亳州電網AVC系統(tǒng)運行現狀分析及改進措施

程道蓮

(國網亳州供電公司,安徽亳州 236800)

亳州電網AVC系統(tǒng)運行現狀分析及改進措施

程道蓮

(國網亳州供電公司,安徽亳州 236800)

本文介紹了亳州電網電壓無功綜合自動控制系統(tǒng)運行狀況,對其進行了分析,提出改進措施,為亳州電網AVC提供了借鑒。

電壓 無功 優(yōu)化 改進措施

電網電壓無功綜合優(yōu)化自動控制系統(tǒng)，即AVC系統(tǒng)，其主要作用是利用實用的優(yōu)化判斷方法，實時協(xié)調和控制地區(qū)電網內所有變電所電容器投切和有載變壓器分接開關檔位調節(jié)，以達到全網網損率最小、各節(jié)點電壓合格率最高、所有主變分接頭動作次數最少、所有電廠無功出力及所有電容器投切最合理的目的。

1 亳州電網AVC系統(tǒng)現狀

亳州供電公司變電站電壓無功控制系統(tǒng)采用優(yōu)化控制模式，該模式下直接選取SCADA獲取的實時數據進行控制。此時不再進行單純的全網潮流計算，而是建立符合全網網損盡量小， 電壓合格的優(yōu)化及控制判斷規(guī)則來進行控制。

1.1 與省網AVC協(xié)調控制的關口多目標控制模式

本系統(tǒng)可以接受省調AVC下發(fā)的電壓、無功、功率因數目標值，首次完整實現省地調多目標聯(lián)合控制，其控制原理如下：

關口電壓偏高時，先對該關口對應區(qū)域內的母線按功率因數由高到低逐個切除電容器，不成功時最后調節(jié)220廠站的變壓器檔位降低關口電壓。關口電壓偏低時，先對該關口對應區(qū)域內的母線按功率因數由低到高逐個投入電容器，不成功時最后調節(jié)220廠站的變壓器檔位提高關口電壓。

關口功率因數偏低或吸收無功過多時，對該關口對應區(qū)域內的母線按功率因數由低到高投入電容器。

上述兩種情況下在靈敏度結果可用的情況下(狀態(tài)估計結果、調度員潮流計算結果實用化)會按照各設備對關口電壓或無功改變的靈敏度大小選取最適合的控制手段。

1.2 區(qū)域控制模式

當某一母線供電區(qū)域內10kV母線或35kV母線的電壓普遍偏低時調節(jié)220kV/110kV等級的變壓器或無功補償器，來改善整個區(qū)域的電壓水平。

區(qū)域電壓低時，如電源點220kV母線電壓高，優(yōu)先升220kV母線側變壓器檔位，后投入220kV廠站電容器。如電源點220kV母線電壓正常，優(yōu)先投入220kV廠站電容器，后升220kV母線側變壓器檔位。如電源點220kV母線電壓低，僅投入電容器。

系統(tǒng)可以根據關聯(lián)遙測值判斷遙信的合理性，進行遙信辨識，從而使網絡拓撲時能夠真正進行電網結構分析，這樣劃分的電網區(qū)域才是正確可靠的，從而在真正意義上實現區(qū)域控制功能。

圖1 9/17區(qū)圖

1.3 逆調壓模式

系統(tǒng)通過不同負荷水平時段采用不同電壓、無功的控制限值，以實現在電壓合格范圍內， 高峰負荷時電壓偏上限運行， 低谷負荷時電壓偏下限運行。

逆調壓僅與負荷水平有關，可以與關口控制模式、區(qū)域控制模式、廠站控制模式共存。

1.4 9/17區(qū)圖控制模式

系統(tǒng)是同時面向地調、集控站、變電站的，因此也提供了基于9/17區(qū)圖控制的功能，當地調使用該控制模式時地調AVC軟件就相當于一個集中式的VQC軟件了。

軟件對于每一母線定義了如圖1所示的9/17區(qū)圖。這幅畫面是顯示母線運行的相關信息，在圖形的上方正方形框圖中顯示母線的17分區(qū)，在運行中區(qū)域會隨實際情況改變而改變。圖中表示 U+母線電壓上限， U-表示母線電壓下限， Q+表示母線吸收無功上限， U-表示母線吸收無功下限， ΔUU表示升降擋對電壓的影響， ΔUQ表示投電容電抗器對電壓的影響， ΔQU表示升降擋對無功的影響， ΔQQ表示投電容電抗器對無功的影響。將上述四值設為0時原17區(qū)圖就退化為9區(qū)圖了。

目前，亳州供電公司所轄變電站共27座，其中220kV變電站8座，110 kV變電站19座，全部接入地調AVC系統(tǒng)。其中月均45臺有載變壓器分接開關檔位調節(jié)次數在1000次以上，77組電容器投切次數在800次以上。亳州地區(qū)的月無功調節(jié)合格率為96.5%。

2 問題提出

由上述亳州地區(qū)無功電壓控制模式可知，在省調下發(fā)無功電壓控制值之后，經過一個系統(tǒng)計算周期(亳州AVC系統(tǒng)為3分鐘)后，系統(tǒng)才會進行有載調壓分接開關及電容器進行控制調節(jié)，這樣就會有一個控制周期內的電壓和無功功率的指標在不合格的范圍內，而影響亳州地區(qū)的無功調節(jié)合格率。

3 解決方法

3.1 研究思路

如果根據主變、母線的負荷預測結果，對220kV區(qū)域進行動態(tài)規(guī)劃求解，得出優(yōu)化的設備動作時間序列。這樣就會更進一步的提高亳州地區(qū)的無功調節(jié)合格率。從而更合理的調節(jié)電網電壓和無功功率達到電壓合格網損最小的目的。

3.2 引入網格計算

對每個220kV區(qū)域進行解耦處理，形成多個獨立的計算任務，將計算任務分配到網格中各個計算節(jié)點進行分析計算，得出優(yōu)化的設備動作時間序列。

主變調擋、電容器投切均有每天允許的動作次數，由于主變的造價、壽命、變壓器油的老化、電容器的造價、壽命，還有設備故障風險等因素，調節(jié)一次擋位、投切一次電容器的成本是不同的。由于理論優(yōu)化算法嚴重依賴狀態(tài)估計、調度員潮流、靈敏度計算的精度，且嚴格優(yōu)化全天網損最優(yōu)將依賴母線有功、無功負荷預報的準確性，因此求解嚴格理論意義上的全天網損最小、最優(yōu)動作順序是無實際指導意義的。電壓無功控制的目的是在保證電壓合格的前提下盡量經濟運行，我們的思路就是結合負荷預報的結果，在保證電壓合格前提下，考慮設備調節(jié)的投入、產出效益，求解設備介入的最佳時間。當出現實際負荷與預報值相差較大、電網方式較大變化、設備非預計退出等情況時，將觸發(fā)動態(tài)電壓無功優(yōu)化重新計算。

4 結語

目前，亳州地區(qū)按220kV變壓器為電源點的輻射型網架結構向用戶供電，這已天然形成了電壓無功的空間解耦區(qū)域，因此，可以利用網格計算，對各區(qū)域并行求解上述優(yōu)化控制問題，并行計算的結果可以在子系統(tǒng)計算完畢后由服務主系統(tǒng)再進行最終的校驗下發(fā)，子系統(tǒng)的并行計算任務分配及相互協(xié)調由服務主系統(tǒng)完成，最終完成AVC的電壓無功控制優(yōu)化目的。

[1]陸安定.《發(fā)電廠變電所及電力系統(tǒng)的無功功率》.中國電力出版社,2003.

[2]唐寅生,李碧君.《自動電壓控制(AVC)是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基本措施》.湖南電力調度通信中心.

[3]于爾鏗,周京陽.《能量管理系統(tǒng)》.北京科學出版社,1998.