基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制評估

林桂輝

摘 要：隨著社會經濟的發展，電網自動電壓控制技術不斷的進步，并且，在我國該先進系統已得到廣泛的推廣與應用，然而，在使用效果上卻存在顯著的差異，而就當今電力技術來看，還沒有一個專業的平臺能夠對電網自動電壓控制系統的運行效果進行定量評估，為了做好電力系統在線無功電壓的優化控制，相關部門提出利用RTDS實時仿真系統與無功優化程序的結合，實現對電力系統在線無功電壓的優化控制，希望通過文章的分析能夠對電力系統在線無功電壓優化控制提出改進意見。

關鍵詞：RTDS；電力系統；無功電壓；優化控制

前言

電網自動電壓控制又名AVC，主要是以在線的方式對電網的無功電壓進行控制的系統，同時要對電力系統中的各項數據進行采集、分析和計算，這樣才能保證對電力系統無功電壓控制的有效性。文章主要從基于RTDS以及無功優化計算程序的基本思路，和基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制模型等兩大部分進行分析。

1 基于RTDS以及無功優化計算程序的基本思路

1.1 充分利用RTDS實現電網實時仿真模型[1-2]。需要針對電力系統的無功電壓使用情況搭建相應的控制系統模型，主要包括變壓器分接頭的檔位調節、電力系統網損計算、電容器和電抗器組的投切等控制模型，實現對電力系統的無功電壓進行有效的控制作用；需要搭建系統模型，主要包括線路、負荷、電抗器、發電機、三繞組變壓器、兩繞組變壓器、電容器等模型，將電力系統的各項電力設備以及線路的模型呈現出來，便于對系統的控制；需要搭建電力系統的控制開關模型，主要包括電容器的投切開關、電抗器的投切開關、變壓器的分接頭檔位開關等，能夠實現對電力系統的各個環節進行調控的功能；需要搭建系統運行顯示模型，主要包括線路有功和無功功率、變壓器各個繞組的有功和無功功率、變壓器分接頭檔位的運行狀態、電力系統的有功損耗、電容器和電抗器的投切狀態、功率損耗、線路有功損耗、母線電壓等運行狀態以及有功和無功的參數顯示，通過顯示界面將其詳細參數顯示出來，便于對電力系統的無功電壓控制。

1.2 將無功優化程序的計算結果輸出。一般來說，電力系統在進行無功優化的過程中，程序運行需要讀取可以用到的數據，而在對電力系統執行優化的過程中，需要將其計算結果輸出，根據輸出的計算結果數據，再結合RTDS的腳本語言的編程功能，來實現對電容器組投切、電抗器組投切以及變壓器分接頭檔位的設置，并將各項設置參數傳輸至RTDS中，可以將這些數據作為電力系統電壓優化的重要依據[3]。

1.3 在對電力系統進行無功電壓優化的過程中，要充分利用RTDS的腳本語言，主要利用RTDS對電力系統進行實時數字訪問，并將腳文章件進行批量處理編寫到相應的程序中，這樣可以實現運行界面數據的提取和輸出[4]。運行界面的輸出數據主要包括負載處的母線電壓、負載的有功和無功、變壓器的分接頭檔位值、電容器電抗器組的投切狀態等，有效的對電力系統的運行電壓進行優化。

1.4 明確電力系統在線無功電壓優化控制的流程，基于RTDS的批量處理功能來對電力系統進行無功優化的整個流程關系流程如下：利用RTDS批處理將運行狀態輸出→得到數據文本→進行無功優化→將無功優化的計算結果傳輸到RTDS中→RTDS無功優化控制策略→得到新的運行狀態→利用RTDS批處理將運行狀態輸出（如圖1所示）。通過這個流程關系來實現對電力系統進行無功電壓優化，有效的提高電力系統的運行效率。

圖1 電力系統在線無功電壓優化控制流程圖

2 基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制模型

2.1 確定目標函數

基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制中，取電力系統的最小有功網損作為目標B，如以下公式：

其中LG作為電力系統發電機的節點結合、Ln作為電力系統所有節點的集合、JGi作為電力系統發電機i的有功出力、JDi作為電力系統節點i的有功負荷，通過確定電力系統在線無功電壓的最小目標函數，再針對電力系統的電壓優化控制進行以下操作[5]。

2.2 電力系統的等式約束

電力系統在運行的過程中，會存在潮流功率，具體公式如下所示：

通過以上確定目標函數、電力系統的等式約束、電力系統的不等式約束等三部分的分析中，基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制也逐漸形成一個規范模型，并且，在實踐中的效果非常顯著，能夠切實有效的對電力系統的無功電壓進行優化和控制，當然，很多參數還是未知數值，具體要根據電力系統的實際運行情況來定，通過對無功電壓的優化和控制，才能有效的提高電力系統的運行效率，降低電力系統的經濟損失。

3 結束語

綜上所述，RTDS實時仿真系統對電力系統在線無功電壓優化控制起到關鍵的作用，尤其是在與無功優化程序相結合使用的過程中，更是將RTDS實時仿真系統的功能全部發揮出來。通過文章對基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制分析中得知，隨著電力系統逐漸壯大運行的過程中，無功電壓值也逐漸增加，為了提高對電力系統無功電壓的控制，作者主要從RTDS仿真系統的應用展開詳細的分析。

參考文獻

[1]許漢平，魏威，鄒建明，等.利用RTDS測試輸電線路行波故障定位裝置[J].電力系統自動化，2013（24）.

[2]陳寶喜，甄威，唐永紅.四川洪龍500kV同塔雙回線繼電保護及自適應重合閘裝置RTDS實時仿真試驗[J].四川電力技術，2014（6）.

[3]紀尚昆，馮彥維，陽育德.基于RTDS的電力系統在線無功電壓優化控制評估[J].電網與清潔能源，2014（3）.

[4]趙麗春.SVG型動態無功補償裝置特點及在風力發電工程中的應用[J].科技傳播，2014（6）.

[5]李長宇，舒乃秋，彭輝，等.基于RTDS的諧波對電能計量影響的仿真分析[J].繼電器，2013（16）.

[6]陳琦，錢珞江.實時數字仿真（RTDS）在電力系統穩定性分析中的實效性研究[J].華中電力，2012（1）.