電力系統電壓無功優化

2014-08-09 00:41:57 大云網　點擊量：評論 (0)

電力系統電壓無功優化控制是指在保證滿足運行約束的同時，用盡量少的無功投入（或盡量少的無功補償設備投資），最大限度地改善電壓質量、降低網損。電力系統電壓無功優化控制主要是通過調整發電機的端電壓、變壓

電力系統電壓/無功優化控制是指在保證滿足運行約束的同時，用盡量少的無功投入（或盡量少的無功補償設備投資），最大限度地改善電壓質量、降低網損。電力系統電壓無功優化控制主要是通過調整發電機的端電壓、變壓器分接頭位置、無功補償設備等手段來實現的。電力系統電壓/無功優化問題分成規劃和運行優化與控制兩類。規劃問題計算無功補償設備的最優安裝位置、類型和容量，以達到節省投資費用的目的。運行優化與控制問題認為無功補償設備的配置已定，需要根據實際負荷的變化，確定無功補償設備的投切方案和變壓器分接頭位置等，以達到在滿足電壓質量要求的情況下，網損最小，或能耗最小，或運行費用最小的目的。

1、目前存在的問題

首先，過分強調主站功能,對站端監控裝置缺乏重視。目前投入運行的地區電網無功優化系統的控制過程是：通過SCADA系統收集信息，由主站根據分析結果發出控制命令，通過站端監控裝置執行。站端監控裝置只要實現四遙功能即可，即站端監控裝置本身不具備分析功能。

其次，信息量采集不全,尤其是主變檔位信號。

2、解決方案

2.1 站端監控裝置的問題

站端監控裝置應該是一個有多輸入/多輸出的閉環系統。該系統需要連續地對各母線電壓和主變各側電流進行交流采樣，計算出電壓、有功功率、無功功率和功率因數，分析電壓水平和無功平衡狀況。同時采集變電站內相關斷路器和隔離開關的狀態信息，能夠在失去上級控制后，分析本變電站運行方式和結線狀況，得出投切電容器組、調節分接頭開關檔位的控制策略，達到保證電壓合格率和無功就地平衡的目的。

對站端執行機構的基本要求如下：

(1) 數據精度和準確性

要對采集到的數據進行數字濾波處理，以及真偽判斷等抗干擾措施，保證進入策略的數據正確無誤。

(2) 控制策略正確、合理

分析電壓、有功功率、無功功率、功率因數，以及變電站運行方式和結線狀況，確定符合當時運行方式的控制策略。

(3) 延長控制設備的使用壽命

保證對控制設備的動作次數不能超過限值，同時要使動作次數盡量地少。

(4) 控制操作的安全性和可靠性

控制操作的安全性和可靠性應在裝置的硬件、軟件和執行機構等各個環節加以保證，保證控制操作正確無誤。

(5) 控制故障的閉鎖及提示

在輸出控制命令之前，必須檢測各類閉鎖條件（如總告警信號、諧波超標、執行電路出錯、遙信變位、主變過流、系統電壓嚴重超標等）。當閉鎖條件滿足時，立即取消控制命令，并給出閉鎖提示信息。

(6) 拒動和滑檔處理

當對電容器組和主變分接頭的控制命令發出后，監測電容器組的狀態和主變分接頭開關檔位是否變化,如果沒有變化，則提示該設備拒動。如果主變分接頭開關檔位越過了預定的控制檔位，則提示該主變分接頭滑動，同時發生控制命令，切斷分接頭開關操作機構的電源。

(7) 運行方式的自適應

變電站中主變的個數可以是1臺、2臺甚至3臺，母線有單母、雙母、雙母帶旁路等不同的運行方式，對控制設備的使用不同，控制策略也不同。因此，要能自動地識別不同的運行方式，制定不同的控制策略。

(8) 自診斷和自恢復

裝置要做到板級故障診斷，板內部分部件故障自診斷，當干擾使軟件運行異常時，能自動恢復正常工作。

(9) 預留通信接口

預留的通信接口可以用RS-232/422/485方式與站內的RTU、綜合自動化系統以及調度中心進行通信，使得該裝置既可以獨立工作，又可統一管理。

2.2 檔位問題

根據現場經驗，地區一級電網無功優化系統110 kV以上等級的變電站主變檔位必須采集。在衡水電網無功優化功能實用化過程中，出于對現場原運行設備的可靠性及安裝改造的方便性的需要，更考慮到改造后原設備及增加設備的安全運行可靠性的需要，筆者自行設計一套檔位變送器，現將主變分接頭改造方案綜述如下：

原現場運行檔位顯示器不予改造，可正常使用。在檔位信號輸入端子處并出信號（AC 24 V電壓信號），接入主變分頭信號轉換裝置輸入端子，AC 24 V變壓器檔位信號經過 PTC、TVS防過壓、過流保護電路，進入整流橋整流濾波輸出20 V至30 V直流信號，經過1 kW電阻限流驅動直流 24 V繼電器，使流過繼電器線圈的電流為12 mA，使繼電器吸合。其兩組開接點可分別單獨送出兩組空接點，一組變壓器檔位分接頭接點供RTU遙信采集使用，另一組變壓器檔位分頭接點還可以供VQC遙信采集使用。其工作原理見圖1。

(1) 檔位變送器的技術要點

·PTC：電子拒合開關，也稱“電子保險”，是防止過壓、過流保護運行設備及元器件免受沖擊，隔離故障點，故障恢復時能自動接通運行設備及元器件。

·TVS：防浪涌元件，保護元器件以防沖擊損壞，吸收過流、過壓能量。有源信號轉換：將交流電壓信號經過特殊整流、穩壓、限流處理，轉換成恒定直流量，供信號驅動使用。

·微型信號傳感器：將直流信號轉換成雙開接點供VQC及RTU采樣使用。

·檔位指示燈：并在分頭檔位顯示器前端，用來指示檔位信號供參考、維護。

(2) 檔位變送器的優點

首先在設計上筆者先后征求了設計、保護、變電站值班員及廠家的意見，保證了設計的合理性。其次施工方便、簡單，不用停電和打孔（如果更換市場現有的產品就不會如此）。

用于無人值班站就更有優勢（比遙測和BCD碼方式），因為主變調檔時會滑檔，表現為檔位消失或連動，遙控程序一般是當檔位消失或有兩個檔位時禁止遙控，這時可用人工置位遙信使檔位恢復，繼續調檔，不必到現場人工處理。

(3) 主站軟件應避免出現的情況

首先，采用遠動自動化系統采集保護信號，對無功優化系統實現在系統故障情況下的閉鎖。由于現場保護信號的采集與傳輸需要時間，可能會出現閉鎖不及時的情況。

其次，對于變電站負荷出線的不平衡引起的三相電壓出現偏差的情況，不能妥善處理。因為無功優化系統采用單相計算方式，在電壓采集上只收集單相電壓，對其它二相電壓情況未考慮，因此，在小電流接地系統中出現的單相接地運行方式下，優化系統的運行調整方式會出現較大偏差。

第三，未考慮系統諧波含量超標應閉鎖電容器的投切問題。