摘 要：地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化集中自動控制系統(tǒng)以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節(jié)點電壓合格率盡量高為，控制對象為各變電所有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)與電容器投切；借助調(diào)度自動化的SCADA功能，實現(xiàn)對全網(wǎng)無功電壓的優(yōu)化和集中自動控制。應(yīng)用表明該系統(tǒng)可有效地提高電網(wǎng)各節(jié)點的電壓合格率，減少網(wǎng)損，產(chǎn)生較好的效益
關(guān)鍵詞：無功功率 電壓；優(yōu)化；集中控制
1.引言
電網(wǎng)的電壓和無功是緊密結(jié)合的兩個物理量，對電壓、無功實施控制，對于提高電能質(zhì)量，使電網(wǎng)中的潮流分布更為合理，有效降低網(wǎng)損都具有重要意義，針對電網(wǎng)環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)變電站有載調(diào)壓變壓器分接頭和投切無功補(bǔ)償設(shè)備是對電壓無功進(jìn)行控制的重要手段。
目前，單變電站的電壓無功控制技術(shù)逐漸成熟，已經(jīng)逐步應(yīng)用到實際電力系統(tǒng)中，但這種方式從技術(shù)應(yīng)用到管理模式上都有所局限。由于其僅采集一個變電站的運行參數(shù)，未能實現(xiàn)對全網(wǎng)范圍內(nèi)各變電站的電容器和有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位進(jìn)行綜合考慮協(xié)調(diào)控制，會出現(xiàn)局部優(yōu)化而全網(wǎng)受影響的局面。因此，改進(jìn)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)面向全網(wǎng)的電壓/無功優(yōu)化和自動控制，不僅是提高電能質(zhì)量滿足用戶需求的需要，還是電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行的需要。
武威電網(wǎng)開發(fā)應(yīng)用的無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)軟件就是以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節(jié)點電壓合格為目標(biāo)，以集控中心（調(diào)度中心、配調(diào)中心）為核心，以各變電站有載調(diào)壓變壓器分接檔位與電容器投切協(xié)調(diào)控制為手段的系統(tǒng)，它不僅克服了現(xiàn)有無功控制（VQC）裝置的不足，而且新系統(tǒng)人機(jī)界面直觀清晰，無需監(jiān)控，節(jié)省投資，一個地（市）、縣調(diào)調(diào)度部門僅需一套軟件就可以實現(xiàn)本網(wǎng)范圍內(nèi)所有變電站的無功電壓集中優(yōu)化控制。
2.系統(tǒng)軟件的主要流程和功能
2.1主要流程
實現(xiàn)全網(wǎng)電壓合格、網(wǎng)損盡量小的綜合優(yōu)化，對有載調(diào)壓變壓器分接檔位和和電容器投切的集中自動控制的核心是全網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備和調(diào)壓設(shè)備的狀態(tài)及電力網(wǎng)的運行參數(shù)的綜合協(xié)調(diào)，形成相關(guān)指令，由操作控制系統(tǒng)執(zhí)行。圖
1為區(qū)域電網(wǎng)無功優(yōu)化集中自動控制系統(tǒng)軟件流程圖，首先從調(diào)度自動化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電站主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令、多主變經(jīng)濟(jì)運行指令，交由調(diào)度中心、集控中心、配調(diào)中心控制系統(tǒng)執(zhí)行，此后循環(huán)往復(fù)。2.2主要功能
實時檢測電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，可以在一面屏幕上檢測電網(wǎng)中的
10kV母線電壓、電流、無功、變壓器分接頭位置及電容器開關(guān)狀態(tài)等信息。 2.2.1電壓越限控制。 當(dāng)10 kV母線電壓越限時，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)分接頭或投切電容器的指令，并自動執(zhí)行操作指令。
2.2.2無功潮流不合理控制。當(dāng)電網(wǎng)無功潮流的流向不合理時，系統(tǒng)發(fā)出投切相關(guān)電容器的指令，并自動執(zhí)行操作指令。
2.2.3集中自動控制。無需人員干預(yù)，滿足無人值守的要求，實現(xiàn)“四遙”功能。
2.2.4主變壓器經(jīng)濟(jì)運行。電網(wǎng)處于低谷負(fù)荷運行時，對各變電所2臺或多臺主變壓器提出經(jīng)濟(jì)運行的模式，由值班人員決定是否執(zhí)行操作指令。
2.2.5逆調(diào)壓。實現(xiàn)電壓合格范圍內(nèi)，高峰負(fù)荷時電壓偏上限運行，低谷負(fù)荷時電壓偏下限運行。
安全閉鎖 在遇到主變壓器分接頭開關(guān)、電容器開關(guān)、通信線路及系統(tǒng)中出現(xiàn)各種異常狀態(tài)不允許執(zhí)行操作指令時，該系統(tǒng)能可靠閉鎖，防止誤動。
2.2.6聲音報告系統(tǒng)中任何一項操作成功與否，均有語音報告，以提示或通知值班人員掌握某一變電所主變壓器分接頭調(diào)節(jié)、電容器投切動作情況。
2.2.7記錄打印程序在每一次操作命令發(fā)出后，都有控制操作的記錄，保存分析．自動統(tǒng)計每月、每日各變電所主變分接頭、電容器投切次數(shù)。這些記錄可以在屏幕模擬顯示，也可以打印存檔管理。
3.運行效果
本系統(tǒng)自2007初開始年在甘肅武威供電公司發(fā)放集控中心投運，運行穩(wěn)定、動作可靠，取得了很好的效果，獲得甘肅省電力公司科技進(jìn)步一等獎。系統(tǒng)應(yīng)用后對降低線損、提高電壓合格率、改善設(shè)備運行狀態(tài)等方面取得了良好的效果
3.1降低線損
應(yīng)用前后2個月的網(wǎng)損統(tǒng)計數(shù)據(jù)比較如表1所示。應(yīng)用實時無功補(bǔ)償與電壓控制系統(tǒng)后，2個月的節(jié)電量分別為90、113萬kW·h，降損節(jié)電效果明顯。
表1.2個月的網(wǎng)損統(tǒng)計數(shù)據(jù)比較
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2月 |
3月 |
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供電量
（萬kw.h） |
網(wǎng)損
（萬kw.h） |
網(wǎng)損率/% |
供電量
（萬kw.h） |
網(wǎng)損
（萬kw.h） |
網(wǎng)損率% |
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2007年
2008年 |
21032
22618 |
351.9
288.1 |
1.673
1.274
|
22431
23075 |
381
279 |
1.70
1.21 |
3.2提高電壓合格率
在未進(jìn)行無功優(yōu)化自動控制以前，人工調(diào)節(jié)電壓往往不及時，特別是中午高峰時間段經(jīng)常來不及調(diào)節(jié)，在無功優(yōu)化系統(tǒng)自動控制以后，通過預(yù)先設(shè)置好的電壓上下限，在電壓越限以后，系統(tǒng)會自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電壓處于合格區(qū)間，從而提高電壓合格率。不同年月的電壓格率見表
2。110kV城西變投入自動控制調(diào)節(jié)之后，10kV母線電壓合格率有了很大提高。
表2 .不同年月的電壓格率
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2007年2月 |
2008年2月 |
提高百分點 |
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10kV一段電壓合格率
10kV二段電壓合格率 |
94.68%
95.19 |
99.45%
99.82 |
5.17
4.63 |
3.3設(shè)備運行狀態(tài)改善
由于實施全網(wǎng)無功補(bǔ)償容量調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)，變電所10 kV 電容器每臺每天投切次數(shù)由以前的平均4次增加到現(xiàn)在的平均7次；主變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)由以前的每臺每天平均9次，降低到目前的每臺每天平均5次，改善了設(shè)備運行狀態(tài)，提高了地區(qū)受電力率。
4.結(jié)語
本文開發(fā)的系統(tǒng)軟件，對無功電壓優(yōu)化與控制實現(xiàn)了從離線處理到實時處理、從就地平衡到全網(wǎng)平衡、從單獨控制到集中控制的創(chuàng)新。優(yōu)化過程不再依賴于無功潮流計算，控制過程無需增加任何硬件設(shè)備，使系統(tǒng)軟件具有實用性和可靠性。運行實例說明了該系統(tǒng)軟件在電力系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
1 程浩忠，吳浩著 電力系統(tǒng)無功及電壓穩(wěn)定性. 北京：中國電力出版社，2003
2 李國柱.地區(qū)電網(wǎng)多變電站無功協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和策略研究 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文.
3韓禎祥. 電力系統(tǒng)分析 浙江：浙江大學(xué)出版社， 1997
