【摘要】電壓無功優(yōu)化閉環(huán)控制在全網(wǎng)角度下進行分析，克服VQC裝置中只能對于單一的變電站進行協(xié)調(diào)控制的問題，在無功優(yōu)化運行控制過程中，為了避免負荷波動對設(shè)備產(chǎn)生的影響，采用動態(tài)負荷預(yù)測的方法，對于提高電網(wǎng)安全性和可靠性方面具有一定借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)負荷預(yù)測；無功優(yōu)化；遺傳算法；模糊系統(tǒng)

當前，利用電壓無功綜合控制裝置（VQC）進行控制電壓已經(jīng)成為電力行業(yè)普遍做法，但是，利用此技術(shù)存在只能控制單一變電站，這是因為此裝置僅能采取一個變電站參數(shù)，在全網(wǎng)范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)控制問題就比較困難，相關(guān)的有載變壓器檔位的動作，以及電容器、電抗器投切控制就存在一定局限性；投切振蕩問題會容易出現(xiàn)在一、二級有載調(diào)壓電網(wǎng)過程中，還增加相應(yīng)的設(shè)備投資[1]。在結(jié)合現(xiàn)有調(diào)度自動化的實際情況，考慮到VQC裝置的這一缺點，本文提出這種利用動態(tài)負荷預(yù)測方法的無功優(yōu)化閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1.基于動態(tài)負荷預(yù)測的無功優(yōu)化閉環(huán)控制分析

1.1 系統(tǒng)設(shè)計流程分析

圖1為基于動態(tài)負荷預(yù)測的電壓無功控制系統(tǒng)流程圖。在圖1中，由于負荷波動引起的各變電所電容器投切在傳統(tǒng)的無功優(yōu)化算法中較難避免，還能引起其他的有載變壓器分接頭調(diào)節(jié)振蕩等情況，本系統(tǒng)能夠進行有效避免，全網(wǎng)各節(jié)點運行數(shù)據(jù)在調(diào)度自動化SCADA系統(tǒng)進行自動采集，包括無功功率、運行電壓、有功功率等等實時數(shù)據(jù)，超短期負荷預(yù)測則是根據(jù)全網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)資料獲得，最后，全網(wǎng)無功優(yōu)化控制在此基礎(chǔ)上再進行處理。

1.2 基于模糊專家系統(tǒng)的電壓校正

電壓校正在本方案中是利用基于靈敏度分析的模糊專家系統(tǒng)來進行的，其中，應(yīng)該嚴格分開電壓校正與全網(wǎng)無功優(yōu)化。利用產(chǎn)生式規(guī)則來進行系統(tǒng)的知識表示方式，可以表示出電容器電抗器投切、主變壓器分接開關(guān)檔位調(diào)節(jié)、運行人員的經(jīng)驗和發(fā)電機的無功出力等等，在調(diào)度專家系統(tǒng)知識庫基礎(chǔ)上，進行知識庫推理過程中，則是依靠電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)提供的實時信息，這樣就可以得到電壓無功優(yōu)化控制結(jié)果。

1.3 優(yōu)化算法分析

這里的優(yōu)化算法為改進遺傳算法與模糊專家系統(tǒng)相互結(jié)合，對于無功電壓控制模型來說，非連續(xù)性調(diào)節(jié)則包括其中的電抗器、電容器的投切，以及變壓器分接頭檔位動作，相應(yīng)的節(jié)點的無功變化量則為不可微的非連續(xù)性變量，大量的不等式約束在存在于模型中。因此，這里應(yīng)該由于遺傳算法能夠具有求解復(fù)雜非線性優(yōu)化問題的優(yōu)勢，并且具有尋優(yōu)能力強和適用范圍廣的特點，同時，還進行以下的實用化處理：

第一，對于要想加入到備選控制變量的設(shè)備來說，應(yīng)該在設(shè)備動作次數(shù)優(yōu)化模塊中，在優(yōu)化前進行相關(guān)的預(yù)處理操作；

第二，變壓器分接開關(guān)在每一次的優(yōu)化方案中都只能允許進行一檔的調(diào)節(jié)處理；

第三，染色體編碼過程中，進行同步調(diào)節(jié)并列變壓器時，染色體中的同一個基因位映射為并列的變壓器；

第四，要想盡量使得電容器和變壓器分接開關(guān)無謂動作盡量避免，而提高優(yōu)化效益，應(yīng)該進行人工設(shè)置網(wǎng)損減少量限值的設(shè)定，優(yōu)化方案在低于此數(shù)值的情況下而不繼續(xù)進行。

在一定的時間內(nèi)，如果上述改進的遺傳算法并沒有得出優(yōu)化的控制方案，則次優(yōu)控制方案則通過啟動模糊專家系統(tǒng)而再次進行，這樣能夠保證AVC系統(tǒng)的指令的正確輸出。

1.4 AVC系統(tǒng)的安全及可靠性措施

1.4.1 安全處理措施

第一，當滑檔現(xiàn)象出現(xiàn)在主變壓器時，“不可控”則為設(shè)備狀態(tài)，此設(shè)備也停止接受AVC系統(tǒng)的命令；

第二，一臺變壓器調(diào)檔成功，而另外一臺的變壓器器調(diào)檔如果失敗，則應(yīng)該保持成功調(diào)節(jié)的變壓器檔位在原來位置，為了防止調(diào)檔成功的變壓器檔位進行來回調(diào)節(jié)的操作，進行閉鎖操作的同時發(fā)出警告；

第三，為了防止由于設(shè)備操作而引起的不穩(wěn)定電網(wǎng)現(xiàn)象，則應(yīng)該進行相關(guān)分析和預(yù)算，這些都應(yīng)該在操作設(shè)備前進行；

第四，對于變壓器的并列運行進行判斷，然后應(yīng)該統(tǒng)一調(diào)節(jié)并列運行的變壓器，應(yīng)該在此過程中保持分接頭的變比一致性或者就都在同一檔；

第五，對于同一設(shè)備的操作來說，在規(guī)定時間間隔內(nèi)，僅允許進行一次操作；

第六，對于出現(xiàn)不匹配的變壓器檔位情況來說，應(yīng)該把變壓器檔位調(diào)節(jié)進行匹配位置的調(diào)節(jié)；

第七，為了合理的利用設(shè)備，應(yīng)該在同變電所相同容量電容器組中進行循環(huán)投切；

第八，對于檔位不一致的并列運行變壓器來說，應(yīng)該確保分接頭在同檔或者變比的一致性，這些都是能夠自動調(diào)節(jié)。

1.4.2 可靠性措施

為防止設(shè)備頻繁閉鎖，保護信號應(yīng)該遵循以下幾點原則：

第一，設(shè)備的保護狀態(tài)為“保護閉鎖”，應(yīng)該對應(yīng)著保護信號動作；

第二，“保護狀態(tài)”應(yīng)該對于每一個設(shè)備進行定義，當發(fā)現(xiàn)設(shè)備的保護狀態(tài)為“保護閉鎖”時，則停止發(fā)送命令；

第三，設(shè)備保護閉鎖則是說明，觸發(fā)相關(guān)設(shè)備保護狀態(tài)的保護信號動作來說，系統(tǒng)則會停止對設(shè)備發(fā)送信號；系統(tǒng)中的自定義遙信狀態(tài)在SCADA中能實現(xiàn)，還能進行一定的處理；

第四，一個設(shè)備應(yīng)該盡可能對應(yīng)多個保護信號，在參考設(shè)備對應(yīng)的其他保護信號狀態(tài)下，應(yīng)該在某保護信號復(fù)歸時，能否已經(jīng)解除“保護狀態(tài)”進行判定，必要時還需要人工進行確認。

另外，為了提高系統(tǒng)優(yōu)化方案的可靠性和準確性，系統(tǒng)還能有效處理所采集的數(shù)據(jù)，包括死數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)過濾和電壓越限判定等等。

2.電網(wǎng)中AVC系統(tǒng)應(yīng)用探討

2.1 主站部分

維護工作站和AVC服務(wù)器構(gòu)成主站部分，其都放置在自動化機房，具體的作用表現(xiàn)在以下兩個方面：

第一，全網(wǎng)實時數(shù)據(jù)則是通過AVC服務(wù)器的數(shù)據(jù)接口進行收集，電壓無功優(yōu)化進行相關(guān)的在線計算，維護工作站接受所計算的結(jié)果。對于AVC計算服務(wù)器來說，還存儲這大量的全網(wǎng)參數(shù)、歷史信息、計算結(jié)果和相關(guān)的圖表文件等，也是電壓無功控制系統(tǒng)的文件服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫。

第二，為了方便維護人員對于AVC系統(tǒng)參數(shù)、電網(wǎng)參數(shù)的維護，或者系統(tǒng)進行自動化的維護，系統(tǒng)維護的系統(tǒng)用戶界面在AVC維護工作站中進行配置。

2.2 監(jiān)控站部分

為了更好對于AVC系統(tǒng)中的設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控及維護，通過安裝在監(jiān)控站的一臺AVC工作站進行，同時，還能完成潮流圖和運行數(shù)據(jù)的監(jiān)視工作。

3.運行效益分析

3.1 電壓質(zhì)量明顯提高

對于某電網(wǎng)10kV母線電壓合格率來說，在運行AVC系統(tǒng)以后，合格率達到99.8%以上，整個地區(qū)的供電質(zhì)量有了明顯提高，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果看出，電壓越限問題能夠得到有效抑制，大幅度提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量。

3.2 降損節(jié)能

分析AVC系統(tǒng)投入后的電能損耗，可以發(fā)現(xiàn)大幅度降低了流過電網(wǎng)的無功功率，取得了明顯的降損節(jié)能效果。通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比分析，此地區(qū)的全年節(jié)省電量達到865.52萬千瓦時，約合人民幣425.6萬元，具有明顯的經(jīng)濟效益。

3.3 減輕了監(jiān)控人員的勞動強度

分析AVC系統(tǒng)投入后的監(jiān)控人員勞動強度，可以發(fā)現(xiàn)，能有效避免人為誤差的出現(xiàn)，大大減輕監(jiān)控人員的手動操作次數(shù)，提高并完善了變電站的自動化水平，使得監(jiān)控班工作人員的工作量大大減輕。

4.結(jié)論

在某地區(qū)投入使用AVC系統(tǒng)以后，明顯降低了網(wǎng)損率，對于電網(wǎng)的經(jīng)濟、安全、優(yōu)質(zhì)運行都有著極為重要的意義，大幅度提高了10kV母線電壓的合格率，減少波幅，使得電網(wǎng)具備一定的逆調(diào)壓作用，使得電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性進一步提高。

參考文獻

[1]劉軍，徐榮賢，盛曉星.局部配電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制研究[J].赤子，2012（10）.

[2]周瀅露，顏偉，王官潔.基于負荷預(yù)測的變電站無功電壓控制[J].重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，26（9）.