電力體系實施分層級，層級中分地區(qū)并且選用協(xié)調(diào)改良的辦法。分布型協(xié)調(diào)改良辦法并行的成效比較明顯，效力極高，實用性價值極強。3.1基于MAS分層分布式無功優(yōu)化控制模型單一的Agent在對于難題的處理方面非常局限，然而數(shù)個Agent彼此聯(lián)合能夠求解出更加繁雜的問題，所以在真實運用中通常利用具有較佳性能的多Agent體系（MAS）。這個體系中各類差別性能的Agent板塊聯(lián)合通訊與協(xié)同去實現(xiàn)相關(guān)工作，具備極大的靈敏性與適宜性。關(guān)于電壓無功調(diào)控的補償及調(diào)整設(shè)備處在體系的差別位置，并且無功及電壓調(diào)控具備部分特點，應(yīng)當(dāng)從整體上去協(xié)同調(diào)控關(guān)口電壓的無功。因為管控的目標布局造成數(shù)據(jù)及管控布設(shè)要進行彼此配合，非常適于MAS技術(shù)去策劃調(diào)控體系。智能化調(diào)控體系一般會選用分層級調(diào)控架構(gòu)，把全部體系華為組織層、協(xié)同層及回應(yīng)層，每一層級均包含能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)作業(yè)的Agent?；貞?yīng)層中Agent對自身的子體系實施管控，并且對協(xié)同層回饋對應(yīng)數(shù)據(jù)，通過反應(yīng)型Agent組成。協(xié)同層會依照回應(yīng)層回饋的數(shù)據(jù)及組織層的命令協(xié)同回應(yīng)層的Agent的操縱，通過意圖型Agent組成。關(guān)于組織層會從整體的視角對全部體系實施解析和決議，并且對低層級的Agent傳送命令，通過社會型的Agent組成。怎樣把數(shù)個Agent規(guī)劃為一種有效運轉(zhuǎn)、協(xié)同合作的統(tǒng)一體成為MAS組成架構(gòu)需要探究的核心部分。現(xiàn)在，MAS選用的組成架構(gòu)模式關(guān)鍵包含Agent網(wǎng)絡(luò)、Agent聯(lián)盟、黑板模塊及合約網(wǎng)協(xié)定。分布型的MAS具有繁雜的性能，在策劃其構(gòu)成的時候，必須充足認識體系的架構(gòu)，精確界說體系的相關(guān)行為，科學(xué)分派工作以此確保Agent適合各類需要。依照MAS體系的分布型調(diào)控理論，能夠把全部區(qū)域電網(wǎng)依據(jù)級別及拓撲聯(lián)系對管控范圍實施區(qū)分，關(guān)于分地區(qū)的調(diào)控性能通過相互孤立，可以單獨實現(xiàn)一些性能，與此同時也接納上級協(xié)同的各項Agent去實現(xiàn)所需的性能。整體無功調(diào)動體系選用網(wǎng)絡(luò)調(diào)控架構(gòu)，各個調(diào)動子體系MASi（i=0,1,2,…）在邏輯方面選用分層級調(diào)控架構(gòu)。因為各類區(qū)域中關(guān)于無功電壓的改良調(diào)動操縱將在某一水平度上干擾全部體系的無功功率布局，故而將對臨近區(qū)域的無功電壓形成一定的干擾，所以各個區(qū)域中有關(guān)無功電壓的改良調(diào)動必須實施通訊和協(xié)同。通訊的細則、數(shù)目、種類及適宜的通訊時間均能干擾MAS問題處理的統(tǒng)一性，因此各個Agent間務(wù)必具有優(yōu)良的互用性。圖3-1整體無功改良調(diào)控體系的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如今，廣泛被認可的無功電壓改良調(diào)控體系架構(gòu)屬于一種三層級的組成架構(gòu)，三級電壓調(diào)控樣式通過一階電壓調(diào)控(PVC)、二階電壓調(diào)控(SVC)及三階電壓調(diào)控(TVC)構(gòu)成。以MAS為基礎(chǔ)的分層級分布型無功改良調(diào)控體系選用三級調(diào)控對策，包含實行Agent(IA)層、分區(qū)域改良Agent(AOA)層及經(jīng)管Agent(MA)層這三個層級。三階體系通過MA構(gòu)成，只是用于增添AOA等一系列相關(guān)操作，不介入改良調(diào)控。二階體系通過AOA構(gòu)成，任意一個AOA擔(dān)負自身范圍中整體電網(wǎng)的改良子任務(wù)。一階體系通過IA構(gòu)成，用于搜集并且上載相關(guān)信息，依照該地區(qū)AOA的指令及自身的決議準則向其經(jīng)管的無功源(包含發(fā)電機、調(diào)相機、無功補償設(shè)備還有各類柔性交流輸電體系調(diào)控裝備)發(fā)送命令，以此保證該結(jié)點和周圍結(jié)點運轉(zhuǎn)在安全平穩(wěn)的電壓區(qū)間。三階調(diào)控對策在時空方面具備極佳的區(qū)別調(diào)控層級性，然而多階多層面的調(diào)控極易形成極多的含糊資料或不完整的資料，與此同時也許因為各階選用差別的解析辦法造成擬定的最后調(diào)控對策出現(xiàn)錯誤。所以，想要降低或防止此類惡性干擾，指出只擁有兩階調(diào)控的將區(qū)域電網(wǎng)作為核心的電壓無功調(diào)控樣式。此類有別于經(jīng)常使用的三階組成架構(gòu)的調(diào)控樣式，它經(jīng)過區(qū)域Agent對本地的調(diào)控裝備實施的直白操縱還有區(qū)域Agent間的彼此協(xié)同，簡潔迅捷地完成了電壓無功調(diào)控及協(xié)同方面的問題。這個樣式一來能夠在縱向調(diào)控方面降低管控的層級數(shù)量，便于區(qū)域之間的直接性溝通，簡短管控的時間，二來將九區(qū)圖作為基礎(chǔ)性的機理，便利靈敏的擬定調(diào)控的對策。3.2無功電壓分區(qū)方法與模型3.2.1分層分區(qū)方法基于MAS模型，任意一個區(qū)域的子網(wǎng)都會選用差別種類的數(shù)個Agent進行協(xié)作來實施當(dāng)?shù)氐臒o功改良調(diào)控，各類子網(wǎng)的改良核算Agent還能構(gòu)成1個MAS。想要完成整個電網(wǎng)的協(xié)調(diào)改良，要求有一類總體的協(xié)調(diào)辦法去推進各部分改良流程形成總體改良的成果。在選用適宜的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)辦法對各區(qū)域進行劃分以后，各個子網(wǎng)的耦合度愈小，它們的部分改良成果會愈是臨近整個電網(wǎng)同時改良的成果，協(xié)同流程就好愈簡潔。另外，應(yīng)當(dāng)最大限度確保各個子網(wǎng)的結(jié)點數(shù)比較勻稱有效以此保障改良過程中的總體收斂特性?；A(chǔ)性的無功電壓劃分區(qū)域能夠依照區(qū)域范圍或調(diào)度部門管轄范圍進行快速、簡單地區(qū)分，然而此類區(qū)域劃分并未顧及結(jié)點之間的電氣相關(guān)性，得到的分區(qū)成果不夠精細，無法適合體系解析及運轉(zhuǎn)調(diào)控；然而以電氣間距為基礎(chǔ)的向上分層級劃類的區(qū)域劃分辦法相對繁雜。由于中國電網(wǎng)內(nèi)各個220kV變電站間的電氣關(guān)聯(lián)關(guān)鍵是在高、中、低壓側(cè)一切都正常的條件下通常不會和別的220kV變電站產(chǎn)生電氣方面的直接關(guān)聯(lián)。所以，依照電壓級別進行區(qū)域的劃分這種辦法更加直白與簡潔，更能夠適宜真實網(wǎng)絡(luò)的改良調(diào)控。關(guān)于500kV/220kV/110kV這些電壓級別的網(wǎng)絡(luò)，220kV這個電壓級別的網(wǎng)絡(luò)通常呈現(xiàn)環(huán)網(wǎng)的樣式進行布設(shè)，110kV這個電壓級別的網(wǎng)絡(luò)通常會選用開環(huán)的運轉(zhuǎn)樣式，各個220kV的變電站唯有在220kV側(cè)建立電氣方面的關(guān)聯(lián)，然而在110kV側(cè)并無電氣方面的關(guān)聯(lián)，結(jié)果，各個220kV變電站中110kV側(cè)的電網(wǎng)有關(guān)無功電壓改良調(diào)控能夠?qū)嵤┓植夹蛦为毲蠼?，下層的子網(wǎng)中有關(guān)無功改良對于電網(wǎng)別的方面的干擾僅經(jīng)過220kV變電站的高壓母線進行傳輸，所以經(jīng)過上層子網(wǎng)220kV的等效網(wǎng)絡(luò)進行協(xié)同核算會完成總體性改良。關(guān)于上層子網(wǎng)能夠把220kV電網(wǎng)當(dāng)作目標，包含500kV的變電站、220kV的輸電網(wǎng)，220kV的聯(lián)網(wǎng)發(fā)電站及各個220kV變電站的高壓側(cè)母線，因為500kV的主變一般并未進行抽頭變比方面的調(diào)節(jié)，故而能夠?qū)⑵涓邏簜?cè)的母線當(dāng)作均衡結(jié)點，關(guān)于上層子網(wǎng)的改良調(diào)控體系在此處使用MAS0代表。關(guān)于下層子網(wǎng)通過各個220kV變電站為依據(jù)分區(qū)，包括220kV變電站、110kV網(wǎng)絡(luò)、110kV上網(wǎng)發(fā)電廠和110kV變電站，形成各個110kV等效網(wǎng)絡(luò)，并以220kV變電站的高壓母線當(dāng)作均衡結(jié)點，關(guān)于下層子網(wǎng)的改良調(diào)控體系在此處使用MASi（i=1,2,3,...）進行代表。3.2.2界面節(jié)點處理模型頁面結(jié)點能夠用于關(guān)聯(lián)電網(wǎng)的上下層，能夠同時分屬上層電網(wǎng)與下層電網(wǎng)，比如之前陳述的220kV母線。關(guān)于上層網(wǎng)絡(luò)而言，并不包含下層網(wǎng)絡(luò)的真實負載及發(fā)電機，想要保障潮流核算的準確性，應(yīng)當(dāng)把出入頁面結(jié)點的潮流等值成負載或發(fā)電機。如果下層網(wǎng)絡(luò)能夠從上層網(wǎng)絡(luò)中吸納有功，那么會在上層網(wǎng)絡(luò)的頁面結(jié)點位置增添1個等值負載；如果下層網(wǎng)絡(luò)對上層網(wǎng)絡(luò)傳送有功，那么會在上層網(wǎng)絡(luò)的頁面結(jié)點位置增添1個等值的發(fā)電機。這種等值負載或發(fā)電機會當(dāng)作PQ結(jié)點，其值和經(jīng)過頁面結(jié)點的功率相等。然而關(guān)于下層網(wǎng)絡(luò)而言，頁面結(jié)點會當(dāng)作均衡結(jié)點，其電壓值通過上層網(wǎng)絡(luò)的潮流核算得到。在有關(guān)下層網(wǎng)絡(luò)的無功改良核算流程內(nèi)，頁面結(jié)點的電壓會維持上層網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)的數(shù)值。頁面結(jié)點的下送功率其實就是經(jīng)過降壓變壓器進入下層網(wǎng)絡(luò)的功率，此功率其實是被等值的。頁面結(jié)點的外送功率其實就是通過線路直白傳送至分區(qū)之外負載的功率，220kV的母線上連接了降壓變壓器，經(jīng)過線路能夠直白連接負載，向這個負載傳送的功率就是外送功率。在分層級分區(qū)域處置過程內(nèi)，關(guān)于外送功率，人們把它等值成一只發(fā)電機或負載連接在原母線中，結(jié)點屬于PQ種類，關(guān)于此功率值，在無功迭代的改良核算內(nèi)能夠保持不變。然而關(guān)于下送功率，在這種改良核算內(nèi)應(yīng)當(dāng)依照上下層改良之后的結(jié)果進行轉(zhuǎn)變。所以，人們會增添一根鏡像母線，此母線經(jīng)過母聯(lián)開關(guān)和原母線進行銜接。之后，將下送功率的等值負載或發(fā)電機和鏡像母線進行連接，在無功迭代改良核算內(nèi)會改變此等值負載或發(fā)電機的功率值。在真實的電網(wǎng)內(nèi)，220kV的變電站中關(guān)于220kV側(cè)通常是雙母線，假如含有旁路母線，或是在雙母線內(nèi)含有分斷母線，那么220kV側(cè)就是多母線。如果多母線的母聯(lián)斷路器合上，那么能夠?qū)⑺鼈兘M合成一根母線進行處置，全部連接在此變電站的下層網(wǎng)絡(luò)均能夠被分派至相同的分區(qū)去實施無功改良核算。然而關(guān)于多母線的分裂運轉(zhuǎn)的狀況，需要依照下層網(wǎng)絡(luò)的拓撲架構(gòu)劃分成下列兩類狀況進行探討：（1）假如下層網(wǎng)絡(luò)并無銜接，那么能夠?qū)⑺鼈兎譃樵S多的分區(qū)去進行處置。（2）假如下層網(wǎng)絡(luò)通過母聯(lián)斷路器等相關(guān)部分進行銜接，那么不可把它們作為數(shù)個分區(qū)。應(yīng)當(dāng)將220kV母線內(nèi)的某一根母線當(dāng)成均衡結(jié)點，將別的母線當(dāng)成PQ結(jié)點銜接于上層網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)之前陳述的區(qū)域劃分的辦法對電網(wǎng)絡(luò)實施劃分以后，將發(fā)覺部分下層網(wǎng)絡(luò)僅含有很少的負載結(jié)點，乃至關(guān)于部分220kV的發(fā)電站來講，并未含有任意結(jié)點。假如將此類結(jié)點單一當(dāng)作1個下層分區(qū)，將220kV側(cè)的母線當(dāng)作下層網(wǎng)絡(luò)的均衡結(jié)點，能夠獲得送出功率是0的失誤。沒有對上層網(wǎng)絡(luò)的改良速率產(chǎn)生相關(guān)的干擾；另外，此類分區(qū)組合之上層分區(qū)之后，更加便于此類分區(qū)，把這些組合之上層分區(qū)內(nèi)。而且，上層網(wǎng)絡(luò)增添此類數(shù)目的結(jié)點至迭代計算的收斂。3.2.3分層優(yōu)化計算等效模型對于電網(wǎng)實施分層級分區(qū)域之后務(wù)必需要處理的是各個層級之間還有各個分區(qū)之間的協(xié)同改良問題。在對于上層子網(wǎng)實施改良核算的時候，應(yīng)當(dāng)把各個220kV的變電站中有關(guān)高壓側(cè)進行適宜的等效。假定某個220kV的變電站中110kV側(cè)具有一根出線，和h個110kV的變電站及p個地方性的小電廠進行銜接。這個220kV的變電站中有關(guān)變壓器的耗損是PT+jQT，全部變電站（包含110kV與220kV的變電站）中合計具有k1個標稱容量依次是Qi(i=1,2,...k1)的補償設(shè)備開始運轉(zhuǎn)，各個站中有關(guān)35kV側(cè)的總負載是PLi+jQLi(i=1,2,...h)，各個地方性的小電廠中出力是PGi+jQGi(i=1,2,...p)，關(guān)于110kV電網(wǎng)的總耗損是Ploss+jQloss。所以此220kV的變電站中有關(guān)高壓側(cè)的等效負載是：（3-1）通過等效之后，在上層子網(wǎng)內(nèi)，各個220kV的變電站中有關(guān)高壓側(cè)的母線能夠當(dāng)作PQ結(jié)點，各個220kV的發(fā)電站中有關(guān)高壓側(cè)的母線等效成PV結(jié)點（真實核算的時候因為沒有精確的電壓數(shù)值而把它等效成PQ結(jié)點）。所以，在上層子網(wǎng)的無功改良核算過程內(nèi)，調(diào)控變量關(guān)鍵位PV結(jié)點的機端電壓，經(jīng)過等效之后的上層子網(wǎng)調(diào)控變量極少乃至并無調(diào)控變量，上層子網(wǎng)中有關(guān)無功改良的核算通常轉(zhuǎn)換成潮流核算。關(guān)于各個下層子網(wǎng)的目標包含220kV的變電站及220kV變電站中有關(guān)中壓側(cè)的110kV/35kV電網(wǎng)絡(luò)，220kV的母線當(dāng)作均衡結(jié)點，其電壓的水準能夠確定這個下層子網(wǎng)中有關(guān)電壓的布設(shè)，其電壓的幅值通過上層網(wǎng)絡(luò)去核算獲得。關(guān)于110kV上網(wǎng)中地方性的小電廠因為出力較低，電壓的水準受到整個電網(wǎng)電壓水準的制約，因此應(yīng)當(dāng)處置為PQ結(jié)點。所以，關(guān)于下層子網(wǎng)中的調(diào)控變量關(guān)鍵包含220kV、110kV變電站的主變抽頭與全部變電站中35kV的補償設(shè)備。3.3考慮功率因數(shù)調(diào)節(jié)的電壓無功優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法3.3.1電壓無功協(xié)調(diào)控制的目標和策略關(guān)于區(qū)域電網(wǎng)應(yīng)當(dāng)經(jīng)過調(diào)控變壓器的分接頭與無功補償裝備，將主變低壓端的電壓調(diào)控到界定的范疇中，與此同時需要最大限度降低無功在上下級網(wǎng)絡(luò)間的運動來減小網(wǎng)損。關(guān)于電壓的無功調(diào)控，其首要目的包含：（1）35kV~220kV這個電壓級別的母線電壓；（2）區(qū)域電網(wǎng)絡(luò)的省網(wǎng)關(guān)口(220kV的變電站中有關(guān)高壓側(cè)的母線)的功率因數(shù)；（3）變電站的功率因數(shù)或流經(jīng)變壓器的無功功率。以安全平穩(wěn)為基礎(chǔ)去實施無功電壓的改良協(xié)同調(diào)控，整個過程中應(yīng)當(dāng)符合下列對策：（1）先是需要保障35kV的母線電壓的水準。電網(wǎng)絡(luò)在運轉(zhuǎn)的時候，體系的無功情況對于電壓的干擾極大，如果無功功率缺乏或是偏大均會引發(fā)體系電壓偏高或偏低，在相對極端的狀況下，將造成部分樞紐變母線的電壓發(fā)生大幅降低甚至產(chǎn)生“電壓崩潰”的情況。（2）最大限度減小變電站從上級網(wǎng)絡(luò)吸納電網(wǎng)絡(luò)吸納的無功功率，符合關(guān)于無功的就地補償準則，與此同時并不適合對上層網(wǎng)絡(luò)倒傳送偏多的無功功率。關(guān)于35kV的母線無功負載應(yīng)當(dāng)最大限度通過電容器的無功去抵償，以此減小電壓耗損及線路的有功耗損，因此負載升高、電壓降低的時候應(yīng)當(dāng)先投放電容再升高檔次，負載減小電壓增大的時候應(yīng)當(dāng)實施反向的操縱。（3）最大限度降低主變調(diào)檔的回數(shù)。（4）最大限度減小電容器實施動作的回數(shù)。3.3.2電壓約束下無功功率的就地平衡和分層控制由于我國各個地區(qū)對于大型電網(wǎng)及智能化電網(wǎng)的進展及建造都進行了統(tǒng)一，任意廠站關(guān)于無功功率實施的管控，均無法對其母線電壓的有效值進行大幅的轉(zhuǎn)變，推行在電壓制約下，將灌入電網(wǎng)的無功改良值作為目的的無功電壓控制形式，這是電網(wǎng)不斷成長的實際需求。整個電網(wǎng)關(guān)于電壓的調(diào)節(jié)問題其實就是連入電網(wǎng)內(nèi)的所有廠、站一同要完成的作業(yè)，任意一個廠、站僅擔(dān)負應(yīng)當(dāng)擔(dān)負的灌入電網(wǎng)的無功，這是改良無功值的調(diào)節(jié)作業(yè)。想要降低有關(guān)無功功率的穿越運動，其應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)分層級的均衡。電網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)無功的潮流確定了十銜接在電網(wǎng)中的所有結(jié)點灌入其中的無功功率，想要保障無功潮流足夠完備，應(yīng)當(dāng)分區(qū)域去完備執(zhí)行。參見圖3-2，變壓器兩端的母線連接的線路過多，那么無功之和的五成均進入變壓設(shè)備的補償母線中去實施均衡，并未穿越變壓裝備進入另一端的電網(wǎng)，這稱為無功分層級均衡或無功不過網(wǎng)。圖3-3展示了線路過多的無功等值補償解說圖。圖3-2無功分層級均衡解釋圖圖3-3線路過多無功等值補償解說圖變電站中有關(guān)無功均衡的表達式為：其中，Q1代表高壓母線中連接線路過多無功之和的五成；Q2代表高壓母線中連接高抗損耗的無功功率；Q3代表中壓母線中連接線路過多無功之和的五成；Q4代表變壓裝置的損耗；Q5代表用于補償?shù)娜萘俊?.3.3功率因數(shù)調(diào)節(jié)的電壓無功優(yōu)化控制方法發(fā)電設(shè)備中無功調(diào)整的范疇關(guān)于無功改良核算特別重要，發(fā)電設(shè)備的無功調(diào)整范疇較大，那么電壓調(diào)整的實力較強，便于電網(wǎng)的電壓更加平穩(wěn)。所以，頁面結(jié)點的無功調(diào)整范疇關(guān)于下層網(wǎng)絡(luò)無功優(yōu)化計算影響重大。無功發(fā)電范圍可以等于變壓器容量總和的正負數(shù)值。然而在真實運轉(zhuǎn)流程內(nèi)，變壓裝置的功率因數(shù)偏小會增大變壓裝置的耗損，對于網(wǎng)損的調(diào)控十分不利。所以，如果必須嚴格限制功率因數(shù)的范疇，能夠把變壓裝置總?cè)萘康?0.5與0.8當(dāng)作頁面結(jié)點中有關(guān)無功調(diào)整的范疇，也就是：電力體系中功率因數(shù)的大小，關(guān)聯(lián)到供電體系內(nèi)的功率及電能的耗損，以及供電線路中電壓的損耗及起伏，還有能源的節(jié)約及供電的品質(zhì)。依照《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》（SD325-1989）及《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電壓管理規(guī)定》的有關(guān)界定：關(guān)于35-220kV的變電站，如果主變負載極大，那么其一次側(cè)的功率因數(shù)要大于等于0.9s；如果負載處在低谷狀態(tài)，那么功率因數(shù)必須小于等于0.9s。上述的導(dǎo)則與界定中有關(guān)功率因數(shù)的規(guī)則僅依照電網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)的有關(guān)經(jīng)歷進行擬定，然而在真實的運轉(zhuǎn)過程內(nèi)，因為負載缺乏平穩(wěn)性等一系列相關(guān)要素的干擾，經(jīng)驗中的功率因數(shù)規(guī)則具有一些難題，要求實施有關(guān)的更改。所以，在真實運轉(zhuǎn)過程內(nèi)，怎樣在顧全電網(wǎng)絡(luò)低廉性及牢靠性的基礎(chǔ)上對于功率因數(shù)實施科學(xué)的界說與選值非常重要。假定主變高壓側(cè)的無功功率是Q1，有功功率是p1。那么主變高壓側(cè)的功率因數(shù)就是：（3-3）如果Q1是正值，那么PFl是正值，其區(qū)間是(0,1}；如果Q1是負值，那么PFl是負值，其區(qū)間是{-1，0)。如果把負值PFl加2，那么負值的功率因數(shù)區(qū)間轉(zhuǎn)成{1，2)，功率因數(shù)的數(shù)值區(qū)間轉(zhuǎn)換成(0,2)，也就是（3-4）關(guān)于220kV以及之下電壓級別的區(qū)域電網(wǎng)，將區(qū)域中整個電網(wǎng)的功率因數(shù)當(dāng)作考察關(guān)口，頻繁產(chǎn)生將某個220kV的變電站作為電源點的分區(qū)無功過多或過少，然而整個電網(wǎng)均衡之后的功率因數(shù)依舊處在達標范疇中，無益于無功潮流的科學(xué)布設(shè)。由于電網(wǎng)的無功電壓經(jīng)管任務(wù)持續(xù)增強并細分，指出將各個220kV的變電站中有關(guān)高壓側(cè)的關(guān)口功率因數(shù)當(dāng)作考察關(guān)口的條件，增強220kV這個變電站的無功就地均衡經(jīng)管，并且指出功率因數(shù)應(yīng)當(dāng)遵循“逆調(diào)壓”這個準則，也就是在高峰段升高，在低谷段減小進行運轉(zhuǎn)。這個考察界定的轉(zhuǎn)變，對于區(qū)域無功電壓的經(jīng)管指出較高的條件，電壓和功率因數(shù)這兩個指標務(wù)必同時抓。然而在真實的運轉(zhuǎn)流程內(nèi)，兩者間協(xié)同調(diào)控的沖突日漸明顯，時常發(fā)生左支右絀的情況。把整個電網(wǎng)的功率因數(shù)改良變成將220kV變電站作為電源核心點的分區(qū)域功率因數(shù)改良，并且把整個區(qū)域分成部分片區(qū)依次實施無功電壓的改良調(diào)控，能夠較佳地協(xié)同調(diào)控電壓及功率因數(shù)，提升無功電壓的經(jīng)管水準。如果電壓或功率因數(shù)發(fā)生越限的現(xiàn)象，那么對其實施校對，之后增添另一個制約要求的判定，而且選取“升檔切電容，降檔投電容”的這個調(diào)控對策，經(jīng)過協(xié)同調(diào)控電容的投切還有主變的調(diào)檔確保電壓和功率因數(shù)的制約能夠一同符合條件。由于電網(wǎng)負載有關(guān)高峰與低谷的差值逐漸增大，區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)變壓裝置中標稱電壓和抽頭檔次配備已經(jīng)無法適于網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)極大峰谷差這種情況對電壓實施調(diào)整的需求。變壓裝置策劃型號選擇不合適，將導(dǎo)致主網(wǎng)電壓過小及無功補償裝備卡口在同一時段共存的情況發(fā)生。部分變電站選取的二次側(cè)標稱電壓l.lpu的型號選擇逐步無法適于此類改變從而造成電壓過高，部分區(qū)域從初始的受端網(wǎng)絡(luò)因為大電廠的投產(chǎn)而快速變?yōu)樗投司W(wǎng)絡(luò)，并且提升了本地網(wǎng)絡(luò)中電壓的水準。然而因為二卷變壓裝置標稱電壓的型號選擇以及負載分派的隨意要素，在高壓側(cè)的抽頭不管處在哪個部位均極難顧全中低壓兩端電壓達標率的條件，同樣會造成低壓無功補償裝備極難開始或停止運轉(zhuǎn)，進而產(chǎn)生電壓與功率因數(shù)還有網(wǎng)損要求之間的矛盾。由于功率因數(shù)不斷增加，無功功率的流動會降低，電網(wǎng)的網(wǎng)損呈下降趨勢，無功優(yōu)化的速度也將對應(yīng)增大，然而電壓的幅值也許會產(chǎn)生越限的狀況，網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)性也許會降低。如果電壓偏大，那么表明站點的無功具有足夠的支持，經(jīng)過設(shè)定功率因數(shù)的極大值，制約無功補償裝備投進的容量乃至對220kV的電網(wǎng)倒送無功。想要顧全網(wǎng)絡(luò)的低廉性及牢靠性，怎樣經(jīng)過協(xié)同調(diào)控電容的投切還有主變的檔位調(diào)整，確保電壓及功率因數(shù)的制約能夠在同一時段去符合相關(guān)條件，這些都需要進一步去探究。所以，能夠從牢靠性等相關(guān)的數(shù)個指標去評測功率因數(shù)的高低對無功改良成效的干擾，從而選擇最佳功率因數(shù)控制：(1)電壓越限指標(α)：系統(tǒng)最大越限量>0時表示存在節(jié)點電壓越限現(xiàn)象，數(shù)值越大表明越限越嚴重；(2)最小有功網(wǎng)損指標(PLmin)：改良之后合理減小體系的網(wǎng)損，提升體系電壓的水平，進而提升體系運轉(zhuǎn)的安全及經(jīng)濟水準；(3)最優(yōu)無功補償度(βc)：當(dāng)中Qc代表220kV變電站中有關(guān)高壓側(cè)的功率因數(shù)要補償至大于等于0.98的電容容量，SN代表變壓器的容量；(4)最優(yōu)無功裕度指標(γc)：當(dāng)中Qs代表無功電源，關(guān)于220kV的變電站，首要包含高壓側(cè)向下傳送的無功功率及站內(nèi)的無功補償，QL代表無功負載，△Q代表無功耗損；保障網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)無功裕度，以此提升網(wǎng)絡(luò)中電壓的平穩(wěn)性水準；(5)最優(yōu)主變變比選取(k)：500kV降壓的主變變比種類首要包含525/242±4*2.5%/34.5與525/242±2×2.5%/34.5這兩個種類，關(guān)于220kV的變壓器變比種類包含220+10-6*1.5%/115/10.5、220±8*1.5%/121/11等一系列相關(guān)內(nèi)容，標稱電壓比其實就是考核變壓器調(diào)壓種類還有其相關(guān)特征的首要參照，具有差別電壓比的變壓器在某個區(qū)域的布設(shè)狀況深層次干擾了這個區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的調(diào)壓實力還有電壓無功出現(xiàn)失配的狀況。所以，需要選擇最優(yōu)主變變比確保中低壓兩端電壓均處在達標范疇內(nèi)；(6)最優(yōu)主變調(diào)檔范疇(L)：500kV的降壓主變檔次都布設(shè)在主變的中壓端，關(guān)于檔次通常包含5、9、17或21這幾種檔次，關(guān)于220kV的主變檔次，通常包含5、9與17這三個檔次，然而在真實運轉(zhuǎn)過程內(nèi)，主變檔次的調(diào)整范疇通常是5檔，也就死在中調(diào)界定的標稱檔次向上、向下調(diào)整2檔，用來保障電網(wǎng)電壓的平穩(wěn)性。所以，需要確認最優(yōu)的s檔調(diào)壓范疇，進而確保電壓的無功改良協(xié)同能夠?qū)崿F(xiàn)最佳。3.4分布式協(xié)同計算步驟依照動態(tài)情境下的負載狀況、調(diào)控變量目前的形態(tài)還有整個電網(wǎng)內(nèi)中樞母線的電壓幅值，能夠?qū)嵤╇娏w系中電壓的無功分層級分區(qū)域改良核算，詳細過程為：(1)MAS0對于上層的等效子網(wǎng)實施改良核算。先是根據(jù)申請-回應(yīng)樣式得到上層子網(wǎng)核算的相關(guān)運轉(zhuǎn)參變量及形態(tài)量等，之后改良核算Agent能夠在2s中得到1個比較粗疏的暫時性改良解，其改良潮流形態(tài)內(nèi)各個220kV的變電站中有關(guān)高壓母線的電壓幅值會當(dāng)作各個下層子網(wǎng)均衡結(jié)點的電壓選值，用X1表示，與此同時也能夠獲得上層電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)損Y10及越限量Z10；(2)依靠電力體系通訊(多電腦聯(lián)合核算)或直白更改下層網(wǎng)絡(luò)的均衡結(jié)點信息，MAS0申請MASi(i=1,2,3,...)根據(jù)X1中的各220kV節(jié)點電壓幅值以及各個下層子網(wǎng)取樣獲得的相關(guān)運轉(zhuǎn)信息及形態(tài)量在各個下層子網(wǎng)一同實施改良核算。在本次無功改良核算過程內(nèi)，均衡結(jié)點的電壓應(yīng)不參與調(diào)壓，即保持上層電網(wǎng)給定值。從得出的優(yōu)化結(jié)果中，抽取從均衡結(jié)點通過變壓裝置轉(zhuǎn)向下層網(wǎng)絡(luò)的功率，使用此值去刷新上層網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息，與此同時能夠獲得各個分片區(qū)網(wǎng)損和越限量，依次用Yi1、Zi1(i=1,2,3,…)來表示；(3)根據(jù)更新的數(shù)據(jù)由MAS0進行上層等效子網(wǎng)的潮流計算，確定經(jīng)過上下層優(yōu)化后的電壓分布，修正各220kV變電站高壓母線的電壓幅值，使用X2去表示。依照X2內(nèi)的各個220kV的結(jié)點電壓的幅值，各個下層子網(wǎng)絡(luò)MASi(i=1,2,3,...)從新實施改良核算。(4)對于過程(1)-(3)進行反復(fù)操作，能夠獲得Xj,Yij與Zij(i=1,2,3,...；j=1,2,3,...)。每次重復(fù)迭代核算得到新X,Y,Z的時候，對比X,Y和上一次的成果，如果二者的差異(全部分片區(qū)和均衡結(jié)點的改變量的均值)低于某個確定值，并且此次迭代全部Z是0，那么停止有關(guān)的迭代核算，確定這次迭代成果就是最佳解。關(guān)于各個分片區(qū)而言，電壓和網(wǎng)損均趨向收斂，然而任意一個均衡結(jié)點產(chǎn)生電壓改變量極小并且任意一個分片區(qū)產(chǎn)生的網(wǎng)損改變量極小的時間不一定相同。關(guān)于全部體系的無功改良而言，應(yīng)當(dāng)對于全部分片區(qū)和均衡結(jié)點的改變量求出均值，將這個均值當(dāng)作全部體系改良核算收斂性的相關(guān)規(guī)則。3.5電網(wǎng)分布式無功優(yōu)化計算軟件開發(fā)分層級分區(qū)域應(yīng)用程序以易語言5.0為基礎(chǔ)進行研發(fā)，易語言屬于一種因“易”這個特點而出名，將中文當(dāng)作軟件代碼表述的語言模式。此語言通過策劃編譯得到的程序比較短小并且比較精悍，運轉(zhuǎn)效力較高，還利用了近似VB的可見化窗口應(yīng)用程序策劃，簡潔有效。圖3-4展示了分層級分區(qū)域的程序框圖：圖3-4分層級分區(qū)域框圖整個電網(wǎng)信息通過分層級分區(qū)域核算之后，能夠形成.xml文檔，此文檔涵蓋電網(wǎng)的分片區(qū)數(shù)據(jù)，能夠經(jīng)過讀出分層級分區(qū)域程序?qū)С龅?xml文檔去甄別網(wǎng)絡(luò)中各個分片區(qū)之間的關(guān)聯(lián)。在這個前提下經(jīng)過調(diào)動“電網(wǎng)化核算獲得分層級的無功改良程序”的核算板塊，對于任意一個分片區(qū)實施單獨的無功改良核算。依照最佳的成果自主刷新上下層的信息，這樣循環(huán)迭代去完成分層級的無功改良目的。圖3-5展示了分片區(qū)的無功改良核算框圖。圖3-5分層級分區(qū)域無功改良核算框圖3.5.1軟件特點這個選題組以VisualStudio2008研發(fā)情境為基礎(chǔ)去實施研發(fā)，利用C#程序策劃語言來編輯網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)無功補償?shù)母牧挤植夹秃怂丬浖?。此軟件能夠在WIN98之上操縱體系的PC機中進行運轉(zhuǎn)，對于線下線上軟件的特征進行了歸納，選用圖像化的人機頁面。這個軟件鑒于對網(wǎng)絡(luò)分層級分區(qū)域的多Agent去創(chuàng)建模塊，把規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)分層級分區(qū)域?qū)嵤o功改良的協(xié)調(diào)改良核算，能夠提升遺傳計算方法對規(guī)模較大的電網(wǎng)實施無功改良核算的速率還有改良的成效，對于提升動態(tài)的無功改良調(diào)控的有效性具備非常積極的指引價值。其一，能夠完成無功潮流、無功補償及EMS端口的前提下與電網(wǎng)實施無功補償?shù)木€下改良核算，在研發(fā)改良軟件（ROPS）的過程中能夠完成線上無功改良的核算。其二，經(jīng)過分層級分區(qū)域調(diào)動遺傳計算方法去實施無功改良核算，明顯降低了改良核算的時間，減小了遺傳計算方法的隨意性造成改良成果的起伏性，并能夠提升無功改良核算的品質(zhì)。其三，改良實力較強。依照即時取樣的運轉(zhuǎn)參變量去實施核算，可以得到提升電壓品質(zhì)、減小耗損的有關(guān)無功補償?shù)挠媱潯?.5.2自動分層分區(qū)模塊電力網(wǎng)絡(luò)的自動分片區(qū)板塊根據(jù)結(jié)點標稱電壓值當(dāng)作