地級電網的超高壓自動電壓控制模式研究

楊 科，鄭 婷，杜 磊，顧東健（國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京211106）

地級電網的超高壓自動電壓控制模式研究

楊 科，鄭 婷，杜 磊，顧東健
（國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京211106）

為提高地區電網的電壓調節能力，提出了地級電網中引入超高壓自動電壓控制系統，將超高壓廠站作為各個地級供電區域的的樞紐變電站，通過負荷預測建立樞紐母線的電壓控制目標，快速優化各個子供電區域的電壓質量，減少調節次數。中山電網的閉環運行結果表明，該方案可以快速提高電壓的合格率，并且有效減少了設備動作次數，提高了地區電網經濟性。

地級電網；超高壓；自動控制；優化

作為提高電壓質量、降低系統網損和提高電壓穩定水平的重要手段，近年來自動電壓控制技術研究得到了國內外科研人員和運行人員前所未有的重視［1-5］。對于地級電網來說，由于受控目標點多且負荷波動頻繁，調節設備需要大量的動作次數來控制合理的電壓，調節次數越限后就無法調節，使得地區電網的電壓調節能力和調節設備壽命大大減弱［6-8］。為此，提出了地級電網建立超高壓自動控制系統，通過負荷預測制定樞紐母線的電壓控制曲線［9］，并與傳統的220 kV自動電壓控制系統相結合。這種控制模式不依賴于省級電網的潮流計算，同時又增強了超高壓和地級電網的耦合能力，為地級電網的電壓控制模式提供了一種新的思路。

1　數學模型

自動電壓控制以區域內經濟性為目標函數，以安全性為約束條件，同時將控制設備動作次數還原為經濟成本，實現全網的優化：

式中：Ploss為系統的有功損耗；n1，n2，n3，n4分別為電壓考核節點個數、無功考核節點個數、可調主變數，可控容抗器數；Vi，Vimax，Vimin分別為各電壓考核點的電壓、電壓上限、電壓下限；Qg，Qgmax，Qgmin為當前關口的無功值、無功上限值和下限值；Qi，Qimax，Qimin分別為各無功考核點的無功值、無功上限值和下限值；λu，λg，λq分別為電壓罰因子、關口無功罰因子、無功罰因子；λT，ΔXT為主變分頭的調節罰因子和可動作次數；λC，ΔXCi為容抗器的調節罰因子和可動作次數。各個懲罰因子可按電網系統中安全權重來綜合考慮，電壓安全優先級最高，權重最大，一般取0.6，而關口無功罰因子、無功罰因子、主變和容抗器調節罰因子都取0.1。

2　基于地級電網的超高壓自動控制方案

2.1負荷預測的處理

地區電網能量管理系統（EMS）基本可實現系統負荷預測及母線負荷預測功能，能夠提供較高質量的負荷預測結果。自動電壓控制系統根據母線負荷預測的結果劃分為幾個不同的區間，然后根據母線負荷預測結果以及電網的拓撲連接關系，計算各自動電壓控制關口的負荷預測結果，從而可以判斷各自動電壓控制關口的負荷變化趨勢，為關口母線制定合理的電壓控制目標。

2.2控制方案

在電網實際運行中，在安全約束條件的約束下，盡可能少動作設備來達到快速優化電壓質量。在地級電網中，220 kV樞紐變電所高壓側的負荷水平和負荷變化趨勢影響了整個220 kV片區的電壓質量。而傳統的220 kV自動電壓控制對220 kV側的電壓調節能力非常有限，為此，文中提出了地級電網的超高壓自動電壓控制模式，在地級電網加入超高壓變電站模型，通過地級電網的500 kV和220 kV電壓的聯合控制，提升地級電網的電壓控制效果和減少無功設備的調節次數。其控制流程如圖1所示。

圖1　控制流程

該控制策略是在地級電網中引入超高壓控制，解決地區電網中控制的盲點。該算法檢測到供電區域中樞紐母線（一般是220 kV）越限時，就啟動超高壓算法，快速解決220 kV電壓越限點，整體快速優化該供電區域的質量。該算法比傳統算法增加了地區電網的盲點（一般指220 kV母線）調節，使得地區電網電壓調節能力大大增強和可靠。

3　算例分析

將文中的方案應用于中山電網EMS中，用戶自定義選擇常規控制方案和結合超壓控制方案。超高壓控制方案樞紐母線控制如圖2、圖3所示，對比結果見表1和表2。

圖2　220 kV控制效果

圖3　500 kV控制效果

表1　樞紐母線電壓質量對比

表2　其余母線控制策略效果對比

由表1、表2可知，文中的控制方案較常規控制方案供電安全性和經濟性都有一定程度的提高。

4　結束語

提出了地級電網中超高壓與常規自動電壓控制的混合策略方案，該方案不依賴于省級電網的潮流計算，獨立運行于地級電網中。中山地區的閉環運行結果表明，該控制策略可有效提高電壓合格率，并減少無功設備的動作次數。

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Research on the EHV Automatic Voltage Control Mode in Regional Power Grid

YANG Ke，ZHENG Ting，DU Lei，GU Dongjiang
（NARI Technology Development Co.Ltd.，NanJing 211106，China）

In order to improve regional power grid's voltage regulation ability，a method of introducing high voltage level automatic voltage control system to the grid is proposed.The EHV substation is taken as the key position substation in each regional power gird and the voltage control aim in the EHV substation is established based on load prediction.Using this method the voltage quality in this regional power grid can be fast optimized and voltage regulation times can be reduced.The results of the Zhongshan power grid show that the proposed method can rapidly improve voltage qualification rate，reduce action times of equipment effectively，and improve the economical performance of regional power grid.

regional power grid；EHV；auto-control；optimization

TM76

B

1009-0665（2015）03-0052-02

2015-01-08；

2015-03-05

楊科（1986），男，江蘇無錫人，工程師，從事電網自動電壓控制的研究工作；

鄭婷（1988），女，江蘇鎮江人，工程師，從事電網數據分析的研究工作；

杜磊（1983），男，山東高唐人，工程師，從事電網自動電壓控制的研究工作；

顧東健（1985），男，江蘇南通人，工程師，從事電網狀態估計的研究工作。