芻議無功電壓的優化與調節

黃鼎

摘 要:隨著我國電力事業的不斷發展與進步,無功電壓的優化作用日益顯著,改善高耗能、高投入的電力運行現狀。促進電力系統的安全穩定高效運行是無功電壓優化的目的,用盡量較少的無功補償投入來獲取最大限度的高質量電壓,達到優化電壓系統的作用,近年來在我國電力事業中不斷得到重視和發展。本文從無功電壓的特點入手,具體的分析了無功電壓的優化和調節問題,以期為無功電壓的進一步優化做出理論上的分析。

關鍵詞:電力系統無功電壓優化調節

中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0112-02

隨著我國電網事業的快速發展,目前對電網的控制手段越來越復雜,電網部門對電網事業的經濟性日益看重,優化無功電壓的重要性逐漸突出,無功電壓優化是指對三維協調的電網分布式無功電壓系統進行優化、調節和控制。三個維度具體是在目標、時間和空間三個層次上進行綜合、分解、協調的理念來操控整個配電網的無功電壓系統優化。其中, 在目標維度方面,無功電壓系統的優化和調節是維護電力系統的安全穩定運行,從而在保證電壓質量的基礎上降低網損程度等多種目標上進行分解式的協調和控制;另外,在空間維度上,主要是指在高壓、中壓、低壓三個電壓等級之間進行的分解、協調、控制;在時間維度上,為保證電力系統運行的穩定性和持續性,促進電力經濟的健康發展,在不同時間尺度上進行調解控制。總之,配電網電壓無功優化和控制的目標即在保證供電電壓質量和穩定的基礎上,使電網系統穩定和無功功率的平衡,從而使電能損耗在最小程度上。

1 無功電壓優化和調節的內容以及特點

無功電壓的優化和調節是保證電力系統電壓在滿足各種系統穩定運行的基礎上,通過調整發電機的端電壓、改變變壓器接頭、提供無功補償設備等手段來降低無功投入的消耗,用盡量少的無功投入來獲取最大程度上的電壓質量和降低網損的改善。無功電壓優化控制的特點簡單來說主要有:大規模、離散性、非線性等,具體方面主要有一下幾方面;

1)無功電壓的優化和控制規模大,跨越范圍廣,不僅支持省、地、縣三級電壓的協調與控制,在協調控制模式以及電壓獨立優化控制模式方面也得到優化和調節;這是無功電壓優化和調節的最突出特點,即體現在覆蓋的規模范圍上,在進行配電網無功電壓優化時要全方位的考慮范圍上的廣度,做到跨越式的調節和優化,促進配電網的穩定發展,以實現電力系統的健康運行。

2)無功電壓優化和調節要實現高壓、中壓配電網的無功的協調與控制,從而為實現地縣級電力電網的無功優化做出基礎性準備,即在進行無功電壓優化時,要注意協調高壓、低壓的協調配合發展,為保證低壓系統的優化做出前提性保障,實現配電網無功電壓的全面優化和調控。

3)無功電壓的優化和調節要實現對各種無功電壓設備的調節和控制,比如對配電網的風電機組、小火電、SVC設備等進行全方位的優化和控制,實現配電網無功電壓在設備設施上的優化,促進發展電力系統的良好控制手段,同時,無功電壓的優化要促進無功優化發展規劃與無功優化控制的協調性,一方面,優化控制可以對不合理的無功補償和母線以及變電站進行協調,另一方面,無功電壓的科學合理規劃可以為無功電壓的優化控制提供良好的運行調節基礎,以促進電力系統的全面優化和控制,在管理和協調手段上不斷改進。

4)無功電壓的優化和調節具有離散性的特點,在促進電壓調度權和集控權分離的調度模式的基礎上,保證了配電網集中優化與分布式控制的協調發展,同時,無功電壓控制和評估的可靠性很高,在配電網系統主站服務器全網優化控制計算時進行自動優化計算的模式促進無功電壓系統的優化;在主配電站出現故障或與集控中心通訊出現異常時,可以通過啟動電力系統區域自動優化計算系統來進行調節和控制。

5)無功電壓的優化和調節在電力系統運算方面自動優化系統,在潮流計算、潮流靈敏度分析與專家預算決策系統結合的混合型決策框架基礎上,對短期符合預測技術、潮流靈敏度分析輔助決策的專家系統進行有效的模擬調度和專家決策的預算和控制行為,確保電力系統全面的協調和控制。此外,對于電力系統的雙機、雙網互備,故障自動重啟、自動恢復,電網故障、通道故障、系統故障實現自動調度和處理,以確保電力系統運行的安全和可靠性;具有高度的靈敏性和通用性,可以實現電力系統的全面調控,適用和調度的范圍廣。

2 無功電壓優化和控制的主要手段

隨著我國電力事業的不斷發展與進步,電力系統中無功電壓的優化和調節作用日益顯著,優化無功電壓,從而改善高耗能、高投入的電力系統運行現狀,更好地促進我國電力系統的安全穩定高效運行,用盡量較少的無功補償投入來獲取最大限度的高質量電壓,達到優化電壓系統的作用,其中,電力系統中改善和調節無功補償設備是進行無功電壓優化最根本的控制手段。首先明確電力系統調整的具體要求,按照就地平衡、就近補償的原則對無功電壓設備進行優化和調節。具體來講,無功電壓優化和調節主要有以下幾種方式。

2.1 調節發電機的機端電壓

首先對發電機機端電壓進行優化和調節,電力系統優化中不需要耗資的最簡便的調節電壓的設備是發電機機端,利用發電機電壓勵磁,改變母線的電壓,進行逆調壓來滿足電力系統電荷質量的前提下,改善向用戶提供電力的直接便捷的電力系統,但是,當發電機經的多級變壓器向負荷供電時,單單靠發電機進行調壓往往不能滿足負荷對電壓質量的要求,這時需要對無功補償設備進行繼續優化和調節的手段,在滿足電力質量的基礎上,對配電網的風電機組、小火電、SVC設備等進行全方位的優化和控制,實現配電網無功電壓在其他設備設施上的改進,保證電力系統的優化控制設施的改進,此外,無功電壓的優化要促進無功優化發展規劃與無功優化控制的協調性,來優化控制可以對不合理的無功補償和母線以及變電站進行協調,以實現對無功電壓的調控和優化的目的。

2.2 調節變壓器

無功電壓系統優化中對變壓器的變化的調節也有明顯的直接優化作用,在進行變壓器的調解時,由于受到變壓器變比次數的限制,這時可以選擇對雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組的若干分接頭進行調節。是一種常用的便捷手段,在進行變壓器的變比調壓時,電力系統無功功率水平比較高,局部電壓較低時,往往使用變壓器進行調節,但是由于受到調節次數的限制,要不斷的更新設備裝置來改進變壓器,使得電力系統無功電壓的調節更為便捷高效。

2.3 投切無功補償裝置

無功補償裝置是另外一種調壓的手段,由于受到切投次數的限制,在調壓時,需要附加設備的調壓裝置中,對無功功率不足的系統要先用并聯電容器或者無功補償器等裝置進行增加無功功率電源。投切無功補償裝置的優化,在電力行業主要分為高壓配電網和中低壓配電網兩個部分:

高壓配電網—按照 “分層分區、就地平衡”的電力系統無功補償原則,綜合地分析電網系統運行的負荷數據前提下,并且對電力設備、降損以及投資等進行綜合考慮后運用,運用電力系統運行快速潮流計算的方法,科學合理的安排配電網中變電站的并聯電容器以及電抗器的安裝地點、容量和分組方式等,避免高壓配網的經驗式的無功補償計算方式,提高配電網裝置的科學性,從而達到降低網損、提高電壓質量,保證電力系統的安全穩定運行性。

中低壓配電網—為了更好地達到降低網損、提高電壓質量、節約電力設備裝置投資的目的,合理的規劃對中低壓配電網的無功補償配置方案,優化無功電壓裝置,具體包括:優化無功補償設備的配置位置、容量以及分組配置方案,通過對補償方案的預算以及效益的估算,來最大限度地改變中低壓配電網無功補償配置電力工作量大、計算手段和公式復雜、設備配置管理上的缺陷,從而保證中低壓配網電容器補償容量、地點以及分組方式的困擾,提高無功電壓的補償裝置優化,更好地進行無功電壓的硬件優化和調節。

2.4 電氣設備投切次數控制的優化

在無功電壓的優化調節上,對電氣設備的透切次數的調控也是一個重要方面,在不同的電力運行區域,避免采取不適合的調節控制策略而導致在兩個不合格區域內振蕩調節的情況,這對電力系統健康運行產生較大的影響,同時,對變電站內有載調壓分接頭和電容器組的頻繁升降和投切也會造成電氣設備不同程度上的損壞。因此,要實現電氣設備動態無功優化和控制,需要綜合考慮控制設備次數限制等條件,合理科學地根據實際運行的電力系統進行優化電器設備投切次數,實現無功電壓的最大程度上的優化和調控,促進電力系統的穩定和電力事業的進一步發展。

參考文獻

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