程道蓮

(國網(wǎng)亳州供電公司,安徽亳州 236800)

亳州電網(wǎng)AVC系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析及改進(jìn)措施

程道蓮

(國網(wǎng)亳州供電公司,安徽亳州 236800)

本文介紹了亳州電網(wǎng)電壓無功綜合自動控制系統(tǒng)運(yùn)行狀況,對其進(jìn)行了分析,提出改進(jìn)措施,為亳州電網(wǎng)AVC提供了借鑒。

電壓 無功 優(yōu)化 改進(jìn)措施

電網(wǎng)電壓無功綜合優(yōu)化自動控制系統(tǒng)，即AVC系統(tǒng)，其主要作用是利用實(shí)用的優(yōu)化判斷方法，實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)和控制地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)所有變電所電容器投切和有載變壓器分接開關(guān)檔位調(diào)節(jié)，以達(dá)到全網(wǎng)網(wǎng)損率最小、各節(jié)點(diǎn)電壓合格率最高、所有主變分接頭動作次數(shù)最少、所有電廠無功出力及所有電容器投切最合理的目的。

1 亳州電網(wǎng)AVC系統(tǒng)現(xiàn)狀

亳州供電公司變電站電壓無功控制系統(tǒng)采用優(yōu)化控制模式，該模式下直接選取SCADA獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。此時(shí)不再進(jìn)行單純的全網(wǎng)潮流計(jì)算，而是建立符合全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小， 電壓合格的優(yōu)化及控制判斷規(guī)則來進(jìn)行控制。

1.1 與省網(wǎng)AVC協(xié)調(diào)控制的關(guān)口多目標(biāo)控制模式

本系統(tǒng)可以接受省調(diào)AVC下發(fā)的電壓、無功、功率因數(shù)目標(biāo)值，首次完整實(shí)現(xiàn)省地調(diào)多目標(biāo)聯(lián)合控制，其控制原理如下：

關(guān)口電壓偏高時(shí)，先對該關(guān)口對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的母線按功率因數(shù)由高到低逐個(gè)切除電容器，不成功時(shí)最后調(diào)節(jié)220廠站的變壓器檔位降低關(guān)口電壓。關(guān)口電壓偏低時(shí)，先對該關(guān)口對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的母線按功率因數(shù)由低到高逐個(gè)投入電容器，不成功時(shí)最后調(diào)節(jié)220廠站的變壓器檔位提高關(guān)口電壓。

關(guān)口功率因數(shù)偏低或吸收無功過多時(shí)，對該關(guān)口對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的母線按功率因數(shù)由低到高投入電容器。

上述兩種情況下在靈敏度結(jié)果可用的情況下(狀態(tài)估計(jì)結(jié)果、調(diào)度員潮流計(jì)算結(jié)果實(shí)用化)會按照各設(shè)備對關(guān)口電壓或無功改變的靈敏度大小選取最適合的控制手段。

1.2 區(qū)域控制模式

當(dāng)某一母線供電區(qū)域內(nèi)10kV母線或35kV母線的電壓普遍偏低時(shí)調(diào)節(jié)220kV/110kV等級的變壓器或無功補(bǔ)償器，來改善整個(gè)區(qū)域的電壓水平。

區(qū)域電壓低時(shí)，如電源點(diǎn)220kV母線電壓高，優(yōu)先升220kV母線側(cè)變壓器檔位，后投入220kV廠站電容器。如電源點(diǎn)220kV母線電壓正常，優(yōu)先投入220kV廠站電容器，后升220kV母線側(cè)變壓器檔位。如電源點(diǎn)220kV母線電壓低，僅投入電容器。

系統(tǒng)可以根據(jù)關(guān)聯(lián)遙測值判斷遙信的合理性，進(jìn)行遙信辨識，從而使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)能夠真正進(jìn)行電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析，這樣劃分的電網(wǎng)區(qū)域才是正確可靠的，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)區(qū)域控制功能。

圖1 9/17區(qū)圖

1.3 逆調(diào)壓模式

系統(tǒng)通過不同負(fù)荷水平時(shí)段采用不同電壓、無功的控制限值，以實(shí)現(xiàn)在電壓合格范圍內(nèi)， 高峰負(fù)荷時(shí)電壓偏上限運(yùn)行， 低谷負(fù)荷時(shí)電壓偏下限運(yùn)行。

逆調(diào)壓僅與負(fù)荷水平有關(guān)，可以與關(guān)口控制模式、區(qū)域控制模式、廠站控制模式共存。

1.4 9/17區(qū)圖控制模式

系統(tǒng)是同時(shí)面向地調(diào)、集控站、變電站的，因此也提供了基于9/17區(qū)圖控制的功能，當(dāng)?shù)卣{(diào)使用該控制模式時(shí)地調(diào)AVC軟件就相當(dāng)于一個(gè)集中式的VQC軟件了。

軟件對于每一母線定義了如圖1所示的9/17區(qū)圖。這幅畫面是顯示母線運(yùn)行的相關(guān)信息，在圖形的上方正方形框圖中顯示母線的17分區(qū)，在運(yùn)行中區(qū)域會隨實(shí)際情況改變而改變。圖中表示 U+母線電壓上限， U-表示母線電壓下限， Q+表示母線吸收無功上限， U-表示母線吸收無功下限， ΔUU表示升降擋對電壓的影響， ΔUQ表示投電容電抗器對電壓的影響， ΔQU表示升降擋對無功的影響， ΔQQ表示投電容電抗器對無功的影響。將上述四值設(shè)為0時(shí)原17區(qū)圖就退化為9區(qū)圖了。

目前，亳州供電公司所轄變電站共27座，其中220kV變電站8座，110 kV變電站19座，全部接入地調(diào)AVC系統(tǒng)。其中月均45臺有載變壓器分接開關(guān)檔位調(diào)節(jié)次數(shù)在1000次以上，77組電容器投切次數(shù)在800次以上。亳州地區(qū)的月無功調(diào)節(jié)合格率為96.5%。

2 問題提出

由上述亳州地區(qū)無功電壓控制模式可知，在省調(diào)下發(fā)無功電壓控制值之后，經(jīng)過一個(gè)系統(tǒng)計(jì)算周期(亳州AVC系統(tǒng)為3分鐘)后，系統(tǒng)才會進(jìn)行有載調(diào)壓分接開關(guān)及電容器進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，這樣就會有一個(gè)控制周期內(nèi)的電壓和無功功率的指標(biāo)在不合格的范圍內(nèi)，而影響亳州地區(qū)的無功調(diào)節(jié)合格率。

3 解決方法

3.1 研究思路

如果根據(jù)主變、母線的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，對220kV區(qū)域進(jìn)行動態(tài)規(guī)劃求解，得出優(yōu)化的設(shè)備動作時(shí)間序列。這樣就會更進(jìn)一步的提高亳州地區(qū)的無功調(diào)節(jié)合格率。從而更合理的調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓和無功功率達(dá)到電壓合格網(wǎng)損最小的目的。

3.2 引入網(wǎng)格計(jì)算

對每個(gè)220kV區(qū)域進(jìn)行解耦處理，形成多個(gè)獨(dú)立的計(jì)算任務(wù)，將計(jì)算任務(wù)分配到網(wǎng)格中各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算，得出優(yōu)化的設(shè)備動作時(shí)間序列。

主變調(diào)擋、電容器投切均有每天允許的動作次數(shù)，由于主變的造價(jià)、壽命、變壓器油的老化、電容器的造價(jià)、壽命，還有設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)等因素，調(diào)節(jié)一次擋位、投切一次電容器的成本是不同的。由于理論優(yōu)化算法嚴(yán)重依賴狀態(tài)估計(jì)、調(diào)度員潮流、靈敏度計(jì)算的精度，且嚴(yán)格優(yōu)化全天網(wǎng)損最優(yōu)將依賴母線有功、無功負(fù)荷預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，因此求解嚴(yán)格理論意義上的全天網(wǎng)損最小、最優(yōu)動作順序是無實(shí)際指導(dǎo)意義的。電壓無功控制的目的是在保證電壓合格的前提下盡量經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我們的思路就是結(jié)合負(fù)荷預(yù)報(bào)的結(jié)果，在保證電壓合格前提下，考慮設(shè)備調(diào)節(jié)的投入、產(chǎn)出效益，求解設(shè)備介入的最佳時(shí)間。當(dāng)出現(xiàn)實(shí)際負(fù)荷與預(yù)報(bào)值相差較大、電網(wǎng)方式較大變化、設(shè)備非預(yù)計(jì)退出等情況時(shí)，將觸發(fā)動態(tài)電壓無功優(yōu)化重新計(jì)算。

4 結(jié)語

目前，亳州地區(qū)按220kV變壓器為電源點(diǎn)的輻射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)向用戶供電，這已天然形成了電壓無功的空間解耦區(qū)域，因此，可以利用網(wǎng)格計(jì)算，對各區(qū)域并行求解上述優(yōu)化控制問題，并行計(jì)算的結(jié)果可以在子系統(tǒng)計(jì)算完畢后由服務(wù)主系統(tǒng)再進(jìn)行最終的校驗(yàn)下發(fā)，子系統(tǒng)的并行計(jì)算任務(wù)分配及相互協(xié)調(diào)由服務(wù)主系統(tǒng)完成，最終完成AVC的電壓無功控制優(yōu)化目的。

[1]陸安定.《發(fā)電廠變電所及電力系統(tǒng)的無功功率》.中國電力出版社,2003.

[2]唐寅生,李碧君.《自動電壓控制(AVC)是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基本措施》.湖南電力調(diào)度通信中心.

[3]于爾鏗,周京陽.《能量管理系統(tǒng)》.北京科學(xué)出版社,1998.