基于10kV電容器組長時間運行挖掘管控方法研究

摘? 要：為降低10kV電容器組長時間運行缺陷導致擴大停電風險，提高電網供電可靠性。本文首先對自動電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage controller，AVC）策略和電容器組長時間運行原因進行分析，提出了基于AVC系統(tǒng)的電容器組自動輪換方法及策略。通過引入電容器組運行時間閾值和策略判據(jù)，以目標值為導向，實現(xiàn)AVC系統(tǒng)對電容器組的綜合控制。同時為解決AVC系統(tǒng)功能閉鎖導致電容器組無法自動輪換問題，本文通過挖掘電容器組最后一次合閘時間，實現(xiàn)電容器組長時間運行告警功能，并生成輪換策略，輔助調控員人工干預。

關鍵詞：電容器組;AVC;長時間運行;輪換;定值;人工干預

基于調控一體化模式，10kV電容器組的控制方式分為自動電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage controller，AVC）根據(jù)目標值自動投切和人工遙控投切兩種模式。目前，AVC系統(tǒng)的目標值為母線電壓和主變功率因數(shù)，可根據(jù)預先設定的電壓和功率因數(shù)上、下限定值綜合判斷，自動調節(jié)主變檔位和投退電容器組，考慮負荷谷期電網無功功率冗余，AVC策略將控制切除電容器或投入電抗器。但AVC系統(tǒng)常因信號判斷設置、設備改造等多種原因導致AVC系統(tǒng)在某一電容器或主變檔位控制方面出現(xiàn)功能閉鎖，致使電容器組在無人工干預的情況下長時間運行。電容器組長時間運行會出現(xiàn)發(fā)熱，易導致缺陷，因10kV電容器組通過開關并列運行于10kV母線，每段母線配置兩至三組電容器組，數(shù)量龐大，當其因缺陷不能被隔離處理時，需要擴大停電范圍，將母線停電配合缺陷處理。上述處理方式將因部分10kV饋線無法轉供將導致用戶停電。

現(xiàn)行的AVC系統(tǒng)可通過優(yōu)化功率因數(shù)和電壓上、下限值控制電容器組退出運行，但策略匹配度不夠，不能對所有電容器實現(xiàn)輪換，無法解決AVC系統(tǒng)功能閉鎖問題。

針對上述問題，本文研究一種輪換電容器運行的方法，將電容器最后一次合閘時間與當前時間作差形成實際運行時間，并給定電容器長時間運行允許值，當電容器實際運行時間大于長時間運行允許值，首先由AVC系統(tǒng)根據(jù)電壓和無功功率冗余情況自動投切或輪換電容器;若AVC功能出現(xiàn)閉鎖，電容器沒有在允許運行時間內完成輪換，則以告警信號形式形式呈現(xiàn)于調度員，并給出輪換決策，輔助調度員精確快速實現(xiàn)人工干預。上述電容器輪換方法可降低設備缺陷概率，保證用戶可靠供電。同時可挖掘分析AVC功能閉鎖信號，協(xié)同專業(yè)班組進行處理，達到提高電容器利用率的目的。

1? 原AVC無功電壓調節(jié)模式

AVC系統(tǒng)通過采集10kV母線電壓和電流，計算出運行母線上的無功功率和功率因數(shù)，圖1為AVC功能“九區(qū)”圖。1區(qū)：電壓越下限、無功負荷超標時，AVC發(fā)出切除電抗或投入電容指令，當功率因數(shù)合格后，電壓仍低于U下限時，則發(fā)出變壓器分接頭升壓調節(jié)指令;2區(qū)：電壓合格、無功負荷超標時，AVC系統(tǒng)僅發(fā)出切除電抗或投入電容指令;3區(qū)：電壓超上限、無功負荷超標時，AVC發(fā)出變壓器分接頭降壓調節(jié)指令，電壓合格后，或無功負荷仍越上限，則發(fā)出投電容器指令;4區(qū)：電壓超上限、功率因數(shù)合格時，AVC僅發(fā)出變壓器分接頭降壓調節(jié)指令;5區(qū)：電壓超上限、無功功率過剩時，AVC發(fā)出電容器切除或投電抗器指令，當功率因數(shù)合格后，電壓仍高于U上時，則發(fā)出變壓器分接頭降壓調節(jié)指令;6區(qū)：電壓合格，無功超下限，發(fā)出電容器切除或電抗器投入指令;7區(qū)：電壓超下限，無功功率過剩時，AVC發(fā)出變壓器分接頭升壓調節(jié)指令，當電壓合格后，若無功仍越下限，再發(fā)出電容器切除或電抗器投入指令;8區(qū)：電壓超下限，功率因數(shù)合格時，AVC僅發(fā)出變壓器分接頭升壓調節(jié)指令;9區(qū)：電壓、功率因數(shù)均合格時，則維持該母線電壓運行，不發(fā)調整指令[3-4]。

2? AVC輪換電容策略

本文統(tǒng)計電容器最后一次合閘時間，同當前時間作差形成實際運行時間，并給定電容器長時間運行允許值，在原有AVC策略的基礎上，引入電容器實際運行時間和長時間運行允許值作為電容器運行輪換判據(jù)，由AVC系統(tǒng)根據(jù)電壓和無功功率冗余情況自動投切或輪換電容器。

電容器自動輪換方法包括下列步驟：

（1）當電容器實際運行時間大于長時間運行允許值，判斷電容器退出后電壓及功率因數(shù)仍滿足時，則由AVC直接發(fā)出切除電容器指令;

（2）當電容器實際運行時間大于長時間運行允許值，判斷電容器退出后電壓偏低，但功率因數(shù)滿足時，則先由AVC發(fā)出調節(jié)主變檔位指令，主變檔位調整畢，待判斷電容切除后電壓滿足時，則發(fā)切除電容器指令;

（3）當電容器實際運行時間大于長時間運行允許值，判斷電容器退出后功率因數(shù)不滿足，但電壓滿足要求時，則先由AVC發(fā)出切除電容器指令，再發(fā)投入指令于同一段母線上的其它電容器。

3? 電容器長時間運行挖掘與管控方法

3.1 長時間運行挖掘方法

在AVC系統(tǒng)自動輪換電容器的基礎上，本發(fā)明統(tǒng)計電容器實際運行時間，當電容器實際運行時間大于長時間運行允許值而未退出運行時，則以信號告警的形式出現(xiàn)于調度系統(tǒng)的信號監(jiān)視界面，同時以列表的形式呈現(xiàn)，并在AVC策略中給出該電容器輪換決策，輔助調度員精確快速實現(xiàn)人工干預，解決電容器因閉鎖信號原因無法自動輪換問題。

方法包括下列步驟：

（1）在信號告警數(shù)據(jù)庫中加入電容器實際運行時間統(tǒng)計，引入長時間運行閾值并進行判斷，當電容器實際運行時間大于長時間運行閾值時，該判據(jù)觸發(fā)運行時間越限告警，呈現(xiàn)告警信號窗。

（2）統(tǒng)計電容器實際運行時間納入數(shù)據(jù)庫，引入長時間運行閾值并進行判斷，針對上述數(shù)據(jù)開發(fā)屬性列表，實時同步越限數(shù)據(jù)，將超運行閾值的電容器測點記錄于列表。

（3）針對自動輪換失敗的電容器，挖掘其最后一次輪換策略，形成人工輪換電容的輔助決策。

3.2 AVC功能閉鎖管控方法

因無功調壓設備運行異?；蛘`信號，AVC系統(tǒng)將出現(xiàn)功能閉鎖導致長時間運行的電容器無法自動輪換，AVC策略不匹配也將導致上述同樣問題出現(xiàn)。

為此本文針對AVC功能閉鎖信號，采取優(yōu)化管理手段和方法。如圖3所示，利用網絡信息技術在智能指揮平臺中開發(fā)新模塊，將AVC功能閉鎖信號由調度自動化系統(tǒng)（PCS9000）同步至智能指揮平臺，閉鎖信號及AVC策略經分類篩選后，分別傳遞至各巡維中心，從而指導相關巡維中心進行日常巡視工作，并及時復歸相關閉鎖信號。針對AVC策略不匹配問題，挖掘AVC輪換電容器不成功策略，剔除閉鎖信號導致的影響，再傳遞至自動化專業(yè)進行分析處理，實現(xiàn)全流程閉環(huán)管控。

4 結論

降低10kV電容器組長時間運行缺陷導致擴大停電風險，本文提出了電容器組長時間運行挖掘管控方法。

（1）通過優(yōu)化AVC系統(tǒng)策略實現(xiàn)電容器組的自動輪換;

（2）針對電容器組自動輪換閉鎖現(xiàn)象，本文提出了長時間運行挖掘方法，并形成了閉環(huán)管控措施。

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作者簡介：

劉宏（1991—），男，碩士研究生，研究方向為電能質量治理、電力電子變換技術等。

項目名稱：10kV及以上電壓等級的電容器和電抗器長時間運行挖掘 項目編號，031900KK52200169