基于縣供電局OPEN2000平臺建設(shè)電網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)

摘 要：隨著縣級電網(wǎng)的規(guī)模不斷發(fā)展，對電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)行要求越來越高。鎮(zhèn)海電網(wǎng)按照省電力公司和寧波電業(yè)局的總體部署，根據(jù)鎮(zhèn)海電網(wǎng)的實際情況出發(fā)建設(shè)電壓自動控制系統(tǒng)。通過前期調(diào)研，在南瑞科技公司及河海大學(xué)自動化研究院的2套系統(tǒng)里進(jìn)行挑選。最終選擇了與現(xiàn)有的OPEN2000 SCADA應(yīng)用軟件匹配更適合的南瑞科技公司軟件。既利用鎮(zhèn)海電網(wǎng)現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)模型以及系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)，以電壓合格率最高和全網(wǎng)網(wǎng)損最小為目標(biāo)，以各考核母線的電壓合格和功率因數(shù)、電容器與變壓器分接頭兩類控制設(shè)備的動作次數(shù)最少為約束條件，通過分析計算，實時給出全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制方案，并通過目前SCADA的遙控遙調(diào)功能實現(xiàn)對電容器和主變分接頭的閉環(huán)控制。同時具備與寧波市局電網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)整區(qū)域電網(wǎng)電壓的功能。

關(guān)鍵詞：OPEN2000平臺建設(shè)電網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)分析

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0130-02

1 鎮(zhèn)海電網(wǎng)建設(shè)AVQC概述

鎮(zhèn)海電網(wǎng)調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)對區(qū)內(nèi)電壓合格率的監(jiān)測及調(diào)整。調(diào)度控制中心EMS系統(tǒng)采用南瑞調(diào)度自動化系統(tǒng)OPEN2000。目前鎮(zhèn)海的平臺可以在電力調(diào)控中心對管轄的110 kV及以下電壓等級變電所進(jìn)行電容電抗器投切、變壓器分接頭升降等遙控遙調(diào)操作。

1.1 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC硬件情況

鎮(zhèn)海AVQC系統(tǒng)主/備服務(wù)器采用與前置機(jī)統(tǒng)一的硬件平臺（包括主機(jī)系統(tǒng)與存儲系統(tǒng)）和UNIX操作系統(tǒng)，適合工業(yè)級實時控制應(yīng)用，安全、實時、穩(wěn)定、可靠性高，實時多任務(wù)處理能力強(qiáng)。

1.2 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC軟ek8BHvlJEppDaSxtEuuhVIwgTcTMD15IxfwWGavGWIQ=件情況

鎮(zhèn)海AVQC的軟件系統(tǒng)采用南瑞科技開發(fā)的高級應(yīng)用軟件，即在原來的OPEN2000平臺里的PAS高級應(yīng)用軟件中電壓無功優(yōu)化控制軟件，這樣可以減少新增AVQC系統(tǒng)的主機(jī)及服務(wù)器，避免自動化人員維護(hù)多套系統(tǒng)而加大工作量。

1.3 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC網(wǎng)絡(luò)情況

AVQC系統(tǒng)進(jìn)程應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)化配置，主備服務(wù)器雙機(jī)熱備用與原來SCADA服務(wù)器主備原理一致，即主機(jī)進(jìn)程故障時，備機(jī)進(jìn)程能自動啟動，保證AVQC系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。并可以通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與寧波調(diào)度控制中心的地區(qū)AVQC相聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)全寧波區(qū)域的電網(wǎng)電壓自動控制。

2 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC控制范圍及目標(biāo)

2.1 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC控制范圍

鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC控制范圍包括區(qū)域內(nèi)的所有110 kV及以下電壓等級的變電站電力網(wǎng)絡(luò)，控制對象是有載調(diào)壓變壓器分接頭及電容器、電抗器開關(guān)。正常時由調(diào)控中心AVQC主機(jī)根據(jù)全區(qū)模型直接給出電氣區(qū)域與行政區(qū)域不交叉部分的協(xié)調(diào)目標(biāo)值給鎮(zhèn)海整個AVQC軟件執(zhí)行。如果與寧波地調(diào)AVQC配合使用時，也應(yīng)考慮寧波地區(qū)整個AVQC發(fā)出的指令進(jìn)行判斷，縣調(diào)AVQC應(yīng)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)邊界等值模型進(jìn)行計算和控制。

2.2 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC控制目標(biāo)

（1）保證鎮(zhèn)海電網(wǎng)控制安全，協(xié)助寧波地區(qū)電網(wǎng)維持鎮(zhèn)海電網(wǎng)局部電壓穩(wěn)定。

（2）提高鎮(zhèn)海電壓和電網(wǎng)關(guān)口功率因數(shù)合格率。

（3）閉環(huán)控制，減輕運(yùn)行人員無功電壓調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)。

3 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC系統(tǒng)工作模式

3.1 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC正常運(yùn)行模式

鎮(zhèn)海電網(wǎng)110 kV及35 kV變電所（不包含用戶變）都裝有VQC裝置。為實現(xiàn)鎮(zhèn)海電網(wǎng)全網(wǎng)電壓自動控制，目前鎮(zhèn)海AVQC采用集中控制，退出裝設(shè)的變電所內(nèi)VQC硬件裝置，由AVQC主站按照某種控制策略直接調(diào)整區(qū)域內(nèi)的控制對象形成閉環(huán)控制。該控制方式通過現(xiàn)有SCADA遙控遙調(diào)功能實現(xiàn)。

3.2 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC非正常運(yùn)行模式

如果鎮(zhèn)海電網(wǎng)出現(xiàn)電壓或關(guān)口功率因數(shù)非正常情況時，需要進(jìn)行調(diào)整。那么鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC軟件控制軟件應(yīng)該先實施電壓及功率因數(shù)控制策略使電網(wǎng)恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC事故模式

在鎮(zhèn)海電網(wǎng)發(fā)生事故時，需立即采取控制措施以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。那么鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC軟件控制應(yīng)該先進(jìn)行電壓校正控制，實施快速調(diào)節(jié)，開放所有閉鎖的就地控制無功設(shè)備，來保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，盡快使電網(wǎng)的電壓和無功平衡恢復(fù)到較好的水平。

3.4 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC與地調(diào)協(xié)調(diào)模式

（1）鎮(zhèn)海電網(wǎng)調(diào)度側(cè)AVQC：在滿足鎮(zhèn)海電網(wǎng)電壓合格條件下，鎮(zhèn)海縣調(diào)AVQC控制主變所帶電網(wǎng)的電容器、變壓器分接頭，盡量滿足地調(diào)AVQC下發(fā)無功目標(biāo)指令。

（2）市局電網(wǎng)調(diào)度側(cè)AVQC：在正常情況下盡量維持區(qū)域內(nèi)變電所110 kV主變無功就地平衡，在220 kV電網(wǎng)電壓越限且電廠失去調(diào)節(jié)能力情況下，對縣調(diào)AVQC下發(fā)110 kV變電所無功目標(biāo)指令。

3.5 AVQC系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖如圖1

4 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及優(yōu)化

鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC具備對SCADA實時數(shù)據(jù)分析處理功能。實時數(shù)據(jù)處理不僅能處理單個量測質(zhì)量，而且能面向多測點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)分析、能面向多次采樣進(jìn)行濾波處理，以保證控制數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確性。

4.1 鎮(zhèn)海電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理策略

（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗選出SCADA量測的不合格數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)字濾波：對量測多次采樣，濾除明顯不合理量測，避免量測瞬間波動引起誤動或頻繁調(diào)節(jié)。

4.2 鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功優(yōu)化控制

（1）如果鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC控制僅僅使鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功在關(guān)口滿足功率因數(shù)要求、達(dá)到平衡是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為實現(xiàn)鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功優(yōu)化控制，必須在盡可能小區(qū)域范圍內(nèi)使無功就地平衡。為此鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC系統(tǒng)通過鎮(zhèn)海3個220 kV變電所，把對應(yīng)供電的10個110 kV變電所及6個35 kV公用變電所劃成3個小區(qū)域。當(dāng)電網(wǎng)電壓合格并處于較高運(yùn)行水平后，先進(jìn)行單個小區(qū)域里面優(yōu)化，檢查線路無功傳輸是否合理，通過實時潮流靈敏度優(yōu)化分析計算決定投切無功補(bǔ)償裝置、盡量減少線路上無功流動、降低線損并調(diào)節(jié)有關(guān)電壓目標(biāo)值，使各電壓等級網(wǎng)絡(luò)之間無功分層平衡、提高受電功率因數(shù)。如果一個220 kV變電所所在的小區(qū)域優(yōu)化還達(dá)不到要求，再進(jìn)行另外一個220 kV變電所所在的小區(qū)域優(yōu)化，這樣可以減少線路無功傳輸、降低網(wǎng)損。

（2）鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功不足時，根據(jù)實時靈敏度分析從一個220 kV變電所所在的小區(qū)域?qū)ふ铱赏度霟o功設(shè)備，具體而言即在一個最有效的小系統(tǒng)內(nèi)來補(bǔ)充無功，這樣可以最快實現(xiàn)鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功平衡，而且投入的廠站電容器組數(shù)最少。

（3）鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功過補(bǔ)，使鎮(zhèn)海電網(wǎng)無功倒流時，如果鎮(zhèn)海電網(wǎng)不允許無功倒流，根據(jù)實時潮流靈敏度分析，從一個220 kV變電所所在的小區(qū)域?qū)ふ铱汕谐裏o功設(shè)備，消除無功越限。

（4）電容器等無功補(bǔ)償裝置的無功出力是非連續(xù)變化的，由于無功負(fù)荷變化及電容器容量配置等原因，實際運(yùn)行中無功不可能完全滿足就地或分層分區(qū)平衡，在保證區(qū)域關(guān)口無功不倒流的前提下，各個220 kV變電所所在的小區(qū)域里面各個變電所允許無功倒流，使無功在盡可能小區(qū)域內(nèi)平衡，優(yōu)化網(wǎng)損。

4.3 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)

（1）鎮(zhèn)海電網(wǎng)電壓控制：鎮(zhèn)海電網(wǎng)電壓水平受鎮(zhèn)海區(qū)域廠站無功設(shè)備控制影響，目前影響較大的是35 kV用戶變及地方小發(fā)電廠（因鎮(zhèn)海化工區(qū)大用戶負(fù)荷很高，波動很大）。當(dāng)鎮(zhèn)海區(qū)域內(nèi)無功分布合理，但區(qū)域內(nèi)電壓普遍偏高（低）時，AVQC系統(tǒng)下發(fā)指令到廠站調(diào)節(jié)無功設(shè)備，以盡可能少的控制廠站設(shè)備調(diào)節(jié)次數(shù)，避免區(qū)域內(nèi)多主變同時調(diào)節(jié)引起振蕩，實現(xiàn)區(qū)域電壓控制的優(yōu)化。

（2）鎮(zhèn)海電網(wǎng)就地電壓控制：當(dāng)一個220 kV變電所所在的小區(qū)域廠站電壓越限時，啟動該廠站內(nèi)無功設(shè)備調(diào)節(jié)。該廠站內(nèi)變壓器和電容器按九區(qū)圖基本規(guī)則分時段協(xié)調(diào)，實現(xiàn)電壓無功綜合優(yōu)化。

（3）鎮(zhèn)海電網(wǎng)電壓控制協(xié)調(diào)：根據(jù)三個220 kV變電所所在的小區(qū)域自動選擇控制模式，控制模式優(yōu)先順序為“220 kV變電所所在的區(qū)域電壓控制”>“110 kV變電所所在的區(qū)域電壓控制”。某個區(qū)域電壓偏低（高）時采用“區(qū)域電壓控制”，僅個別廠站母線越限時采用“電壓校正控制”，自適應(yīng)給出合理的全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)措施。

（4）鎮(zhèn)海電網(wǎng)優(yōu)化動作次數(shù)：因為變電所設(shè)備性能關(guān)系及開關(guān)動作次數(shù)限制，每天調(diào)壓次數(shù)是有限制的，所以要根據(jù)鎮(zhèn)海電網(wǎng)歷史負(fù)荷曲線優(yōu)化分配各時段動作次數(shù)，使設(shè)備的動作次數(shù)較均勻地分配到各個時段，確保設(shè)備安全及動作可靠有效。

4.4 鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC全網(wǎng)關(guān)口力率控制

按分時段功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，鎮(zhèn)海功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)是：0～8點(diǎn)、10～14點(diǎn)和20～24點(diǎn)低谷負(fù)荷功率因數(shù)控制在0.9和0.96之間，9～12點(diǎn)和13～20點(diǎn)高峰負(fù)荷功率因數(shù)控制在0.96以上。

5 鎮(zhèn)海電網(wǎng)建設(shè)AVQC的效益及需完善的地方

鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC的建設(shè)完成使鎮(zhèn)海電網(wǎng)的安全運(yùn)行可靠性更上一層。電壓合格率指標(biāo)比原來提高了5%，達(dá)到97%以上。同時減少了調(diào)度監(jiān)控人員的工作量，原來2個監(jiān)控人員的量減少到1個。

鎮(zhèn)海電網(wǎng)比較復(fù)雜，區(qū)內(nèi)化工企業(yè)等大用戶數(shù)量較多，“T”型接線及三雙接線較多，這對建設(shè)AVQC帶來很大的壓力，部分潮流方向較難明確。電網(wǎng)的電源點(diǎn)有來自不同的500 kV供區(qū)，部分變電所進(jìn)線電源跨行政區(qū)域。鎮(zhèn)海的OPEN2000系統(tǒng)投運(yùn)年限較早，部分模塊接口與AVQC軟件系統(tǒng)匹配不上，與地區(qū)OPEN3000系統(tǒng)內(nèi)部聯(lián)調(diào)存在部分差異。這些都制約著鎮(zhèn)海電網(wǎng)AVQC系統(tǒng)的功效，還有待進(jìn)一步完善。

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