10kV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高艷欽

江蘇元坤電氣設(shè)備有限公司

10kV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高艷欽

江蘇元坤電氣設(shè)備有限公司

10KV配電網(wǎng)在實(shí)際生活中有著重要作用，是人們正常用電的基礎(chǔ)，因此，加強(qiáng)對(duì)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著重要作用，該系統(tǒng)不僅能較好保障10KV電網(wǎng)的穩(wěn)定性，而且能提高電網(wǎng)的整體安全性，并降低電網(wǎng)能耗，從而促進(jìn)電網(wǎng)更好進(jìn)行運(yùn)作，保障人們的正常用電，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。基于此本文分析了10kV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

10kV配電網(wǎng)；無(wú)功優(yōu)化；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 、10kV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展與簡(jiǎn)介

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷加強(qiáng)，科學(xué)技術(shù)水平也得到了很大程度的提高，人們也開(kāi)始對(duì)10kV配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了大力的研究，也取得了一定的成效。目前我國(guó)的變電站調(diào)度自動(dòng)化(SCADA)系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，因此，通過(guò)SCADA系統(tǒng)提供的有限的線路運(yùn)行參數(shù)以及補(bǔ)償電容器運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的電壓來(lái)自動(dòng)控制電容器的投切，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。從當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)看，其重要地位的是運(yùn)行于調(diào)度中心上位機(jī)，發(fā)揮著補(bǔ)償器綜合協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程投切控制的重要作用。由于變電站每條饋線可能同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)補(bǔ)償器，這些補(bǔ)償器之間相互獨(dú)立，不存在信息交換，所以上位機(jī)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要結(jié)合線路運(yùn)行的具體狀況，協(xié)調(diào)各個(gè)補(bǔ)償器進(jìn)行運(yùn)行。

2 、10KV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 選擇投切控制參照量

無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)控制無(wú)功補(bǔ)償投切裝置的投切來(lái)做到對(duì)無(wú)功消耗的補(bǔ)償，利用饋線首端功率因數(shù)和電壓合格率可以考核10KV配電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。而且我們可以按照一定的方法計(jì)算出配電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡攸c(diǎn)以及補(bǔ)償?shù)娜萘浚缓笤谶@一位置安裝可以自動(dòng)投切的補(bǔ)償電容器，這樣自動(dòng)控制系統(tǒng)就可以根據(jù)某一線路現(xiàn)場(chǎng)的電壓、饋線首端的功率因數(shù)控制補(bǔ)償電容器的投切，達(dá)到無(wú)功優(yōu)化的目的。我們可以通過(guò)電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)給出的有功功率和無(wú)功功率計(jì)算出饋線首端的功率因數(shù);一般情況下為給補(bǔ)償電容器的投切裝置提供電能，我們會(huì)利用電壓互感器從配電網(wǎng)中獲得電能，因此根據(jù)投切裝置的電壓我們可以計(jì)算出某一線路現(xiàn)場(chǎng)的電壓。同時(shí)考慮到配電網(wǎng)線路上電容器的配置組合以及有功功率的大小，我們?cè)跓o(wú)功欠缺或過(guò)剩時(shí)還做不到立即進(jìn)行補(bǔ)償電容器的投切。

2.2 合理選擇切斷補(bǔ)償裝置

當(dāng)線路中的無(wú)功功率小于零時(shí)，我們就應(yīng)該切斷正在工作的電容器，與選擇投入電容器相同，我們要切斷那些正在工作的而且電容容量小于無(wú)功功率的電容器。同樣，我們?cè)谶x擇電容器時(shí)，將整個(gè)線路上正在工作的電容器按照電容容量大小，由小到大依次排列，然后逐個(gè)查找電容器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一電容器容量大于無(wú)功功率時(shí)，我們就切斷這個(gè)電容器，如果該電容器在切除后造成線路補(bǔ)償欠缺，我們就要在下一次檢測(cè)中投入一個(gè)容量較小的電容器進(jìn)行補(bǔ)償。如果切斷電容器后，線路仍然處于補(bǔ)償過(guò)剩的狀態(tài)，我們就需要在下一次檢測(cè)中切斷新的電容器，經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)，使線路無(wú)功功率處在優(yōu)化狀態(tài)。

2.3 無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1，顯示的是無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在1OKV電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)作中，變電站中的饋線會(huì)運(yùn)作較多的補(bǔ)償電容器，而補(bǔ)償電容器之間并沒(méi)有較好的聯(lián)系，因此，在對(duì)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)多個(gè)補(bǔ)償電容器的運(yùn)作情況進(jìn)行有效控制。在lOKV電網(wǎng)中，變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)有著重要作用，其能夠較好監(jiān)控變電站以及各饋線的運(yùn)作情況。一般情況下，變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)，因此，在對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可通過(guò)與變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行連接，對(duì)饋線首端功率因素進(jìn)行獲取，從而更好對(duì)補(bǔ)償電容器進(jìn)行控制。

2.4 無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

如圖2，顯示的是無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖。在對(duì)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)在向調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，并不是同步進(jìn)行，而且遠(yuǎn)程控制器在對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸時(shí)，也不是同步進(jìn)行，所以技術(shù)人員需對(duì)多線程技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，并通過(guò)模塊化形式構(gòu)建軟件系統(tǒng)。為了促進(jìn)自動(dòng)化控制軟件更好運(yùn)作，技術(shù)人員需設(shè)置兩條線路，并設(shè)置一個(gè)主線路程序。其中一條線路主要對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并對(duì)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)首端參數(shù)進(jìn)行整理和分析;另一條線路用于整合相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其傳輸至無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作中心進(jìn)行處理。主線路程序中包含較多內(nèi)容，包括控制器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、電容器模塊等。為實(shí)現(xiàn)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)正常運(yùn)作，技術(shù)人員可以將C語(yǔ)言作為軟件程序語(yǔ)言，并根據(jù)系統(tǒng)特性進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，經(jīng)相關(guān)軟件測(cè)驗(yàn)，無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮出較好作用，對(duì)1OKV配電網(wǎng)的正常運(yùn)作有著重要作用。

3 、補(bǔ)償無(wú)功功率，促進(jìn)功率因數(shù)的有效提高

在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)槠渲杏泻芏喾蔷€性負(fù)載的運(yùn)行，會(huì)在很大程度上增加有功功率的損耗，在負(fù)荷電流通過(guò)線路與變壓器的時(shí)候，將會(huì)有電能損耗的出現(xiàn)，從電能損耗的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)，在線路以及變壓器輸送的有功功率保持不變的情況下，線路損耗和功率因素的平方是呈反比例的關(guān)系。由此可知，功率因素如果越低，那么所需要提供給電網(wǎng)的無(wú)功也就越多，線路損耗也就越大。所以說(shuō)，在受電端進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝以后，能夠在很大程度上降低負(fù)荷的無(wú)功功率損耗，從而使得線損耗得到很大程度的降低。

總之，電力已經(jīng)成為現(xiàn)代化建設(shè)的必要因素，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化能夠有效改善電能質(zhì)量、提升電壓合格率、降低線損，減少碳排放和提升供電企業(yè)利潤(rùn)，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容的必然條件，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。本文分析了10kV配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以期提供一些借鑒。

[1]張雪倩.10kV以下配電網(wǎng)無(wú)功電壓自動(dòng)集中控制系統(tǒng)[D].蘇州大學(xué)，2013.

[2]李紅梅.配電網(wǎng)線損計(jì)算與無(wú)功優(yōu)化[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2005.

[3]王新年.配電網(wǎng)電壓無(wú)功優(yōu)化控制研究[D].東南大學(xué)，2006.