摘要：隨著新能源的問(wèn)世，將其應(yīng)用到地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)中，其產(chǎn)生的作用越來(lái)越明顯，尤其是在無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制中，通過(guò)新能源的合理化應(yīng)用，其不僅可以對(duì)無(wú)功電壓進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，還有助于電網(wǎng)的協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展，基于此，文章就地區(qū)電網(wǎng)與新能源無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制展開(kāi)了詳細(xì)分析，希望能對(duì)當(dāng)前的無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制工作帶來(lái)一定幫助。

關(guān)鍵詞：地區(qū)電網(wǎng)新能源 無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制

前言：很多新能源電廠中安裝的無(wú)功補(bǔ)償裝置都不相同，相應(yīng)的無(wú)功電壓控制方法也各不相同。風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有離散型的電容器與連續(xù)的SVG，光伏電站中的光伏組件可以持續(xù)進(jìn)行無(wú)功操作。新能源廠站中的無(wú)功投入能對(duì)新能源接入點(diǎn)電壓進(jìn)行合理控制，但由于新能源廠站有功輸出會(huì)對(duì)接入點(diǎn)的電壓運(yùn)行帶來(lái)影響，因此由于新能源出力特性之間的差異，接入點(diǎn)電壓也會(huì)發(fā)生不同的變化。

1新能源接入地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功源主要特點(diǎn)

新能源廠站當(dāng)中包含較多的無(wú)功源，比如常見(jiàn)的光伏組件、風(fēng)電機(jī)組、無(wú)功補(bǔ)償裝置等。這里面風(fēng)電機(jī)組又包含雙饋機(jī)組、鼠籠機(jī)組等;光伏組件包含兩種，即電流式并網(wǎng)、電壓式并網(wǎng);無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備中包含SVC、電容/電抗，SVG。

從無(wú)功電壓的研究特性分析了解到：1）鼠籠機(jī)組不能進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)，主要是用定功率因數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，風(fēng)電場(chǎng)電壓波動(dòng)要用到無(wú)功調(diào)節(jié)時(shí)，需要使用風(fēng)電場(chǎng)升壓變無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備控制;雙饋機(jī)組與永磁直驅(qū)動(dòng)機(jī)組可以進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)。2）電流源并網(wǎng)可以控制逆變器交流側(cè)功率因數(shù)保持恒定，在這一并網(wǎng)模式下，很多并網(wǎng)光伏電站都是用電流源并網(wǎng)，在電壓源并網(wǎng)期間，逆變器通過(guò)對(duì)吸收發(fā)出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，能維持逆變器交流電壓恒定，在這一并網(wǎng)模式下，逆變器無(wú)功功率將進(jìn)一步增加，所以這一方法很少使用。

2 AVC系統(tǒng)

AVC系統(tǒng)源自于上世紀(jì)80年代，主要應(yīng)用在電網(wǎng)中，又被稱(chēng)為二次電壓調(diào)節(jié)網(wǎng)，其主要目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率與電壓的集中控制。這一系統(tǒng)的基本功能為在確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，確保典雅及功率因數(shù)符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)有效減少系統(tǒng)無(wú)功潮流帶來(lái)的有功損耗。這一系統(tǒng)在PAS中獲得控制模型，在SCADA中獲得數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的分析和計(jì)算，對(duì)電網(wǎng)中不同變電所有載調(diào)壓與無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)中無(wú)功電壓的優(yōu)化管控。

3 構(gòu)建方案

3.1 系統(tǒng)組成

地區(qū)電網(wǎng)中的主站為AVC系統(tǒng)，子站為新能源AVC。主站借助電網(wǎng)數(shù)據(jù)與狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算與分析，并對(duì)電網(wǎng)母線電壓、電網(wǎng)無(wú)功潮流自動(dòng)堅(jiān)實(shí)、發(fā)電機(jī)無(wú)功等實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功調(diào)控設(shè)備的閉環(huán)控制?？偟目刂颇Ｊ綖闊o(wú)功電壓二級(jí)協(xié)調(diào)控制模式。詳情如下圖1。

在實(shí)現(xiàn)期間，主站和子站以二次防護(hù)為基準(zhǔn)，借助數(shù)據(jù)網(wǎng)連接完成信息通信，利用標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定建立數(shù)據(jù)傳輸連接。主站系統(tǒng)結(jié)合全局網(wǎng)絡(luò)模型與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)展分析計(jì)算，然后完成對(duì)子站的命令下達(dá)，電場(chǎng)在受到這一控制策略后，就能對(duì)并網(wǎng)風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備及變壓器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，最后將調(diào)節(jié)的無(wú)功情況展現(xiàn)給主站，最終形成閉合環(huán)路控制。

3.2控制措施

新能源子站系統(tǒng)在收到來(lái)自主站的命令后，對(duì)其自身的無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而就可以對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓進(jìn)行合理控制，整體的調(diào)節(jié)速度與控制精度需要結(jié)合電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需求。風(fēng)電場(chǎng)與光伏電站中的無(wú)功調(diào)節(jié)包含光伏逆變器無(wú)功功率、調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)集中補(bǔ)償裝置。其主要控制措施為：

（1）利用AVC系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分與平衡控制;（2）風(fēng)電場(chǎng)與光伏電站電壓在110KV以下的線路中與主網(wǎng)連接的部分歸入到地區(qū)電網(wǎng)控制當(dāng)中，并進(jìn)行無(wú)功電壓優(yōu)化;（3）主站結(jié)合不同區(qū)域無(wú)功調(diào)節(jié)功能與平衡情況，設(shè)定子站并網(wǎng)點(diǎn)電壓控制值，風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站子站系統(tǒng)結(jié)合給出的電壓值，對(duì)風(fēng)機(jī)光伏逆變器、變壓器、集中無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行合理控制，確保并網(wǎng)點(diǎn)電壓符合實(shí)際控制需求;（4）再對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功需求和可調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行判斷，對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓設(shè)定值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而充分展現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)功效;（5）受到風(fēng)電與光伏電站功率預(yù)測(cè)的影響，在無(wú)功調(diào)節(jié)控制中應(yīng)對(duì)慢速與快速無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行合理化控制。

3.3技術(shù)要點(diǎn)

主站系統(tǒng)需要在通信、功能、配置、精度上符合以下幾點(diǎn)要求：

（1）主站及子系統(tǒng)需要符合二次防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，利用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，借助標(biāo)準(zhǔn)化的接口創(chuàng)建數(shù)據(jù)傳輸無(wú)縫連接;（2）主站當(dāng)中的所有軟件都要云集到一個(gè)平臺(tái)中來(lái)，完成集群無(wú)功電壓控制;（3）主站系統(tǒng)需要結(jié)合全局網(wǎng)絡(luò)模型與數(shù)據(jù)，對(duì)整體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)情況進(jìn)行計(jì)算分析，開(kāi)展分區(qū)分級(jí)閉環(huán)控制。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站，主要由主站系統(tǒng)給出電壓與功率曲線，在特定電場(chǎng)的情況下，確保其不會(huì)影響主網(wǎng)中的無(wú)功電壓;（4）主站按照電壓等級(jí)劃分電壓控制區(qū)，結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)及功率預(yù)測(cè)，在保證項(xiàng)目指標(biāo)與全網(wǎng)無(wú)憂的情況下，給出不同控制區(qū)域的母線節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)定值與聯(lián)絡(luò)線信息，控制實(shí)際周期在60min以內(nèi)。子站應(yīng)該介個(gè)區(qū)域當(dāng)中的無(wú)功控制設(shè)備，將無(wú)功區(qū)域中的不同需求劃分到不同的控制裝備上，例如SVC、AVR等設(shè)備，然后結(jié)合電壓參考值，確保中樞節(jié)點(diǎn)電壓在這一區(qū)域內(nèi)，控制實(shí)際命令時(shí)間大約為5min。

3.4 協(xié)調(diào)方案

受到風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站系統(tǒng)接入方式與拓?fù)潢P(guān)系的影響，主站當(dāng)中先要對(duì)新能源電廠進(jìn)行合理劃分，接著實(shí)施二級(jí)電壓協(xié)調(diào)控制。這一方法在地區(qū)電網(wǎng)220kV主網(wǎng)當(dāng)中能找到新能源電場(chǎng)升壓主線，基本控制原則為實(shí)施二級(jí)電壓控制。子站在確保自身電壓符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的情況下，與二級(jí)電壓控制保持在同一個(gè)方向。

具體而言，拓?fù)漕?lèi)型主要可以劃分成以下2種：若升壓站中高壓母線同時(shí)能夠拓?fù)涞?20kV的主網(wǎng)當(dāng)中，就可以將升壓站當(dāng)中的高壓端母線當(dāng)做主要的控制目標(biāo);若升壓站當(dāng)中不包含高壓母線，那么可以利用拓?fù)浞绞剿阉魃龎赫靖邏耗妇€。

在完成拓?fù)渌阉鲄^(qū)域劃分時(shí)，主站需要先以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇橹饕A(chǔ)，結(jié)合升壓站出線與地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相連，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行區(qū)域劃分;檢查控制目標(biāo)電壓是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，電壓越線期間應(yīng)該采取適當(dāng)方法進(jìn)行校正，確保有功的條件下，控制母線電壓在合理的范圍;在無(wú)功不足的情況下，要防止母線電壓越線。確保目標(biāo)沒(méi)有越線，并與區(qū)域中的二級(jí)電壓控制相結(jié)合，結(jié)合區(qū)域中的電壓現(xiàn)狀對(duì)當(dāng)前的電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。二級(jí)電壓控制應(yīng)采取裕度調(diào)節(jié)法，主站在進(jìn)行無(wú)功控制期間，需要對(duì)裕度值進(jìn)行合理排序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)序列的合理化調(diào)控，確保調(diào)節(jié)成效符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。若要對(duì)區(qū)域電壓進(jìn)行上調(diào)，應(yīng)先對(duì)裕度較大的控制母線電壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，對(duì)于裕度較小的母線電壓可以保持其數(shù)值不變;若要對(duì)區(qū)域電壓進(jìn)行下調(diào)，則應(yīng)對(duì)下調(diào)裕度較大的母線電壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，對(duì)于下調(diào)裕度小的母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可以先保持其數(shù)值不變;若不需要對(duì)區(qū)域電壓進(jìn)行調(diào)控，則要對(duì)不同控制母線進(jìn)行裕度調(diào)節(jié)，確保其調(diào)節(jié)方向符合實(shí)際調(diào)節(jié)要求。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，將新能源應(yīng)用到地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制中取得了明顯的成效，文章以新能源電廠無(wú)功電壓分布與調(diào)度分級(jí)管理為基礎(chǔ)，給出了一種AVC無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制方法，同時(shí)闡述了這一方法的原理與應(yīng)用。在現(xiàn)場(chǎng)使用中，這一方案可以對(duì)新能源電場(chǎng)無(wú)功與電壓波動(dòng)情況進(jìn)行合理化約束，促使電網(wǎng)潮流不斷更新，最終確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]許大衛(wèi)，陳天華，陳建華，杜磊，楊科. 地區(qū)電網(wǎng)與新能源無(wú)功電壓協(xié)調(diào)控制[J]. 江蘇電機(jī)工程，2015，34（02）：41-44.

[2]張勝林. 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)影響的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[3]李強(qiáng)，李鳳婷，樊艷芳，常喜強(qiáng)，蘇常勝. 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)接入地區(qū)電壓的影響[J]. 中國(guó)電力，2012，45（04）：15-18.

[4]趙祥. 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)無(wú)功電壓控制技術(shù)的研究[D].遼寧工業(yè)大學(xué)，2016.

作者簡(jiǎn)介：呂福云（1975-）， 女，高級(jí)工程師，本科，從事電網(wǎng)無(wú)功專(zhuān)責(zé)工作。