楊 科，鄭 婷，杜 磊，顧東?。▏?guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京211106）

地級(jí)電網(wǎng)的超高壓自動(dòng)電壓控制模式研究

楊 科，鄭 婷，杜 磊，顧東健
（國(guó)電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京211106）

為提高地區(qū)電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)能力，提出了地級(jí)電網(wǎng)中引入超高壓自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，將超高壓廠站作為各個(gè)地級(jí)供電區(qū)域的的樞紐變電站，通過負(fù)荷預(yù)測(cè)建立樞紐母線的電壓控制目標(biāo)，快速優(yōu)化各個(gè)子供電區(qū)域的電壓質(zhì)量，減少調(diào)節(jié)次數(shù)。中山電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行結(jié)果表明，該方案可以快速提高電壓的合格率，并且有效減少了設(shè)備動(dòng)作次數(shù)，提高了地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。

地級(jí)電網(wǎng)；超高壓；自動(dòng)控制；優(yōu)化

作為提高電壓質(zhì)量、降低系統(tǒng)網(wǎng)損和提高電壓穩(wěn)定水平的重要手段，近年來自動(dòng)電壓控制技術(shù)研究得到了國(guó)內(nèi)外科研人員和運(yùn)行人員前所未有的重視［1-5］。對(duì)于地級(jí)電網(wǎng)來說，由于受控目標(biāo)點(diǎn)多且負(fù)荷波動(dòng)頻繁，調(diào)節(jié)設(shè)備需要大量的動(dòng)作次數(shù)來控制合理的電壓，調(diào)節(jié)次數(shù)越限后就無法調(diào)節(jié)，使得地區(qū)電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)設(shè)備壽命大大減弱［6-8］。為此，提出了地級(jí)電網(wǎng)建立超高壓自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過負(fù)荷預(yù)測(cè)制定樞紐母線的電壓控制曲線［9］，并與傳統(tǒng)的220 kV自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)相結(jié)合。這種控制模式不依賴于省級(jí)電網(wǎng)的潮流計(jì)算，同時(shí)又增強(qiáng)了超高壓和地級(jí)電網(wǎng)的耦合能力，為地級(jí)電網(wǎng)的電壓控制模式提供了一種新的思路。

1　數(shù)學(xué)模型

自動(dòng)電壓控制以區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)函數(shù)，以安全性為約束條件，同時(shí)將控制設(shè)備動(dòng)作次數(shù)還原為經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的優(yōu)化：

式中：Ploss為系統(tǒng)的有功損耗；n1，n2，n3，n4分別為電壓考核節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、無功考核節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、可調(diào)主變數(shù)，可控容抗器數(shù)；Vi，Vimax，Vimin分別為各電壓考核點(diǎn)的電壓、電壓上限、電壓下限；Qg，Qgmax，Qgmin為當(dāng)前關(guān)口的無功值、無功上限值和下限值；Qi，Qimax，Qimin分別為各無功考核點(diǎn)的無功值、無功上限值和下限值；λu，λg，λq分別為電壓罰因子、關(guān)口無功罰因子、無功罰因子；λT，ΔXT為主變分頭的調(diào)節(jié)罰因子和可動(dòng)作次數(shù)；λC，ΔXCi為容抗器的調(diào)節(jié)罰因子和可動(dòng)作次數(shù)。各個(gè)懲罰因子可按電網(wǎng)系統(tǒng)中安全權(quán)重來綜合考慮，電壓安全優(yōu)先級(jí)最高，權(quán)重最大，一般取0.6，而關(guān)口無功罰因子、無功罰因子、主變和容抗器調(diào)節(jié)罰因子都取0.1。

2　基于地級(jí)電網(wǎng)的超高壓自動(dòng)控制方案

2.1負(fù)荷預(yù)測(cè)的處理

地區(qū)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）基本可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)及母線負(fù)荷預(yù)測(cè)功能，能夠提供較高質(zhì)量的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)根據(jù)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果劃分為幾個(gè)不同的區(qū)間，然后根據(jù)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果以及電網(wǎng)的拓?fù)溥B接關(guān)系，計(jì)算各自動(dòng)電壓控制關(guān)口的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，從而可以判斷各自動(dòng)電壓控制關(guān)口的負(fù)荷變化趨勢(shì)，為關(guān)口母線制定合理的電壓控制目標(biāo)。

2.2控制方案

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，在安全約束條件的約束下，盡可能少動(dòng)作設(shè)備來達(dá)到快速優(yōu)化電壓質(zhì)量。在地級(jí)電網(wǎng)中，220 kV樞紐變電所高壓側(cè)的負(fù)荷水平和負(fù)荷變化趨勢(shì)影響了整個(gè)220 kV片區(qū)的電壓質(zhì)量。而傳統(tǒng)的220 kV自動(dòng)電壓控制對(duì)220 kV側(cè)的電壓調(diào)節(jié)能力非常有限，為此，文中提出了地級(jí)電網(wǎng)的超高壓自動(dòng)電壓控制模式，在地級(jí)電網(wǎng)加入超高壓變電站模型，通過地級(jí)電網(wǎng)的500 kV和220 kV電壓的聯(lián)合控制，提升地級(jí)電網(wǎng)的電壓控制效果和減少無功設(shè)備的調(diào)節(jié)次數(shù)。其控制流程如圖1所示。

圖1　控制流程

該控制策略是在地級(jí)電網(wǎng)中引入超高壓控制，解決地區(qū)電網(wǎng)中控制的盲點(diǎn)。該算法檢測(cè)到供電區(qū)域中樞紐母線（一般是220 kV）越限時(shí)，就啟動(dòng)超高壓算法，快速解決220 kV電壓越限點(diǎn)，整體快速優(yōu)化該供電區(qū)域的質(zhì)量。該算法比傳統(tǒng)算法增加了地區(qū)電網(wǎng)的盲點(diǎn)（一般指220 kV母線）調(diào)節(jié)，使得地區(qū)電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)能力大大增強(qiáng)和可靠。

3　算例分析

將文中的方案應(yīng)用于中山電網(wǎng)EMS中，用戶自定義選擇常規(guī)控制方案和結(jié)合超壓控制方案。超高壓控制方案樞紐母線控制如圖2、圖3所示，對(duì)比結(jié)果見表1和表2。

圖2　220 kV控制效果

圖3　500 kV控制效果

表1　樞紐母線電壓質(zhì)量對(duì)比

表2　其余母線控制策略效果對(duì)比

由表1、表2可知，文中的控制方案較常規(guī)控制方案供電安全性和經(jīng)濟(jì)性都有一定程度的提高。

4　結(jié)束語

提出了地級(jí)電網(wǎng)中超高壓與常規(guī)自動(dòng)電壓控制的混合策略方案，該方案不依賴于省級(jí)電網(wǎng)的潮流計(jì)算，獨(dú)立運(yùn)行于地級(jí)電網(wǎng)中。中山地區(qū)的閉環(huán)運(yùn)行結(jié)果表明，該控制策略可有效提高電壓合格率，并減少無功設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)。

［1］鐘 毅，陳 蕊.地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（23）：41-44.

［2］王鐵強(qiáng)，成海彥，周紀(jì)錄.基于分層分區(qū)協(xié)調(diào)控制的河北南網(wǎng)AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（26）：157-160.

［3］郭慶來，孫宏斌，張伯明.江蘇電網(wǎng)AVC主站系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)自化，2004 28（22）：53-57.

［4］新 凡，嚴(yán)慶偉，周 帆.基于實(shí)時(shí)靈敏度分析的湖南電網(wǎng)無功優(yōu)化控制系統(tǒng)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（16）：82-85.

［5］黃 偉，鄧 勇，丁曉群，等.考慮控制動(dòng)作順序的省網(wǎng)電壓控制系統(tǒng)［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（14）：79-83.

［6］丁曉群，黃 偉，鄧 勇，等.基于分級(jí)遞階的地調(diào)/中心站模式無功電壓控制系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28（5）：63-66.

［7］黃 華，高宗和，戴澤梅，等.基于控制模式的地區(qū)電網(wǎng) AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29（15）：77-80.

［8］孫宏斌，郭慶來，張伯明，等.面向網(wǎng)省級(jí)電網(wǎng)的自動(dòng)電壓控制模式［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（S2）：13-18.

［9］于 汀，郭瑞鵬.基于負(fù)荷預(yù)測(cè)的地區(qū)電網(wǎng)電壓無功控制方案［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（12）：122-124.

Research on the EHV Automatic Voltage Control Mode in Regional Power Grid

YANG Ke，ZHENG Ting，DU Lei，GU Dongjiang
（NARI Technology Development Co.Ltd.，NanJing 211106，China）

In order to improve regional power grid's voltage regulation ability，a method of introducing high voltage level automatic voltage control system to the grid is proposed.The EHV substation is taken as the key position substation in each regional power gird and the voltage control aim in the EHV substation is established based on load prediction.Using this method the voltage quality in this regional power grid can be fast optimized and voltage regulation times can be reduced.The results of the Zhongshan power grid show that the proposed method can rapidly improve voltage qualification rate，reduce action times of equipment effectively，and improve the economical performance of regional power grid.

regional power grid；EHV；auto-control；optimization

TM76

B

1009-0665（2015）03-0052-02

2015-01-08；

2015-03-05

楊科（1986），男，江蘇無錫人，工程師，從事電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制的研究工作；

鄭婷（1988），女，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，從事電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的研究工作；

杜磊（1983），男，山東高唐人，工程師，從事電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制的研究工作；

顧東健（1985），男，江蘇南通人，工程師，從事電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)的研究工作。