山东大学硕士学位论文 1.4本文的主要工作 针对当前电压无功补偿控制研究现状和不足，本文基于SCADA系统进行规范 建模，同时在建模过程中还支持基于服务属性和动态服务发现和选择。此外，本 文还设计了一种SCDA系统服务属性模板文件，规范了电压无功补偿在服务注册 和服务发现时的属性描述。本系统的功能涵盖了电压无功补偿的阿一个较为完整 的服务平台，包括抽象流程建模、服务发现、服务选择和服务绑定。本文还会通 过一些应用实例来阐述工具的各项功能。 本文的组织结构如图1-1所示。全文分为六章，按照“问题一总体设计一 一模块设计—实现”的思路展开。 第一章绪论，着重介绍了本文系统的研究背景和国内外研究现状，以及本文 解决的主要问题和完成的工作 第二章需求需求分析，详细介绍了系统的目标和解决的问题，并对系统的功 能性需求和非功能性需求进行了描述。 第三章系统架构设计，主要进行系统的架构设计。首先对系统的设计目标和 原则进行了阐述。其次，在技术架构设计中，分别按照网络架构、物理架构和逻 辑架构进行设计。最后详细描述了系统功能架构的设计过程。 第四章系统详细设计，介绍本系统的详细设计，包括系统软件设计、流程设 计和系统数据库的设计。 第五章系统实现与测试，首先从实现步骤、功能和系统特点对系统实现进行 阐述。然后对系统的基本功能、界面与存库部分和规约通讯部分进行测试。 第六章结论，对全文进行总结并提出了工作展望，并提出了将来在建模设计 上和动态服务绑定上扩展的思路
山东人学硕士学位论文 1．4本文的主要工作 针对当前电压无功补偿控制研究现状和不足，本文基于SCADA系统进行规范 建模，同时在建模过程中还支持基于服务属性和动态服务发现和选择。此外，本 文还设计了一种SCADA系统服务属性模板文件，规范了电压无功补偿在服务注册 和服务发现时的属性描述。本系统的功能涵盖了电压无功补偿的阿一个较为完整 的服务平台，包括抽象流程建模、服务发现、服务选择和服务绑定。本文还会通 过一些应用实例来阐述工具的各项功能。 本文的组织结构如图1-1所示。全文分为六章，按照“问题——总体设计一 一模块设计——实现”的思路展开。 第一章绪论，着重介绍了本文系统的研究背景和国内外研究现状，以及本文 解决的主要问题和完成的工作 第二章需求需求分析，详细介绍了系统的目标和解决的问题，并对系统的功 能性需求和非功能性需求进行了描述。 第三章系统架构设计，主要进行系统的架构设计。首先对系统的设计目标和 原则进行了阐述。其次，在技术架构设计中，分别按照网络架构、物理架构和逻 辑架构进行设计。最后详细描述了系统功能架构的设计过程。 第四章系统详细设计，介绍本系统的详细设计，包括系统软件设计、流程设 计和系统数据库的设计。 第五章系统实现与测试，首先从实现步骤、功能和系统特点对系统实现进行 阐述。然后对系统的基本功能、界面与存库部分和规约通讯部分进行测试。 第六章结论，对全文进行总结并提出了工作展望，并提出了将来在建模设计 上和动态服务绑定上扩展的思路。 5
山东大学硕士学位论文 第一章绪论 第二廉需求分析 第三章系统架构设计 第四率系统详细设计 第五章系统实现与则试 第六章结论 图11本文组织结构图 6
6 l 第二章需求分析 一 上上 i 第三章系统架构设计 上上 第四章系统详细设计 上上 l第五章系统实现与测试l 上上 第六章结论 图1．1本文组织结构图
山东大学硕士学位论文 第2章 需求分析 2.1系统概述 2.1.1项目背景 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统是各电业局以太网内对所辖 变电站的电压无功进行最优化的控制系统，该系统通过对每个变电站的模拟量、 开关量等信息进行采集，通过这些信息得出各变电站电压无功最优运行模式，对 变压器和电容器进行有效调节，以此提供电压质量、降低网损，节约人力资源， 提高经济效益。 2.1.2系统概述 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统是一种分布式的电压无功优 化控制系统。利用已普遍安装于变电站的电压无功自动控制装置(VQC)作为分布 式控制终端，由电压无功优化软件对电网进行动态无功优化计算，得出配电网电 压无功优化控制的策略，并以电压、无功上下限定值的形式下发给各VQC,由VQC 根据定值对变压器分接头位置和电容器组实行自主优化选择和投切控制，从而保 证了电压无功调节的实时性。在遇到系统电压稳定问题时，主站还可以发送命令 统一闭锁调压，并对电容器组实行强投强切，做出有利于系统恢复电压稳定的调 节。该系统应用于电网电压无功的优化和实时分布自动控制，达到保持系统电压 稳定，提高电压合格率，降低配网线损和提高峰值负荷时发配电设备的利用效率 的目的。 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统通过调度自动化SCADA系统 采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在确保电网与设备 安全运行的前提下，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，从全网角度 进行电压无功优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定 电压，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和 输电网损率最小的综合优化目标。本系统最终形成有载调压变压器分接开关调节、 无功补偿设备投切控制指令，借助调度自动化系统的“四遥”功能，利用计算机
山东大学硕士学位论文 2．1 系统概述 2．1．1项目背景 第2章需求分析 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统是各电业局以太网内对所辖 变电站的电压无功进行最优化的控制系统，该系统通过对每个变电站的模拟量、 开关量等信息进行采集，通过这些信息得出各变电站电压无功最优运行模式，对 变压器和电容器进行有效调节，以此提供电压质量、降低网损，节约人力资源， 提高经济效益。 2．1．2系统概述 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统是一种分布式的电压无功优 化控制系统。利用已普遍安装于变电站的电压无功自动控制装置(VQC)作为分布 式控制终端，由电压无功优化软件对电网进行动态无功优化计算，得出配电网电 压无功优化控制的策略，并以电压、无功上下限定值的形式下发给各VQC，由VOC 根据定值对变压器分接头位置和电容器组实行自主优化选择和投切控制，从而保 证了电压无功调节的实时性。在遇到系统电压稳定问题时，主站还可以发送命令 统一闭锁调压，并对电容器组实行强投强切，做出有利于系统恢复电压稳定的调 节。该系统应用于电网电压无功的优化和实时分布自动控制，达到保持系统电压 稳定，提高电压合格率，降低配网线损和提高峰值负荷时发配电设备的利用效率 的目的。 基于SCADA的电压无功全网优化分布式控制系统通过调度自动化SCADA系统 采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在确保电网与设备 安全运行的前提下，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，从全网角度 进行电压无功优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定 电压，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和 输电网损率最小的综合优化目标。本系统最终形成有载调压变压器分接开关调节、 无功补偿设备投切控制指令，借助调度自动化系统的“四遥”功能，利用计算机 7
山东人学硕土学位论文 技术和网络技术，通过SCADA系统自动执行，从而实现对电网内各变电所的有载 调压装置和无功补偿设备的集中监视、集中管理和集中控制，实现了对地区电网 电压无功优化运行闭环控制。 本系统适用于地区级、县级电网中单电源或多电源供电的各种网络，并能可 靠地与各家调度自动化厂家开发的SCADA系统接轨，实现地、县网电压无功联合 控制。 2.2系统目标和解决的问题 充分利用各种调压手段和无功电源的补偿作用，实现电压无功综合控制对提 高电压合格率和降低网损有很大作用。其意义主要体现在： (1)减少现场接线，提高可靠性。从电网管理部门来说，采用通讯方式实现 数据/命令的传输，可以大大减少装置的现场接线。例如，一个有2台变压器和4 组电容器组的普通变电站，连接到传统无功补偿装置的输入开关量接点有50余 个，输出开关量接点有40余个，模拟量接点10余个。采用本装置后，可节约至 少40%的接线量。大量现场接线的减少同时也意味着装置工作可靠性的提高。 (2)增加数据/命令传输通道，提高系统的通用性和动作、数据的透明性。命 令/数据传输通道的增加意味着装置可以与电网无功优化系统、调度自动化系统等 多个系统共享命令和数据。对电网来说，装置的动作是可以预期并可以在线调节 的。装置本身能够从多种数据源采集数据，也使无功补偿装置不再仅仅能够获取 本地数据和进行本地补偿，而成了一种实际意义上的全网优化控制代理。 (3)有效均衡响应时间和设备动作次数的矛盾，提高补偿设备的使用寿命。 装置的补偿定值不再是固定不变的，而是可以根据历史负荷的变化情况和上级自 动控制系统的命令在线调节的。装置在负荷变化较快的时段选用较严格的补偿定 值，以提高动作速度：在负荷变化较慢的时段选用较宽松的定值，以减少动作次 数。系统通过有效的算法，可以在极少数人工的干预下，达到提高设备响应速度、 减少动作次数的目的。 (4)提高设备使用效益。无功补偿后线路中通过的无功电流减少，从而使线 路的供电能力增加：无功补偿后变压器的无功电流减少，从而使变压器的功率损
山东人学硕士学位论文 技术和网络技术，通过SCADA系统自动执行，从而实现对电网内各变电所的有载 调压装置和无功补偿设备的集中监视、集中管理和集中控制，实现了对地区电网 电压无功优化运行闭环控制。 本系统适用于地区级、县级电网中单电源或多电源供电的各种网络，并能可 靠地与各家调度自动化厂家开发的SCADA系统接轨，实现地、县网电压无功联合 控制。 2．2系统目标和解决的问题 充分利用各种调压手段和无功电源的补偿作用，实现电压无功综合控制对提 高电压合格率和降低网损有很大作用。其意义主要体现在： (1)减少现场接线，提高可靠性。从电网管理部门来说，采用通讯方式实现 数据／命令的传输，可以大大减少装置的现场接线。例如，一个有2台变压器和4 组电容器组的普通变电站，连接到传统无功补偿装置的输入开关量接点有50余 个，输出开关量接点有40余个，模拟量接点10余个。采用本装置后，可节约至 少40％的接线量。大量现场接线的减少同时也意味着装置工作可靠性的提高。 (2)增加数据／命令传输通道，提高系统的通用性和动作、数据的透明性。命 令／数据传输通道的增加意味着装置可以与电网无功优化系统、调度自动化系统等 多个系统共享命令和数据。对电网来说，装置的动作是可以预期并可以在线调节 的。装置本身能够从多种数据源采集数据，也使无功补偿装置不再仅仅能够获取 本地数据和进行本地补偿，而成了一种实际意义上的全网优化控制代理。 (3)有效均衡响应时间和设备动作次数的矛盾，提高补偿设备的使用寿命。 装置的补偿定值不再是固定不变的，而是可以根据历史负荷的变化情况和上级自 动控制系统的命令在线调节的。装置在负荷变化较快的时段选用较严格的补偿定 值，以提高动作速度；在负荷变化较慢的时段选用较宽松的定值，以减少动作次 数。系统通过有效的算法，可以在极少数人工的干预下，达到提高设备响应速度、 减少动作次数的目的。 (4)提高设备使用效益。无功补偿后线路中通过的无功电流减少，从而使线 路的供电能力增加；无功补偿后变压器的无功电流减少，从而使变压器的功率损 8
山东大学硕士学位论文 耗降低，供电能力增加；无功补偿后发电机输出的无功电流减少，从而增加了发 电机的有功出力。 (5)降低功率损耗与电能损耗。无功补偿设备的装设，可以提高线路和变配 电设备的功率因数，从而有效地减少功率损耗和电能损耗。 (6)提高供电电压质量，降低网损，节约能源、改善环境，建设节约和谐型 社会。合理运用调压及无功补偿的手段，可以使电网电压维持在允许的范围内， 从而减小电压的大幅波动，提高供电电压质量。我国现在装机容量已经超过2亿 KW,如果能降低线损1%，就相当于少投资建设一个200万KW的发电厂，从而避 免了出此产生的环境污染问题。电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产 业和公用事业，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电 力的依赖程度也越来越高，电能质量的稳定性影响着千家万户。加强现有区域电 网电压无功的控制和调配，因此调整系统电压在合格范围内，控制无功潮流的合 理平衡，对于保证系统安全、经济运行，有效减少电力系统网损，节约能源，向 用户提供可靠、优质、经济的电能均有着重要的作用。 2.3系统需求问题描述 2.3.1系统功能性需求 1、系统涉及的对象 系统的对象往往对系统的需求有重要的影响，因此我们首先分析系统所涉及 的对象以及各对象所具备的职责。 9
山东大学硕士学位论文 耗降低，供电能力增加；无功补偿后发电机输出的无功电流减少，从而增加了发 电机的有功出力。 (5)降低功率损耗与电能损耗。无功补偿设备的装设，可以提高线路和变配 电设备的功率因数，从而有效地减少功率损耗和电能损耗。 (6)提高供电电压质量，降低网损，节约能源、改善环境，建设节约和谐型 社会。合理运用调压及无功补偿的手段，可以使电网电压维持在允许的范围内， 从而减小电压的大幅波动，提高供电电压质量。我国现在装机容量已经超过2亿 Kw，如果能降低线损1％，就相当于少投资建设～个200万Kw的发电厂，从而避 免了由此产生的环境污染问题。电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产 业和公用事业，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对电 力的依赖程度也越来越高，电能质量的稳定性影响着千家万户。加强现有区域电 网电压无功的控制和调配，因此调整系统电压在合格范围内，控制无功潮流的合 理平衡，对于保证系统安全、经济运行，有效减少电力系统网损，节约能源，向 用户提供可靠、优质、经济的电能均有着重要的作用。 2．3系统需求问题描述 2．3．1系统功能性需求 l、系统涉及的对象 系统的对象往往对系统的需求有重要的影响，因此我们首先分析系统所涉及 的对象以及各对象所具备的职责。 9