基于縣供電局OPEN2000平臺建設電網電壓自動控制系統

摘 要：隨著縣級電網的規模不斷發展，對電網安全優質運行要求越來越高。鎮海電網按照省電力公司和寧波電業局的總體部署，根據鎮海電網的實際情況出發建設電壓自動控制系統。通過前期調研，在南瑞科技公司及河海大學自動化研究院的2套系統里進行挑選。最終選擇了與現有的OPEN2000 SCADA應用軟件匹配更適合的南瑞科技公司軟件。既利用鎮海電網現有的SCADA系統模型以及系統采集的實時數據，以電壓合格率最高和全網網損最小為目標，以各考核母線的電壓合格和功率因數、電容器與變壓器分接頭兩類控制設備的動作次數最少為約束條件，通過分析計算，實時給出全網無功電壓優化控制方案，并通過目前SCADA的遙控遙調功能實現對電容器和主變分接頭的閉環控制。同時具備與寧波市局電網電壓自動控制系統聯合調整區域電網電壓的功能。

關鍵詞：OPEN2000平臺建設電網電壓自動控制系統分析

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0130-02

1 鎮海電網建設AVQC概述

鎮海電網調度控制中心負責對區內電壓合格率的監測及調整。調度控制中心EMS系統采用南瑞調度自動化系統OPEN2000。目前鎮海的平臺可以在電力調控中心對管轄的110 kV及以下電壓等級變電所進行電容電抗器投切、變壓器分接頭升降等遙控遙調操作。

1.1 鎮海電網AVQC硬件情況

鎮海AVQC系統主/備服務器采用與前置機統一的硬件平臺（包括主機系統與存儲系統）和UNIX操作系統，適合工業級實時控制應用，安全、實時、穩定、可靠性高，實時多任務處理能力強。

1.2 鎮海電網AVQC軟ek8BHvlJEppDaSxtEuuhVIwgTcTMD15IxfwWGavGWIQ=件情況

鎮海AVQC的軟件系統采用南瑞科技開發的高級應用軟件，即在原來的OPEN2000平臺里的PAS高級應用軟件中電壓無功優化控制軟件，這樣可以減少新增AVQC系統的主機及服務器，避免自動化人員維護多套系統而加大工作量。

1.3 鎮海電網AVQC網絡情況

AVQC系統進程應采用網絡化配置，主備服務器雙機熱備用與原來SCADA服務器主備原理一致，即主機進程故障時，備機進程能自動啟動，保證AVQC系統不間斷運行。并可以通過數據網絡與寧波調度控制中心的地區AVQC相聯調，實現全寧波區域的電網電壓自動控制。

2 鎮海電網AVQC控制范圍及目標

2.1 鎮海電網AVQC控制范圍

鎮海電網AVQC控制范圍包括區域內的所有110 kV及以下電壓等級的變電站電力網絡，控制對象是有載調壓變壓器分接頭及電容器、電抗器開關。正常時由調控中心AVQC主機根據全區模型直接給出電氣區域與行政區域不交叉部分的協調目標值給鎮海整個AVQC軟件執行。如果與寧波地調AVQC配合使用時，也應考慮寧波地區整個AVQC發出的指令進行判斷，縣調AVQC應能夠根據網絡邊界等值模型進行計算和控制。

2.2 鎮海電網AVQC控制目標

（1）保證鎮海電網控制安全，協助寧波地區電網維持鎮海電網局部電壓穩定。

（2）提高鎮海電壓和電網關口功率因數合格率。

（3）閉環控制，減輕運行人員無功電壓調節負擔。

3 鎮海電網AVQC系統工作模式

3.1 鎮海電網AVQC正常運行模式

鎮海電網110 kV及35 kV變電所（不包含用戶變）都裝有VQC裝置。為實現鎮海電網全網電壓自動控制，目前鎮海AVQC采用集中控制，退出裝設的變電所內VQC硬件裝置，由AVQC主站按照某種控制策略直接調整區域內的控制對象形成閉環控制。該控制方式通過現有SCADA遙控遙調功能實現。

3.2 鎮海電網AVQC非正常運行模式

如果鎮海電網出現電壓或關口功率因數非正常情況時，需要進行調整。那么鎮海電網AVQC軟件控制軟件應該先實施電壓及功率因數控制策略使電網恢復至正常運行狀態。

3.3 鎮海電網AVQC事故模式

在鎮海電網發生事故時，需立即采取控制措施以保證電網的安全穩定。那么鎮海電網AVQC軟件控制應該先進行電壓校正控制，實施快速調節，開放所有閉鎖的就地控制無功設備，來保證電網的安全穩定，盡快使電網的電壓和無功平衡恢復到較好的水平。

3.4 鎮海電網AVQC與地調協調模式

（1）鎮海電網調度側AVQC：在滿足鎮海電網電壓合格條件下，鎮海縣調AVQC控制主變所帶電網的電容器、變壓器分接頭，盡量滿足地調AVQC下發無功目標指令。

（2）市局電網調度側AVQC：在正常情況下盡量維持區域內變電所110 kV主變無功就地平衡，在220 kV電網電壓越限且電廠失去調節能力情況下，對縣調AVQC下發110 kV變電所無功目標指令。

3.5 AVQC系統數據流程圖如圖1

4 鎮海電網AVQC系統數據處理及優化

鎮海電網AVQC具備對SCADA實時數據分析處理功能。實時數據處理不僅能處理單個量測質量，而且能面向多測點進行網絡關聯分析、能面向多次采樣進行濾波處理，以保證控制數據源的準確性。

4.1 鎮海電網數據處理策略

（1）數據質量檢驗選出SCADA量測的不合格數據。

（2）數字濾波：對量測多次采樣，濾除明顯不合理量測，避免量測瞬間波動引起誤動或頻繁調節。

4.2 鎮海電網無功優化控制

（1）如果鎮海電網AVQC控制僅僅使鎮海電網無功在關口滿足功率因數要求、達到平衡是遠遠不夠的。為實現鎮海電網無功優化控制，必須在盡可能小區域范圍內使無功就地平衡。為此鎮海電網AVQC系統通過鎮海3個220 kV變電所，把對應供電的10個110 kV變電所及6個35 kV公用變電所劃成3個小區域。當電網電壓合格并處于較高運行水平后，先進行單個小區域里面優化，檢查線路無功傳輸是否合理，通過實時潮流靈敏度優化分析計算決定投切無功補償裝置、盡量減少線路上無功流動、降低線損并調節有關電壓目標值，使各電壓等級網絡之間無功分層平衡、提高受電功率因數。如果一個220 kV變電所所在的小區域優化還達不到要求，再進行另外一個220 kV變電所所在的小區域優化，這樣可以減少線路無功傳輸、降低網損。

（2）鎮海電網無功不足時，根據實時靈敏度分析從一個220 kV變電所所在的小區域尋找可投入無功設備，具體而言即在一個最有效的小系統內來補充無功，這樣可以最快實現鎮海電網無功平衡，而且投入的廠站電容器組數最少。

（3）鎮海電網無功過補，使鎮海電網無功倒流時，如果鎮海電網不允許無功倒流，根據實時潮流靈敏度分析，從一個220 kV變電所所在的小區域尋找可切除無功設備，消除無功越限。

（4）電容器等無功補償裝置的無功出力是非連續變化的，由于無功負荷變化及電容器容量配置等原因，實際運行中無功不可能完全滿足就地或分層分區平衡，在保證區域關口無功不倒流的前提下，各個220 kV變電所所在的小區域里面各個變電所允許無功倒流，使無功在盡可能小區域內平衡，優化網損。

4.3 鎮海電網AVQC全網電壓優化調節

（1）鎮海電網電壓控制：鎮海電網電壓水平受鎮海區域廠站無功設備控制影響，目前影響較大的是35 kV用戶變及地方小發電廠（因鎮海化工區大用戶負荷很高，波動很大）。當鎮海區域內無功分布合理，但區域內電壓普遍偏高（低）時，AVQC系統下發指令到廠站調節無功設備，以盡可能少的控制廠站設備調節次數，避免區域內多主變同時調節引起振蕩，實現區域電壓控制的優化。

（2）鎮海電網就地電壓控制：當一個220 kV變電所所在的小區域廠站電壓越限時，啟動該廠站內無功設備調節。該廠站內變壓器和電容器按九區圖基本規則分時段協調，實現電壓無功綜合優化。

（3）鎮海電網電壓控制協調：根據三個220 kV變電所所在的小區域自動選擇控制模式，控制模式優先順序為“220 kV變電所所在的區域電壓控制”>“110 kV變電所所在的區域電壓控制”。某個區域電壓偏低（高）時采用“區域電壓控制”，僅個別廠站母線越限時采用“電壓校正控制”，自適應給出合理的全網電壓優化調節措施。

（4）鎮海電網優化動作次數：因為變電所設備性能關系及開關動作次數限制，每天調壓次數是有限制的，所以要根據鎮海電網歷史負荷曲線優化分配各時段動作次數，使設備的動作次數較均勻地分配到各個時段，確保設備安全及動作可靠有效。

4.4 鎮海電網AVQC全網關口力率控制

按分時段功率因數考核標準進行控制，鎮海功率因數考核標準是：0～8點、10～14點和20～24點低谷負荷功率因數控制在0.9和0.96之間，9～12點和13～20點高峰負荷功率因數控制在0.96以上。

5 鎮海電網建設AVQC的效益及需完善的地方

鎮海電網AVQC的建設完成使鎮海電網的安全運行可靠性更上一層。電壓合格率指標比原來提高了5%，達到97%以上。同時減少了調度監控人員的工作量，原來2個監控人員的量減少到1個。

鎮海電網比較復雜，區內化工企業等大用戶數量較多，“T”型接線及三雙接線較多，這對建設AVQC帶來很大的壓力，部分潮流方向較難明確。電網的電源點有來自不同的500 kV供區，部分變電所進線電源跨行政區域。鎮海的OPEN2000系統投運年限較早，部分模塊接口與AVQC軟件系統匹配不上，與地區OPEN3000系統內部聯調存在部分差異。這些都制約著鎮海電網AVQC系統的功效，還有待進一步完善。

參考文獻

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