地區(qū)電網(wǎng)無功電壓問題及優(yōu)化措施

張 佳/國網(wǎng)陜西商洛供電公司

地區(qū)電網(wǎng)無功電壓問題及優(yōu)化措施

張 佳/國網(wǎng)陜西商洛供電公司

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)以及科技水平的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)也有了較為快速的進(jìn)步，政府和有關(guān)部門越來越關(guān)注地區(qū)電網(wǎng)的無功電壓問題，如果能夠正確合理的解決無功電壓的相關(guān)問題，就能夠使得網(wǎng)損在最大程度上得以降低，從而使得電力系統(tǒng)運(yùn)行的成本有所降低，提高電力企業(yè)的運(yùn)行效益。本文針對電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中地區(qū)電網(wǎng)無功電壓方面的問題做出了簡要的分析，對于以往的控制策略做出了優(yōu)化處理，并且對于電力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)做了集中優(yōu)化的措施，結(jié)合其實(shí)際的運(yùn)行效果和影響，給相關(guān)部門提供參考借鑒之處。

地區(qū)電網(wǎng)；無功電壓；問題優(yōu)化

1.引言

目前，我國電力系統(tǒng)原有的分散式調(diào)整依然是我國大部分地區(qū)進(jìn)行控制電網(wǎng)電壓無功的主要方式。這種方法的主要原理是，將電壓無功控制裝置設(shè)置在變電站內(nèi)部，起到自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓無功的作用，也就是VQC裝置。該裝置進(jìn)行調(diào)解時(shí)，充分利用了無功資源，當(dāng)變電站數(shù)量不是特別多時(shí)，VQC能夠起到很好的電壓無功控制，如圖1所示。但是在整個(gè)系統(tǒng)的工作過程中，該裝置智能采集單一變電站的信息和數(shù)據(jù)，不能夠協(xié)調(diào)的控制內(nèi)其他電站的電容器和分接頭檔位。只能做到小范圍的局部控制，對于整個(gè)電網(wǎng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓，不能夠做到全方位的綜合協(xié)調(diào)控制，所以不能夠很好的做到電網(wǎng)損耗的降低效果。

2.優(yōu)化的目標(biāo)和原則

2.1 地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化原則

在電網(wǎng)無功電壓的優(yōu)化過程中，通常情況下要確定精確的負(fù)荷以及變壓器參數(shù)，并且在電力系統(tǒng)的實(shí)際工作中，這些參數(shù)并不是穩(wěn)定不變的，所以無功電壓的優(yōu)化是一項(xiàng)艱巨并且十分重要的任務(wù)。在實(shí)際的優(yōu)化過程中，必須要切實(shí)根據(jù)電網(wǎng)的具體工作狀況作出調(diào)整。其中首要的任務(wù)就是補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的選擇，緊接著要構(gòu)造出整個(gè)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖，選擇能夠控制周圍電壓的中樞節(jié)點(diǎn)。除此之外，無功補(bǔ)償可以通過分散和集中相結(jié)合的方式來進(jìn)行，在補(bǔ)償過程中要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化計(jì)算，確定電網(wǎng)的工作模式以及補(bǔ)償方式、補(bǔ)償量，做到充分的無功電壓優(yōu)化。

2.2 優(yōu)化目標(biāo)

在初期，優(yōu)化的主要目標(biāo)為降低電能損耗，以此提高電網(wǎng)是我效率，從而提高電力系統(tǒng)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。然而在優(yōu)化過程所需要的補(bǔ)償以及設(shè)備需要花費(fèi)大量資金，會(huì)導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)效益不甚理想。所以在優(yōu)化過程中也需要考慮盡量減少資金的投入。此外，進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)如果輸電線路較短會(huì)有可能降低網(wǎng)損，也就是說線路越長，無功補(bǔ)償?shù)娜萘恳簿驮酱蟆５貐^(qū)電網(wǎng)無功電壓的問題是多樣性的，其優(yōu)化措施也是復(fù)雜而多變的，在優(yōu)化過程中必須要充分考慮到電網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性等各方面的因素影響。

3.地區(qū)電網(wǎng)無功電壓的問題

3.1 無功電源點(diǎn)的缺乏問題

在電力系統(tǒng)的實(shí)際工作過程中，由于每天的具體工作內(nèi)容都不相同，并且在工作時(shí)，對于無功電壓平衡的相關(guān)工作和控制沒有特別的注意，從而很可能導(dǎo)致電網(wǎng)某區(qū)域內(nèi)無功電源點(diǎn)的缺乏，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓不能夠保持穩(wěn)定。

3.2 無功優(yōu)化控制問題

近幾年來，我國電力行業(yè)的相關(guān)技術(shù)迅猛發(fā)展，使得實(shí)時(shí)性的要求在地區(qū)電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化過程中越來越高，首先需要考慮的因素有控制參數(shù)、數(shù)據(jù)質(zhì)量、實(shí)時(shí)響應(yīng)速度等。但是就目前而言，還不具有能夠?qū)崿F(xiàn)線式閉環(huán)無功控制的算法。所以，通過可以集中的控制優(yōu)化系統(tǒng)來解決該問題，該系統(tǒng)以減小線路損耗為目的，通過自動(dòng)的信息和數(shù)據(jù)采集，過程中的約束條件為各電壓節(jié)點(diǎn)的合格值，從而最大限度的做到減小電網(wǎng)運(yùn)行的電能損耗。

3.3 動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化問題

在無功電壓的優(yōu)化過程中，特別是動(dòng)態(tài)的無功優(yōu)化時(shí)，勢必會(huì)涉及到設(shè)備的高壓切換和高壓控制過程，如果在此過程中頻繁的進(jìn)行切換和控制操作，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的電力設(shè)備受到影響和損壞，從而影響其使用壽命和期限，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生安全事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至人身事故。因此，在優(yōu)化時(shí)要格外注意相關(guān)設(shè)備的切換，嚴(yán)格把控其切換次數(shù)。通常情況下，限制電力系統(tǒng)中變壓器等帶電設(shè)備的切換次數(shù)的方法主要采取動(dòng)態(tài)規(guī)劃方式。

3.4 負(fù)荷變化的問題

負(fù)荷變化模型的建立和研究是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓無功優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，由于在電力系統(tǒng)的工作過程中，電壓與負(fù)荷的關(guān)聯(lián)非常密切，所以這項(xiàng)工作在實(shí)際操作時(shí)具有一定的困難。除此之外，進(jìn)行電力系統(tǒng)無功電壓的優(yōu)化過程中，會(huì)有一部分?jǐn)?shù)據(jù)和變量與約束邊界非常近似，從而影響電壓與負(fù)荷之間的關(guān)系，使得它們之間的作用關(guān)系產(chǎn)生相應(yīng)的改變。

4.地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化措施

4.1 系統(tǒng)構(gòu)架

針對本文上述所提出的電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題，本文做出了簡要的優(yōu)化措施，其中該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能主要有以下幾點(diǎn)：

（1）能過做到實(shí)時(shí)的監(jiān)控電力系統(tǒng)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行信息。該系統(tǒng)經(jīng)過無功電壓優(yōu)化之后，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)中各個(gè)部分變電站的變壓器分接頭位置實(shí)時(shí)監(jiān)控、無功量監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控、有功量實(shí)時(shí)監(jiān)控、電容器開關(guān)量實(shí)時(shí)監(jiān)控、母線電壓值實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及其他參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）管理和控制超限電壓。如果在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，存在變電站母線的電壓超過最大限度的現(xiàn)象，優(yōu)化控制系統(tǒng)會(huì)立即捕捉到此信息，并且會(huì)針對這種現(xiàn)象做出變壓器分接頭調(diào)節(jié)以及電容器投切的指令，實(shí)現(xiàn)智能化以及自動(dòng)化的操作控制。

（3）無功不合理的管理和控制。一旦發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)工作過程中無功潮流的實(shí)際方向不能和電網(wǎng)的運(yùn)行效果相匹配時(shí)，優(yōu)化控制系統(tǒng)會(huì)針對這一現(xiàn)象發(fā)出減少或增加電容器、電抗器以及變壓器的投切數(shù)量的指令，并且實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化的投切操作。

（4）實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的集中化。在實(shí)際工作和操作過程中，優(yōu)化控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，它具有簡易型和智能型兩種工作模式，可以在實(shí)際操作過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作和控制，例如自動(dòng)糾錯(cuò)、自動(dòng)閉鎖等操作。并且它具有良好的安全性和保護(hù)性，可以自行處理許多安全隱患，避免安全事故的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)中主要設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）控制分接頭的切換次數(shù)。優(yōu)化控制系統(tǒng)能夠?qū)ψ儔浩鞯倪\(yùn)行情況做到監(jiān)控和具體的分析，可以根據(jù)其每個(gè)時(shí)段的工作特點(diǎn)和情況，從而合理的控制分接頭投切的次數(shù)，并且盡可能的做到每個(gè)分接頭的投切次數(shù)保持大體相同。

（6）降低主變壓器能耗。每個(gè)變電站的運(yùn)行時(shí)的主變壓器的模式可以通過優(yōu)化控制系統(tǒng)來進(jìn)行控制，通過整體的控制和協(xié)調(diào)來達(dá)到降低電能損耗，保持節(jié)能運(yùn)行的目的。

4.2 控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

某地區(qū)從去年3月份開始使用電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化控制系統(tǒng)，在運(yùn)行的一年中，系統(tǒng)對系統(tǒng)四季的不同工作情況做出分析，根據(jù)其實(shí)際的工作情況，多次調(diào)整該地區(qū)電網(wǎng)的工作參數(shù)，不但加大的電網(wǎng)和該系統(tǒng)的契合度，更加使得當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的工作情形井井有條。相比于之前的工作狀態(tài)，經(jīng)過優(yōu)化的系統(tǒng)工作過程中操作次數(shù)有明顯的降低，提升了電網(wǎng)工作的運(yùn)行效率以及電壓合格率，對于電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益都有顯著的提高。

5.結(jié)語

經(jīng)前文總結(jié)我們可以知道，電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化系統(tǒng)能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保證其運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。相比于原有的無功單站控制，優(yōu)化后的控制系統(tǒng)能夠充分利用已有數(shù)據(jù)和資源，降低相關(guān)的投資成本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的電力工程，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]林其友，過云峰.地區(qū)電網(wǎng)電壓無功問題的優(yōu)化方案[J]. U網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014.05:47-51.

[2]丁軼.電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度[[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015.05:43-44.

[3]胡曉陽，淺析配電網(wǎng)無功運(yùn)行的優(yōu)化方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015.03:14-21.