[发明专利]一种基于负荷预测的配电网二级协调控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压无功控制技术领域，更具体涉及一种基于负荷预测的配电网二级协调控制系统及方法。

背景技术

电压无功控制，是在电网的有功调度完成之后，对电容器组、变压器分接头、分布式电源的电压和无功出力等进行控制，从而使电网的运行状态趋向于最优。电压无功的优化控制，不仅可以提高电能质量和电压稳定裕度，还可以有效的降低网络损耗。

配电网涉及的电压等级较多，包括110kV、35kV、10kV、0.4kV等；线路呈放射状分布，节点数目多且分散，电压无功调节设备数量大且分布在不同的电压等级；通讯通道薄弱，上下级控制系统的控制目标不一致，控制信息难于共享；分布式电源的接入使配电网的运行和控制更加复杂。

目前，配电网的控制方式多是采用集中控制或分布式控制。集中控制是在调度自动化系统的基础上，采集全网的数据，由主站自动电压无功调控系统AVC对全网进行整体的优化计算，通过通信通道直接控制电压无功设备的执行。分布式控制是将配电网分为多个子网，在SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统的基础上，各子网分别进行优化计算，从而控制子网内的电压无功设备动作。但是二者都有一定的缺陷，集中控制对通信水平和计算能力要求较高，且要求控制中心有全网的相关数据，并且当系统规模很大时计算求解非常复杂；而分布式控制更多的考虑到各子网区域内的最优控制，各区域之间的协调和整体的最优较难实现。特别是当大量的分布式电源接入配电网之后，电压无功调节设备数量急剧增加，考虑分布式电源的不确定性，控制更加复杂，对已有配电网的电压无功控制方式提出了严峻的挑战。

配电网按照电压等级可分为高压配电网和中低压配电网。目前，绝大多数的控制方法及策略的研究只针对变电站层及以上配电网，对10kV及以下等级配电网的研究很少。而随着越来越多的分布式电源接入中压配电网(10kV)，配电网也有了很强的电压无功调节和控制能力，必须考虑中低压配电网的电压无功控制。由于中低压配电网线路节点数目众多，在高压配电网侧不可能进行详细的建模，通常是在降压变电站处将变电站下接的中低压配电网等效为等值负荷，忽略其具体的拓扑结构；同理，在中低压配电网的模型中，通常将高压配电网等效为等值电源。这样，模型信息不完善，对高压配电网和中低压配电网的协调控制带来了一定的困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何实现全网电压、无功功率全局化最优分布和控制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于负荷预测的配电网二级协调控制系统，所述系统包括关口、一级控制模块、二级控制模块；

所述关口设置于连接高压配电网与中低压配电网的变压器的高压侧的母线处或低压侧的母线处；用于依据负荷预测得到关口处的总有功功率、总无功功率、无功设备的最大补偿能力；

所述一级控制模块根据所述总无功功率、无功设备的最大补偿能力计算各个所述关口的无功功率调节能力的上、下限，将其与对应关口的所述总有功功率一起传送给二级控制模块；

所述二级控制模块根据所述无功功率调节能力的上、下限以及所述总有功功率，计算对应关口的电压最优范围和功率因数最优范围，并下发给所述一级控制模块以及对应的所述关口；

所述一级控制模块根据所述二级控制模块下发的各个所述关口的所述电压最优范围以及所述功率因数最优范围，以所述关口的电压值以及对应的中低压线路的电压无功控制设备的电压无功出力等为控制变量进行优化计算，得出各个所述关口的最优电压值、最优功率因数和所述关口对应的中低压线路中各控制设备的最优电压无功出力，并将各个所述关口的最优电压值和最优功率因数返回给对应的关口；

所述关口判断所述最优电压值、最优功率因数是否分别在所述电压最优范围和功率因数最优范围内，若在则由所述一级控制模块按照所述最优电压无功出力通过通信装置控制中低压配电线路中的电压无功设备动作；否则由所述二级控制模块修改所述电压最优范围或功率因数最优范围，并重新下发给所述一级控制模块。

优选地，每一所述关口对应一台变压器，所述一级控制模块根据变压器的运行状态设置对应所述关口的工作状态，具体为：

所述变压器为一台时，其对应的关口正常工作；

所述变压器为多台且分裂运行，每一台所述变压器对应的关口均正常工作；