無功電壓優化控制系統在南平電網的應用

摘 要：地區電網無功電壓優化控制系統以全網線損盡量小、各節點電壓合格率盡量高為目標，控制對象為各變電所有載調壓變壓器分接頭調節與電容器投切。借助調度自動化的SCADA功能，實現對全網無功電壓的優化和集中自動控制。應用表明，該系統可有效地提高電網各節點的電壓合格率，減少線損，產生較好的效益。

關鍵詞：無功電壓；優化控制；系統；南平電網

中圖分類號：TM761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0100-02

近年來，隨著我國電力工業的發展，區域電網中的電能質量問題日益引起關注。電網客戶對電能的質量、精度和穩定度要求日益提升。與此同時，電監會也提升了對電能質量的監察力度和獎懲力度。電力系統無功補償與電能質量有著密切關系，本文結合南平電網的具體實踐，分析和介紹了 “無功電壓優化控制系統”（簡稱AVC系統）的應用，以期為我國電網的無功電壓控制提供經驗。

1 南平電網及AVC系統安裝概況

近年來，隨著電網不斷發展擴大，南平電網已經形成以500 kV陳田變為樞紐，220 kV為地區主干電網并向縣域輻射，110 kV為縣域主干電網的網架規模。截至2010年8月南平地區調度管轄的變電站有220 kV變電站10座，包括楊真變、馬站變、九越變、華陽變、大橫變、故縣變、安平變、童游變、南源變、丹桂變；110 kV變電站35座，包括安豐變、黃墩變、長沙變、西芹變、太平變、塔下變、南山變、來舟變、順昌變、富文變；邵武局城區變、越王變、吳家塘變、拿口變、下沙變、化肥廠變；建陽局南林變等。據最新滾動規劃，至2013年，南平電網將擁用500 kV變電站1座，220 kV變電站14座，110 kV變電站50座。2007年，南平電網對原有的調度自動化體系重新優化，并上馬了新型無功電壓優化控制系統，在原有的設備和系統下進行了更新換代，在滿足電網運行指標要求的前提下，提升了母線電壓的質量，以及電網的經濟運行水平，并實現了對南平電網（不包括縣公司）所有變電站的閉環控制。

2 新型無功電壓優化控制系統簡介

南平電網使用的新型無功電壓優化控制系統由積成電子股份有限公司開發，適用于地區電網，并具有兩種主要控制模式：一種為優化控制模式，主要實現電網的電壓校正控制、功率因數校正控制、網損優化控制；另一種為分區控制模式，在此模式下，可根據自定義的控制規則，實現對廠站功率因數以及電壓的控制。

2.1 主要流程

實現全網電壓合格、網損盡量小的綜合優化，對有載調壓變壓器分接檔位和和電容器投切的集中自動控制的核心是全網無功補償設備和調壓設備的狀態及電力網的運行參數的綜合協調，形成相關指令，由操作控制系統執行。

2.2 AVC功能簡介

2.2.1 系統控制

系統控制功能按照級別的高低，依次排列為“退出”、“開環”和“閉環”。其中，“退出”表示不參與分析計算和系統控制；“開環”表示參與計算分析，并給出控制方案，但不能進行自動控制；“閉環”表示既參與計算分析，又能夠產生控制方案并進行自動控制。

2.2.2 電壓無功控制

系統能夠進行電壓的無功控制，主要體現在以下幾個方面：

①一旦電壓和功率因數越限，系統自動進行校正控制。

②系統自動進行網損的優化控制，并結合網損的減少情況和控制費用的經濟評估原則，來決定是否進行優化和控制。

③當母線電壓過高或過低時，系統能夠自動閉鎖變壓器分接頭的調整，并在整定的延時過后，配合上級調度，投切低壓電容器，完成對母線電壓的控制。

2.2.3 安全、閉鎖、防護

①安全功能。系統的SCADA系統進行數據采集時，使用高效數字濾波的方法，可有效濾除電壓、無功的高頻擾動，提高數據的準確性。當系統的狀態估計量測合格率≤90%，系統自動閉鎖優化控制功能，并可以按照系統設定，自動切換到相關的分區控制并報警。

②閉鎖功能。一旦電容器保護和變壓器保護動作，則閉鎖對相應設備的控制并輸出報警。當電容器保護和變壓器保護動作的次數>日動作總次數限值，則系統自動輸出報警，并閉鎖相關設備的控制。一旦變壓器調節分接頭過程中出現滑檔，則系統自動閉鎖對該變壓器的控制并輸出報警。此外，對主變檔位的調節和設置也有上下限，當達到系統設定的上下限時，則自動閉鎖相關控制并輸出報警。一旦電容器開關遙控和變壓器分接頭遙調失敗，在保護沒有動作的情況下，可根據系統設定，重發控制指令。如果設備遙控成功，而相關數據未刷新，或變電站數據長期不刷新，則系統將廠站內的變壓器和并聯補償設備均自動設置為開環并輸出報警。

2.2.4 編輯、顯示、考核、統計、查詢、報表

為了滿足變電站辦公自動化的需要，無功電壓優化控制系統還具備相應的編輯、顯示、考核、統計、查詢、報表功能。

2.2.5 通信

系統能夠接收省局AVC系統下發的控制指標，并向省局AVC系統反饋系統內無功電壓控制設備的運行狀態和統計數據。還可以向無人值守站下發遙控、遙調命令。

3 實踐效果

本系統自2007年在南平電網投運以來，經過幾年的使用，經過實踐驗證，運行情況穩定、動作行為可靠，取得了很好的效果。系統應用后對降低線損、提高電壓合格率起到了重要作用。

3.1 降低線損

應用前后同月的線損統計數據比較如表1所示。應用實時無功補償與電壓控制系統后，降損節電效果明顯。

3.2 提高電壓合格率

在未進行無功優化自動控制以前，人工調節電壓往往不及時，特別是中午高峰時間段經常來不及調節，在無功優化系統自動控制以后，通過預先設置好的電壓上下限，在電壓越限以后，系統會自動進行調節，使電壓處于合格區間，從而提高電壓合格率。110 kV長沙變投入自動控制調節之后，10 kV母線電壓合格率有了很大提高。安裝系統前后不同年月的電壓格率見表2。

3.3 設備運行狀態改善

由于實施全網無功補償容量調節和電壓調節，110 kV長沙變電站10 kV電容器每臺每天投切次數由以前的平均3次增加到現在的平均8次；主變壓器分接開關調節次數由以前的每臺每天平均11次，降低到目前的每臺每天平均6次，改善了設備運行狀態。

4 結 語

AVC系統在南平電網的應用，使無功電壓的控制實現了從離線處理到實時處理、從就地平衡到全網平衡、從單獨控制到集中控制的創新。一套系統可監管所有的變電站，大大減少了調度員巡檢站監控人員的工作量，更及時、更全面地對電網的無功電壓進行監控，及時進行主變分接開關調節和電容器的投切，使電壓合格率水平有了明顯的提高。

參考文獻：

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