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        廊坊地區(qū)無功優(yōu)化系統(tǒng)介紹

        2014-04-29 20:34:51蔡超楊志華王瑋
        電子世界 2014年17期
        關(guān)鍵詞:控制調(diào)節(jié)

        蔡超 楊志華 王瑋

        【摘要】無功優(yōu)化系統(tǒng)與調(diào)度自動化OPEN3000系統(tǒng)有機結(jié)合,利用電網(wǎng)模型和調(diào)度自動化(SCADA)系統(tǒng),采集全網(wǎng)各節(jié)點遙測、遙信等實時數(shù)據(jù)進行在線分析和計算,在電網(wǎng)與設(shè)備安全運行的前提下,以各節(jié)點電壓合格、網(wǎng)調(diào)關(guān)口無功或功率因數(shù)為約束條件,從全網(wǎng)角度進行電壓無功優(yōu)化控制,實現(xiàn)無功補償設(shè)備投入合理和無功分層就地平衡與穩(wěn)定電壓,實現(xiàn)電廠與變電站的協(xié)調(diào)控制、主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少和電容器投切合理、電壓合格率最高和輸電網(wǎng)損率最小的綜合優(yōu)化目標(biāo)。

        【關(guān)鍵詞】無功優(yōu)化;調(diào)節(jié);控制

        廊坊電網(wǎng)無功優(yōu)化系統(tǒng)目前采用江蘇泰州安方電力科技有限公司開發(fā)的TOP5000-AVC控制系統(tǒng)。

        一、系統(tǒng)概述

        該系統(tǒng)自2010年6月開發(fā),同年8月底開發(fā)完成并經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試正常后從2010年10月10日起在廊坊地區(qū)以“自動控制”方式運行,經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整后,運行穩(wěn)定可靠。并于12月份在現(xiàn)場進行測試,裝置發(fā)信正確率100%,報表數(shù)據(jù)完整正確率100%。

        測試期間,該控制系統(tǒng)與調(diào)度自動化OPEN3000系統(tǒng)有機結(jié)合,利用電網(wǎng)模型和調(diào)度自動化(SCADA)系統(tǒng),采集全網(wǎng)各節(jié)點遙測、遙信等實時數(shù)據(jù)進行在線分析和計算,在電網(wǎng)與設(shè)備安全運行的前提下,以各節(jié)點電壓合格、網(wǎng)調(diào)關(guān)口無功或功率因數(shù)為約束條件,從全網(wǎng)角度進行電壓無功優(yōu)化控制,實現(xiàn)無功補償設(shè)備投入合理和無功分層就地平衡與穩(wěn)定電壓,實現(xiàn)電廠與變電站的協(xié)調(diào)控制、主變分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少和電容器投切合理、電壓合格率最高和輸電網(wǎng)損率最小的綜合優(yōu)化目標(biāo),并通過SCADA的遙控遙調(diào)功能經(jīng)集控中心實現(xiàn)對變電站內(nèi)電容器、電抗器和主變分接頭的閉環(huán)控制。同時要求地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)具備和華北電網(wǎng)AVC系統(tǒng)進行上、下協(xié)調(diào)控制功能。

        該控制系統(tǒng)實現(xiàn)了以下功能:

        1.實現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化補償

        當(dāng)華北電網(wǎng)內(nèi)各級變電站電壓處在合格范圍內(nèi),控制本級電網(wǎng)內(nèi)無功功率合理流動,實現(xiàn)無功功率就地分層平衡,提高功率因數(shù)。電容器組根據(jù)計算決策誰優(yōu)先投入。

        2.實現(xiàn)無功電壓綜合控制

        當(dāng)變電站10kV母線電壓超上限時,先降低主變分接開關(guān)檔位,如達(dá)不到要求,再切除電容器; 當(dāng)變電站10kV母線電壓超下限時,先投入電容器,達(dá)不到要求時,再提高主變分接開關(guān)檔位,盡可能提高電容器投入利用率。

        3.相對完善的報表功能

        系統(tǒng)自動記錄系統(tǒng)控制下有載開關(guān)、電容器開關(guān)每一次動作的執(zhí)行時間、執(zhí)行原因和執(zhí)行結(jié)果,記錄主變分接開關(guān)、無功補償設(shè)備開關(guān)每年每月每日動作次數(shù)、監(jiān)控人員登錄及修改記錄。系統(tǒng)還根據(jù)變電所負(fù)荷實際情況,提供了本變電站電容器單組或多組容量最優(yōu)配置值。

        二、系統(tǒng)應(yīng)用

        1.系統(tǒng)用戶主界面:提供給用戶的監(jiān)視和操作界面(如圖1所示)

        圖1 系統(tǒng)用戶主界面:提供給用戶的監(jiān)視和操作界面

        2.報表應(yīng)用

        報表應(yīng)用分為報表和曲線兩部分應(yīng)用。其中,報表部分可以提供設(shè)備動作次數(shù)表(可以查詢某一天或某一段時間內(nèi)的設(shè)備動作次數(shù),給用戶提供設(shè)備檢修的依據(jù))、設(shè)備動作表(對每天設(shè)備動作都有詳細(xì)的記錄,用戶可導(dǎo)入EXCEL表中作為記錄)最佳配置(系統(tǒng)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對變電所配置的電容器容量給出優(yōu)化建議)、事件記錄(記錄每天人工解鎖封鎖的情況)、投運時間(記錄電容器每天的投運情況)、異常封鎖(記錄設(shè)備每天操作異常封鎖的情況)、220功率因數(shù)(記錄220KV變電所功率因數(shù)的合格率)、10KV電壓合格率(記錄變電所每天的10KV電壓合格率)等多項功能應(yīng)用。

        曲線圖:可以查詢某天,某個變電所的電壓、有功、無功、和功率因數(shù)的曲線

        三、省地協(xié)調(diào)系統(tǒng)建設(shè)

        協(xié)調(diào)模式:

        (1)網(wǎng)地協(xié)調(diào)側(cè)控制模式

        網(wǎng)地協(xié)調(diào)總體上采用“全局優(yōu)化+雙向交互”的技術(shù)路線。

        從協(xié)調(diào)變量的選擇上,根據(jù)現(xiàn)有的調(diào)度職能劃分,采用網(wǎng)地之間的關(guān)口,即220kV主變高壓側(cè)無功功率(功率因數(shù))作為協(xié)調(diào)變量。選擇網(wǎng)地關(guān)口無功作為協(xié)調(diào)變量,更容易體現(xiàn)無功分層分區(qū)平衡的原則。地調(diào)側(cè)的主要控制手段為電容電抗器及主變分接頭,與關(guān)口無功之間的關(guān)系更加清晰,從策略制定和策略執(zhí)行上都更加方便。

        (2)本地控制模式

        地調(diào)側(cè)AVC系統(tǒng)主要采用 “全局優(yōu)化+專家規(guī)則”的技術(shù)路線。

        在地調(diào)AVC系統(tǒng)中,全局無功優(yōu)化做為自動電壓控制系統(tǒng)的最高層,擔(dān)負(fù)著為系統(tǒng)提供全網(wǎng)優(yōu)化方案的決策任務(wù)。它以全系統(tǒng)的經(jīng)濟運行為優(yōu)化目標(biāo),綜合考慮安全性指標(biāo),給出母線電壓優(yōu)化的設(shè)定參考值,供控制決策使用。因此地調(diào)AVC中包含了全網(wǎng)的無功優(yōu)化計算,作為系統(tǒng)核心的決策模塊。

        因此,本項目結(jié)合地調(diào)AVC系統(tǒng)的實際情況,采用了“全局優(yōu)化+專家規(guī)則”的技術(shù)路線,全局無功優(yōu)化計算僅給出全網(wǎng)的優(yōu)化控制方向,而具體的控制策略由專家規(guī)則來確定,當(dāng)全局優(yōu)化可用時,控制規(guī)則以全局無功優(yōu)化給出的目標(biāo)作為控制目標(biāo),在規(guī)則中考慮各種離散設(shè)備投切控制的規(guī)程和約束條件;當(dāng)全局優(yōu)化不可用時,控制規(guī)則以消除電壓越限、關(guān)口功率因數(shù)合格為基本目標(biāo)進行控制,同時可以以人工指定的默認(rèn)運行曲線作為優(yōu)化控制目標(biāo)。采用這種方式既保證了全網(wǎng)優(yōu)化控制、電網(wǎng)經(jīng)濟運行的目標(biāo)的實現(xiàn),同時也保證了系統(tǒng)的魯棒性和可用性。由于地區(qū)電網(wǎng)具有輻射運行的特點,通過在地調(diào)AVC的控制規(guī)則中引入每個輻射電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)上下級控制的協(xié)調(diào)規(guī)則,可以有效地實現(xiàn)面向電網(wǎng)分區(qū)的變電站協(xié)調(diào)控制。

        在實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制基礎(chǔ)上,地調(diào)AVC系統(tǒng)能夠響應(yīng)和追隨網(wǎng)調(diào)下發(fā)的關(guān)口無功協(xié)調(diào)控制指令。在地調(diào)AVC系統(tǒng)中,通過在控制目標(biāo)中引入網(wǎng)地協(xié)調(diào)控制關(guān)口的功率因數(shù)合格的目標(biāo),可以實現(xiàn)地調(diào)AVC與網(wǎng)調(diào)AVC的協(xié)調(diào)控制。

        (3)網(wǎng)地協(xié)調(diào)的總體控制模式如圖2所示:

        圖2 網(wǎng)地協(xié)調(diào)的總體控制模式圖

        網(wǎng)地之間選擇一些特征量作為上下級無功控制的協(xié)調(diào)變量,通過上級電網(wǎng)的無功優(yōu)化,實時計算出下級電網(wǎng)中協(xié)調(diào)變量的最優(yōu)設(shè)定值,該設(shè)定值通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)下發(fā)到下級電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu),在下級電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制決策中,除了滿足本級電網(wǎng)的控制目標(biāo)外,還需要實時追隨由上級電網(wǎng)給出的協(xié)調(diào)變量的最優(yōu)設(shè)定值。

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