论文部分内容阅读
摘 要：地区电网无功电压优化控制系统以全网线损尽量小、各节点电压合格率尽量高为目标，控制对象为各变电所有载调压变压器分接头调节与电容器投切。借助调度自动化的SCADA功能，实现对全网无功电压的优化和集中自动控制。应用表明，该系统可有效地提高电网各节点的电压合格率，减少线损，产生较好的效益。
关键词：无功电压；优化控制；系统；南平电网
中图分类号：TM761.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0100-02
近年来，随着我国电力工业的发展，区域电网中的电能质量问题日益引起关注。电网客户对电能的质量、精度和稳定度要求日益提升。与此同时，电监会也提升了对电能质量的监察力度和奖惩力度。电力系统无功补偿与电能质量有着密切关系，本文结合南平电网的具体实践，分析和介绍了 “无功电压优化控制系统”（简称AVC系统）的应用，以期为我国电网的无功电压控制提供经验。
1 南平电网及AVC系统安装概况
近年来，随着电网不断发展扩大，南平电网已经形成以500 kV陈田变为枢纽，220 kV为地区主干电网并向县域辐射，110 kV为县域主干电网的网架规模。截至2010年8月南平地区调度管辖的变电站有220 kV变电站10座，包括杨真变、马站变、九越变、华阳变、大横变、故县变、安平变、童游变、南源变、丹桂变；110 kV变电站35座，包括安丰变、黄墩变、长沙变、西芹变、太平变、塔下变、南山变、来舟变、顺昌变、富文变；邵武局城区变、越王变、吴家塘变、拿口变、下沙变、化肥厂变；建阳局南林变等。据最新滚动规划，至2013年，南平电网将拥用500 kV变电站1座，220 kV变电站14座，110 kV变电站50座。2007年，南平电网对原有的调度自动化体系重新优化，并上马了新型无功电压优化控制系统，在原有的设备和系统下进行了更新换代，在满足电网运行指标要求的前提下，提升了母线电压的质量，以及电网的经济运行水平，并实现了对南平电网（不包括县公司）所有变电站的闭环控制。
2 新型无功电压优化控制系统简介
南平电网使用的新型无功电压优化控制系统由积成电子股份有限公司开发，适用于地区电网，并具有两种主要控制模式：一种为优化控制模式，主要实现电网的电压校正控制、功率因数校正控制、网损优化控制；另一种为分区控制模式，在此模式下，可根据自定义的控制规则，实现对厂站功率因数以及电压的控制。
2.1 主要流程
实现全网电压合格、网损尽量小的综合优化，对有载调压变压器分接档位和和电容器投切的集中自动控制的核心是全网无功补偿设备和调压设备的状态及电力网的运行参数的综合协调，形成相关指令，由操作控制系统执行。
2.2 AVC功能简介
2.2.1 系统控制
系统控制功能按照级别的高低，依次排列为“退出”、“开环”和“闭环”。其中，“退出”表示不参与分析计算和系统控制；“开环”表示参与计算分析，并给出控制方案，但不能进行自动控制；“闭环”表示既参与计算分析，又能够产生控制方案并进行自动控制。
2.2.2 电压无功控制
系统能够进行电压的无功控制，主要体现在以下几个方面：
①一旦电压和功率因数越限，系统自动进行校正控制。
②系统自动进行网损的优化控制，并结合网损的减少情况和控制费用的经济评估原则，来决定是否进行优化和控制。
③当母线电压过高或过低时，系统能够自动闭锁变压器分接头的调整，并在整定的延时过后，配合上级调度，投切低压电容器，完成对母线电压的控制。
2.2.3 安全、闭锁、防护
①安全功能。系统的SCADA系统进行数据采集时，使用高效数字滤波的方法，可有效滤除电压、无功的高频扰动，提高数据的准确性。当系统的状态估计量测合格率≤90%，系统自动闭锁优化控制功能，并可以按照系统设定，自动切换到相关的分区控制并报警。
②闭锁功能。一旦电容器保护和变压器保护动作，则闭锁对相应设备的控制并输出报警。当电容器保护和变压器保护动作的次数>日动作总次数限值，则系统自动输出报警，并闭锁相关设备的控制。一旦变压器调节分接头过程中出现滑档，则系统自动闭锁对该变压器的控制并输出报警。此外，对主变档位的调节和设置也有上下限，当达到系统设定的上下限时，则自动闭锁相关控制并输出报警。一旦电容器开关遥控和变压器分接头遥调失败，在保护没有动作的情况下，可根据系统设定，重发控制指令。如果设备遥控成功，而相关数据未刷新，或变电站数据长期不刷新，则系统将厂站内的变压器和并联补偿设备均自动设置为开环并输出报警。
2.2.4 编辑、显示、考核、统计、查询、报表
为了满足变电站办公自动化的需要，无功电压优化控制系统还具备相应的编辑、显示、考核、统计、查询、报表功能。
2.2.5 通信
系统能够接收省局AVC系统下发的控制指标，并向省局AVC系统反馈系统内无功电压控制设备的运行状态和统计数据。还可以向无人值守站下发遥控、遥调命令。
3 实践效果
本系统自2007年在南平电网投运以来，经过几年的使用，经过实践验证，运行情况稳定、动作行为可靠，取得了很好的效果。系统应用后对降低线损、提高电压合格率起到了重要作用。
3.1 降低线损
应用前后同月的线损统计数据比较如表1所示。应用实时无功补偿与电压控制系统后，降损节电效果明显。
3.2 提高电压合格率
在未进行无功优化自动控制以前，人工调节电压往往不及时，特别是中午高峰时间段经常来不及调节，在无功优化系统自动控制以后，通过预先设置好的电压上下限，在电压越限以后，系统会自动进行调节，使电压处于合格区间，从而提高电压合格率。110 kV长沙变投入自动控制调节之后，10 kV母线电压合格率有了很大提高。安装系统前后不同年月的电压格率见表2。
3.3 设备运行状态改善
由于实施全网无功补偿容量调节和电压调节，110 kV长沙变电站10 kV电容器每台每天投切次数由以前的平均3次增加到现在的平均8次；主变压器分接开关调节次数由以前的每台每天平均11次，降低到目前的每台每天平均6次，改善了设备运行状态。
4 结 语
AVC系统在南平电网的应用，使无功电压的控制实现了从离线处理到实时处理、从就地平衡到全网平衡、从单独控制到集中控制的创新。一套系统可监管所有的变电站，大大减少了调度员巡检站监控人员的工作量，更及时、更全面地对电网的无功电压进行监控，及时进行主变分接开关调节和电容器的投切，使电压合格率水平有了明显的提高。
参考文献：
[1] 程浩忠，吴浩.电力系统无功及电压稳定性[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2] 韩祯祥.电力系统分析[M].杭州：浙江大学出版社，1997.
[3] 魏新颖.省级电网实时无功优化控制方法研究[D].杭州：浙江大学，2010.
关键词：无功电压；优化控制；系统；南平电网
中图分类号：TM761.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0100-02
近年来，随着我国电力工业的发展，区域电网中的电能质量问题日益引起关注。电网客户对电能的质量、精度和稳定度要求日益提升。与此同时，电监会也提升了对电能质量的监察力度和奖惩力度。电力系统无功补偿与电能质量有着密切关系，本文结合南平电网的具体实践，分析和介绍了 “无功电压优化控制系统”（简称AVC系统）的应用，以期为我国电网的无功电压控制提供经验。
1 南平电网及AVC系统安装概况
近年来，随着电网不断发展扩大，南平电网已经形成以500 kV陈田变为枢纽，220 kV为地区主干电网并向县域辐射，110 kV为县域主干电网的网架规模。截至2010年8月南平地区调度管辖的变电站有220 kV变电站10座，包括杨真变、马站变、九越变、华阳变、大横变、故县变、安平变、童游变、南源变、丹桂变；110 kV变电站35座，包括安丰变、黄墩变、长沙变、西芹变、太平变、塔下变、南山变、来舟变、顺昌变、富文变；邵武局城区变、越王变、吴家塘变、拿口变、下沙变、化肥厂变；建阳局南林变等。据最新滚动规划，至2013年，南平电网将拥用500 kV变电站1座，220 kV变电站14座，110 kV变电站50座。2007年，南平电网对原有的调度自动化体系重新优化，并上马了新型无功电压优化控制系统，在原有的设备和系统下进行了更新换代，在满足电网运行指标要求的前提下，提升了母线电压的质量，以及电网的经济运行水平，并实现了对南平电网（不包括县公司）所有变电站的闭环控制。
2 新型无功电压优化控制系统简介
南平电网使用的新型无功电压优化控制系统由积成电子股份有限公司开发，适用于地区电网，并具有两种主要控制模式：一种为优化控制模式，主要实现电网的电压校正控制、功率因数校正控制、网损优化控制；另一种为分区控制模式，在此模式下，可根据自定义的控制规则，实现对厂站功率因数以及电压的控制。
2.1 主要流程
实现全网电压合格、网损尽量小的综合优化，对有载调压变压器分接档位和和电容器投切的集中自动控制的核心是全网无功补偿设备和调压设备的状态及电力网的运行参数的综合协调，形成相关指令，由操作控制系统执行。
2.2 AVC功能简介
2.2.1 系统控制
系统控制功能按照级别的高低，依次排列为“退出”、“开环”和“闭环”。其中，“退出”表示不参与分析计算和系统控制；“开环”表示参与计算分析，并给出控制方案，但不能进行自动控制；“闭环”表示既参与计算分析，又能够产生控制方案并进行自动控制。
2.2.2 电压无功控制
系统能够进行电压的无功控制，主要体现在以下几个方面：
①一旦电压和功率因数越限，系统自动进行校正控制。
②系统自动进行网损的优化控制，并结合网损的减少情况和控制费用的经济评估原则，来决定是否进行优化和控制。
③当母线电压过高或过低时，系统能够自动闭锁变压器分接头的调整，并在整定的延时过后，配合上级调度，投切低压电容器，完成对母线电压的控制。
2.2.3 安全、闭锁、防护
①安全功能。系统的SCADA系统进行数据采集时，使用高效数字滤波的方法，可有效滤除电压、无功的高频扰动，提高数据的准确性。当系统的状态估计量测合格率≤90%，系统自动闭锁优化控制功能，并可以按照系统设定，自动切换到相关的分区控制并报警。
②闭锁功能。一旦电容器保护和变压器保护动作，则闭锁对相应设备的控制并输出报警。当电容器保护和变压器保护动作的次数>日动作总次数限值，则系统自动输出报警，并闭锁相关设备的控制。一旦变压器调节分接头过程中出现滑档，则系统自动闭锁对该变压器的控制并输出报警。此外，对主变档位的调节和设置也有上下限，当达到系统设定的上下限时，则自动闭锁相关控制并输出报警。一旦电容器开关遥控和变压器分接头遥调失败，在保护没有动作的情况下，可根据系统设定，重发控制指令。如果设备遥控成功，而相关数据未刷新，或变电站数据长期不刷新，则系统将厂站内的变压器和并联补偿设备均自动设置为开环并输出报警。
2.2.4 编辑、显示、考核、统计、查询、报表
为了满足变电站办公自动化的需要，无功电压优化控制系统还具备相应的编辑、显示、考核、统计、查询、报表功能。
2.2.5 通信
系统能够接收省局AVC系统下发的控制指标，并向省局AVC系统反馈系统内无功电压控制设备的运行状态和统计数据。还可以向无人值守站下发遥控、遥调命令。
3 实践效果
本系统自2007年在南平电网投运以来，经过几年的使用，经过实践验证，运行情况稳定、动作行为可靠，取得了很好的效果。系统应用后对降低线损、提高电压合格率起到了重要作用。
3.1 降低线损
应用前后同月的线损统计数据比较如表1所示。应用实时无功补偿与电压控制系统后，降损节电效果明显。
3.2 提高电压合格率
在未进行无功优化自动控制以前，人工调节电压往往不及时，特别是中午高峰时间段经常来不及调节，在无功优化系统自动控制以后，通过预先设置好的电压上下限，在电压越限以后，系统会自动进行调节，使电压处于合格区间，从而提高电压合格率。110 kV长沙变投入自动控制调节之后，10 kV母线电压合格率有了很大提高。安装系统前后不同年月的电压格率见表2。
3.3 设备运行状态改善
由于实施全网无功补偿容量调节和电压调节，110 kV长沙变电站10 kV电容器每台每天投切次数由以前的平均3次增加到现在的平均8次；主变压器分接开关调节次数由以前的每台每天平均11次，降低到目前的每台每天平均6次，改善了设备运行状态。
4 结 语
AVC系统在南平电网的应用，使无功电压的控制实现了从离线处理到实时处理、从就地平衡到全网平衡、从单独控制到集中控制的创新。一套系统可监管所有的变电站，大大减少了调度员巡检站监控人员的工作量，更及时、更全面地对电网的无功电压进行监控，及时进行主变分接开关调节和电容器的投切，使电压合格率水平有了明显的提高。
参考文献：
[1] 程浩忠，吴浩.电力系统无功及电压稳定性[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2] 韩祯祥.电力系统分析[M].杭州：浙江大学出版社，1997.
[3] 魏新颖.省级电网实时无功优化控制方法研究[D].杭州：浙江大学，2010.