細化控制因素提高力率指標精細化管理水平

張萍萍

南通市供電公司，江蘇 南通 226006

0 引言

力率是電網運行的重要參數之一，提高和改善力率水平是保證電力系統電能質量、降低網絡損耗、提高設備利用率并保障系統穩定運行的有效手段，對提高企業經濟效益和國家能源利用水平有著重要意義。因此，力率合格率指標也一直被列為電網運行同業對標體系的重要考核指標。在電網運行管理與企業經營管理要求越來越高的今天，如何確保力率指標達到精細化管理的水平已成為我們必須要面對和研究的課題之一。

1 力率運行水平現狀

正是基于對力率運行水平重要性的充分認識，近年來電力系統無論是在硬件配置、技術支持還是軟件管理上都投入了大量的資金和人力，從而使得全系統的力率合格率水平得以逐年穩步提升。

從南通地區來看，由于一方面近幾年新建變電所的無功補償設備全部按照15%～20%的要求分組合理配置，無功補償不足的老舊變電所的改造也得到了有序推進；另一方面嚴格實施用戶就地補償和線路的分散補償，所以地區電網的無功總體配置充分而且分布合理；加上地區電壓無功優化自動控制系統的全面應用和電網指標管理力度的不斷加大，所以近年來力率合格率的水平呈現了一個快速提升的態勢。從220千伏變電所受電力率合格率看，已經由2004年的83.80%提高到了2010年的99.94%。力率指標管理水平取得了長足的進步。

但我們清醒地看到，盡管多年來力率管理的手段一直都在隨著電網的發展而不斷調整變化，但近兩年由于硬件支撐和軟件手段的更新換代，力率運行控制的自動化水平越來越高，加上電網的日益發展壯大，各種新的影響因素不斷出現，這些都給力率管理工作帶來了新的困難和挑戰。因此要繼續保持并不斷提高力率運行水平，必須要重新調整工作重心，細化分析各種控制因素，對指標進行精細化的管理。

2 自動控制系統的優化和完善

電網中大量無功和電壓調整設備分散在系統各個地方，以往靜態的、就地的人工調節已經難以適應電網運行科學化和精細化運行要求。而電網自動化水平的日益提高使得地區無功電壓自動化控制也得以逐步實現，08年南通地區六縣一市全部完成了電壓無功優化AVC系統的調試安裝，從全網角度進行無功電壓的實時優化和動態控制，實現無功補償設備合理投入和無功分層就地平衡，達到主變分接開關調節次數最少、電壓合格率最高和網損最小的目的。自動控制系統的投運不僅減輕了運行人員的勞動強度和工作壓力，更使無功電壓的調節完全實現了自動化和精確化。

自動控制系統通過建立目標函數的數學模型，經過綜合優化計算后形成變壓器分接開關的調節指令和無功補償設備投切指令，然后將控制信息通過調度自動化SCADA系統執行到各個變電站。毫無疑問，這一系列的精確計算和實時響應速度是人工調節所無法比及的。在系統實際投入運行后，地區無論是電壓合格率還是力率運行水平都有了明顯的提高。

但在收集和分析控制系統一段時間的各類運行數據后，我們還是發現了一些瑕疵和問題，比如有時不能正確有效出口、動作未能達到最優、指標控制沒有獲得最佳水平、尚有改進和提高的空間等等。通過在地區系統內的廣泛調研和討論，我們對系統運行情況、功能應用、控制策略和現存問題有了更深刻的了解。在廠家研發人員的配合下我們對系統進行了進一步的調試、改進和完善，從而使系統運行更加可靠穩定，與SCADA系統的配合更加天衣無縫，而且更重要的是，系統對電壓和無功的控制策略得到了很好的完善和優化，更加適應地方電網的實際情況和調控需要。

在力率的控制條件上，為了實現全網內的無功優化和力率水平的配合調節，我們將所有有供電關系的下級變電所的無功補償設備均與上級220千伏主變力率進行動作關聯并在優先等級上合理安排；對有多臺變壓器的變電所，選擇與其力率平均值進行關聯，在程序計算上進一步改進優化，從而使得力率的調整實現了全網配合優化的目標。針對力率指標考核分為高峰和低谷兩個時段且考核指標不同、在銜接點經常出現不合格點的問題，我們采取了調整參數的辦法。由于高峰為 8 ∶00-24∶00，不含 8 ∶00，含24∶00，低谷為 0 ∶00-8∶00，不含 0 ∶00，含 8 ∶00，為此在參數設置上做了一些微調，將控制系統內的高峰設定為8∶05-24∶05，低谷設定為0∶05-08∶05，如此就可以給系統判斷、發出指令調節和設備動作留出時間，保證了8∶00和24∶00兩個整點的正確過渡和銜接，確保了系統動作的連貫性和指標的合格。對力率合格區間的設置也進行了微調，比如將高峰的0.95-1.00的合格區間調整為0.955-0.995，以此留出調節裕度并確保系統的可靠動作。此外由于力率考核是與電壓目標值直接相關的，所以根據不同季節、不同變電所母線電壓水平及無功配置情況合理設定電壓控制及目標值設定也是非常關鍵的因素，可以簡化系統控制策略，有效提高力率合格率水平。

由于無功電壓優化系統直接從調度自動化SCADA系統中采樣數據并從SCADA出口，所以自動化系統的良好配合也是無功優化系統有效控制的前提保障，而且自動化系統也是運行人員最基本的監控工具。因此，自動化系統的應用完善可以為運行人員提供更好的監控手段。為此，我們在SCADA系統上開發了力率合格率統計、不合格力率實時監測統計、110kV線路力率統計、大用戶力率、電廠力率統計等一系列應用模塊，完善的監控工具和統計功能為力率實時控制和數據分析提供了非常直觀和便捷的手段。

3 電廠與特殊用戶負荷的影響

近兩年，地區一些特殊負荷如鋼廠的大量接入給力率運行控制帶來了不小的困難。因為鋼廠的生產特性導致其表現為一個波動頻繁的沖擊負荷特性，比如地區某一110kV電壓等級的鋼廠，其負荷通常20min內、最短5min內可上下30mW。當這樣的負荷接入變電所110kV母線時，便會導致變電所力率出現大幅波動并導致電容器投切控制。為此我們針對各個鋼廠的用電情況進行了仔細的分析，研究其負荷造成的力率波動范圍，比如某一鋼廠有功負荷波動范圍在0mW～43mW，無功負荷范圍在0MVar～35MVar，經過計算負荷波動影響220kV力率0.025左右。根據此類問題，我們制定了如下對策，將220kV變電所常投部分容量的電容器，確保力率水平在考核下限指標之上，同時分析220kV母線電壓水平并將目標電壓值設定在合理數值。如此我們就可以確保絕大部分的力率均運行在合格范圍內，從而有效提高該類變電所的力率合格率水平。

地區電廠上網發電情況同樣也對電網的力率運行水平起著深刻的影響。比如部分地方電廠上網力率不高，上網無功較大便會致使接入220kV變電所力率偏高，從而影響了力率指標。另外一些電廠因特殊原因造成的負荷突變也會影響接入變電所的力率合格率。例如地區曾出現一家熱電廠在用電低谷期間，因煤粉堵塞導致其上網出力突變超過10MW，從而直接影響了變電所力率。為此需要電力企業著力加強地方電廠的力率管理，加強上網功率因素的數據檢查，敦促其嚴格執行力率要求和調度發電曲線，從而將電廠的影響降至最低。

近兩年一些新型能源如風電的大量并網發電也給電網的力率管理帶來了全新的研究課題。風電場的出力完全依賴于風力強度，這種隨機性給電網的有功、無功平衡帶來了較大困難。當風電停發時，由于風電廠內有大量電纜線路，而且多是通過110kV長線路并入電網，因此必然存在一定無功向電網倒送；而正常發電的時候（出力在20%～80%）之間，風電廠發出的無功一般又保持在比較低的水平，很容易造成變電所力率低于下限。為此，我們一方面要做好風電運行數據的原始積累，對其運行特性進行深入研究，分析其對系統電壓力率的影響，另外還要與風電單位積極接洽，確保風電升壓站配置適當容量和調節速度的無功補償裝置，調節自身無功功率并提高電壓穩定性，同時要積極指導風電單位配合電網做好變電所的力率管理。通過雙方共同努力，近兩年南通地區接入風電的220kV變電站的力率平均合格率均達到了98%以上。

4 節假日的力率指標控制

節假日特別是傳統節日春節期間的力率控制一直是影響電網力率合格率水平的重點和難點，需要根據歷年春節期間的無功、電壓和力率情況進行認真研究和縝密分析并制定一套完整的節日力率控制方案。

由于節日負荷水平低且保持全接線方式，負荷自然功率因數高且系統內充電功率較多，所以通常都會出現無功過剩和力率越上限的情況，因此最重要的控制手段之一便是精心預測和計算節日負荷水平和有功無功平衡，確定變電所、線路與用戶電容器、電抗器投切方案和時間，全系統各部門共同配合確保在低負荷期間切除所有電容器，合理投入電抗器。其次是對電網方式在確保全接線和可靠性的前提下進行適當調整，均衡各變電站的負荷水平，避免極低負荷出現，降低力率調節難度。第三是要著重做好地區電廠的并網出力和無功電壓管理，嚴格按照發電曲線發電并控制上網力率在0.98以上，同時對自備機組要求其做到無功內部平衡，嚴禁向主網倒送無功。最后是做好電壓分析和預計，特別要做好與力率相關的電壓目標值的設定和控制，加強節日期間對力率運行水平的監視，在負荷變化期間著重加大人工干預力度，達到人工與自動控制系統的優勢互補，發揮最佳的監控調節水平。通過一系列行之有效的控制措施，本地區近兩年春節期間的力率合格率分別達到了99.17%和100%，取得了顯著的成效并為全年力率目標的實現奠定了堅實的基礎。

5 結論

為了做好力率運行水平的控制，我們必須加強對電網運行的實時分析，細化各類新出現的影響因素，有針對性地制訂相應對策并動態跟蹤實施效果，同時一如既往地做好其他各項日常管理和考核工作，如此，我們方能實現力率指標精細化管理的目標并從而有效促進企業管理水平與經濟效益的同步提升！

[1]馮永艷.地區電網無功電壓及力率管理存在的問題分析與對策研究.科技信息，2008(28).