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        電網(wǎng)無功補償科學(xué)配置與優(yōu)化控制的一體化研究

        2016-12-23 19:51:49王勇杰
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年34期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化控制無功補償配置

        王勇杰

        摘 要:文章根據(jù)市、縣(區(qū))供電主網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量和無功功率平衡分析出發(fā),以提高市、縣(區(qū))供電網(wǎng)電壓合格率水平、降低電網(wǎng)運行的損耗為目的,研究制定適合于市、縣(區(qū))供電網(wǎng)的無功補償設(shè)備科學(xué)配置標(biāo)準(zhǔn)和方法,以及供電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略,實現(xiàn)市、縣(區(qū))一體化聯(lián)合優(yōu)化控制和結(jié)果閉環(huán)反饋的控制結(jié)構(gòu),最大程度上實時滿足無功平衡要求,對提高地區(qū)供電網(wǎng)的經(jīng)濟運行水平具有重要貢獻。

        關(guān)鍵詞:一體化;無功補償;配置;優(yōu)化控制

        引言

        電力系統(tǒng)無功平衡系關(guān)乎電網(wǎng)安全、可靠運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而市、縣區(qū)供電網(wǎng)覆蓋的是廣大低壓配電網(wǎng),其電壓質(zhì)量的好壞與民生息息相關(guān)。如何更好地開展電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化控制,來適應(yīng)大規(guī)模電網(wǎng)的發(fā)展,以及對電能質(zhì)量監(jiān)管的提升,是電網(wǎng)管理者不斷思考和持續(xù)改進的重要職責(zé)。單個變電站裝設(shè)無功補償裝置,實現(xiàn)電壓無功的局部優(yōu)化控制,這是電網(wǎng)對“點”的需求,而要實現(xiàn)整個電網(wǎng)電壓無功的全局優(yōu)化控制,則是電網(wǎng)對“面”的高層次需求。

        1 地區(qū)電網(wǎng)無功電壓分析與計算

        地區(qū)電網(wǎng)無功電壓分析從市調(diào)度中心EMS系統(tǒng)和各縣域公司EMS系統(tǒng)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)搭建地區(qū)電網(wǎng)主網(wǎng)最高峰負荷狀態(tài)下的數(shù)據(jù)平臺。EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)主要包括各種電氣設(shè)備的參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、各機組的出力和電壓、補償設(shè)備的投入情況、與區(qū)外的功率交換等??h域EMS系統(tǒng)中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)有變電站中低壓側(cè)的負荷數(shù)據(jù)和補償電容的投入情況。根據(jù)提供的220kV變電站中、低壓側(cè)的負荷比例,將高壓側(cè)負荷數(shù)據(jù)分攤到中、低壓側(cè)。將所有的數(shù)據(jù)進行檢查,剔除壞數(shù)據(jù),整理成PSASP6.2軟件所要求的格式,導(dǎo)入PSASP6.2軟件數(shù)據(jù)庫中。通過節(jié)點類型設(shè)置和調(diào)試,生成了基于PSASP潮流計算數(shù)據(jù)包。通過對負荷增長方式、發(fā)電機出力方式的合理設(shè)置,生成了基于PSASP軟件的電壓穩(wěn)定計算數(shù)據(jù)包。最后,利用PSASP軟件,對地區(qū)網(wǎng)正常、故障下的潮流,靜、暫態(tài)電壓穩(wěn)定和無功優(yōu)化配置進行計算,并通過軟件提供的靈敏度指標(biāo),確定地區(qū)電網(wǎng)可能存在的相對薄弱環(huán)節(jié),從而對新形勢下地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水平進行客觀的評價。

        2 一體化無功補償優(yōu)化配置

        電網(wǎng)的負荷是實時波動變化的,對無功功率的需求也是動態(tài)的過程。首先,從無功功率的動態(tài)變化分析入手,開展單日的無功補償分析;其次,引入到長期無功補償配置分析。以最少操作模式與最優(yōu)配置覆蓋原則,實現(xiàn)無功補償需求概率分布曲線上的最優(yōu)覆蓋。

        2.1 站內(nèi)優(yōu)化配置計算方法

        無功補償優(yōu)化配置計算模塊包含了無功補償優(yōu)化配置計算模塊的優(yōu)化方法,其特征在于:步驟1,計算各時段無功補償容量需求,列出需求隊列;步驟2,將元素按大小排序排列;步驟3,刪除1%的最大值;步驟4,根據(jù)實際需求設(shè)定運算精度和無功補償需求臺數(shù);步驟5,運用窮舉法求出所有無功補償設(shè)備組合的覆蓋率;步驟6,最優(yōu)化結(jié)果為覆蓋率最大的組合,若覆蓋率相同,則取容量差較小的組合。

        2.2 全網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化配置

        無功電壓協(xié)調(diào)優(yōu)化配置協(xié)調(diào)開展全面歷史數(shù)據(jù)分析,查詢220kV至35kV變電站的無功功率補償需求。按照網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系,從終端站開始按照單站無功配置優(yōu)化方法優(yōu)化配置電容器或電抗器。每個終端站配置好后,重新計算上級變電站的無功補償需求;不斷迭代直到所有站都配置完成。

        3 市、縣(區(qū))電網(wǎng)電壓無功一體化優(yōu)化控制

        市、縣(區(qū))供電網(wǎng)電壓無功一體化控制基本出發(fā)點是實現(xiàn)全局的優(yōu)化控制策略,以網(wǎng)損最小為目標(biāo),通過采集各變電站無功補償設(shè)備、變壓器分接頭運行信息,開展以節(jié)點電壓滿足合格率要求為約束的最優(yōu)潮流計算,通過聯(lián)合調(diào)整各“點”的無功補償調(diào)節(jié)設(shè)備等措施,達到電壓無功的全局優(yōu)化,保證電網(wǎng)電壓滿足合格率水平。電壓無功優(yōu)化控制的執(zhí)行可以采用分層控制或集中控制,以適應(yīng)不同電網(wǎng)的需求和實際條件的限制。

        按照無功補償“分層分區(qū)、就地平衡”原則,市、縣(區(qū))供電網(wǎng)電壓無功一體化控制系統(tǒng)設(shè)計為協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層結(jié)構(gòu),原理上實現(xiàn)分層控制、分散協(xié)調(diào)一體化優(yōu)化控制,滿足電網(wǎng)調(diào)控運行基本原則。

        執(zhí)行層為第一級控制,運行于各變電站內(nèi),接受協(xié)調(diào)層控制命令,實現(xiàn)獨立控制無功補償設(shè)備,并將動作后結(jié)果反饋協(xié)調(diào)層;協(xié)調(diào)層為第二級控制,運行于調(diào)度控制中心,相當(dāng)于系統(tǒng)的“首腦”,開展優(yōu)化控制分析及穩(wěn)態(tài)整定值控制。

        變電站執(zhí)行層需按照電壓整定值,自動調(diào)整變壓器有載分解開關(guān)或投切無功補償設(shè)備,而定值和策略的的整定由協(xié)調(diào)層負責(zé)管理。調(diào)控中心協(xié)調(diào)層具備完善的市、縣(區(qū))供電網(wǎng)模型,依次開展無功優(yōu)化計算,并給定各樞紐結(jié)點電壓整定值。在異常情況下,各子站VQC裝置可依據(jù)分散控制原理獨立完成當(dāng)?shù)氐碾妷簾o功控制。協(xié)調(diào)層和電網(wǎng)、執(zhí)行層和電網(wǎng)形成兩層的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。

        協(xié)調(diào)層電壓無功的優(yōu)化計算以網(wǎng)絡(luò)損耗最小化原則,優(yōu)化控制結(jié)果綜合考慮母線電壓合格率、各元件穩(wěn)定等約束條件。

        4 結(jié)束語

        國家電網(wǎng)公司已全面完成“三集五大”管理模式的改革,各地區(qū)所有的110kV變電站由原來的縣域歸屬運行,全部上劃至市供電公司調(diào)中心統(tǒng)一集中監(jiān)控運行,電網(wǎng)的運行管理由分塊模式調(diào)整至整體模式。新形勢下,地縣一體化模式的無功補償優(yōu)化配置與控制運行尤顯迫切和重要,也可為其他地區(qū)的相關(guān)方面的研究提供借鑒意義。

        參考文獻

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