芻議110kv變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)

摘 要：隨著近些年我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前所未有的大發(fā)展。變電站二次系統(tǒng)作為整個(gè)變電站的核心部分，在供電質(zhì)量逐漸提高的同時(shí)，其重點(diǎn)部分也逐漸受到人們的廣泛重視。為貫徹國(guó)家電網(wǎng)輸變電“節(jié)約環(huán)保功能集成、配置優(yōu)化、工藝一流”的總體思路，文章首先介紹110kV變電站二次系統(tǒng)重要性，然后從互感器、打印機(jī)等多個(gè)方面對(duì)變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)加以簡(jiǎn)單的討論。

關(guān)鍵詞：變電站；二次系統(tǒng)；優(yōu)化技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，電能的使用已經(jīng)在人們的生活中根深蒂固，人們對(duì)輸電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，保證電壓輸出質(zhì)量對(duì)于電力企業(yè)來(lái)說(shuō)具有重要的意義，如果系統(tǒng)中無(wú)功不足或者無(wú)功分布不合理，會(huì)影響電壓的質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)輸送電能的質(zhì)量有所影響。二次側(cè)系統(tǒng)主要通過其自身的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)可以節(jié)約能源以及保護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1 二次系統(tǒng)的優(yōu)化意義

110KV變電站二次系統(tǒng)是指變電站的二次設(shè)備，其中保護(hù)設(shè)備、通信系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備、交直流電源系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)等都屬于二次系統(tǒng)。二次系統(tǒng)中包含大量監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效控制電力系統(tǒng)輸電的質(zhì)量，但二次系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，當(dāng)出現(xiàn)過電壓的情況時(shí)，容易出現(xiàn)系統(tǒng)接地的現(xiàn)象，給系統(tǒng)的安全帶來(lái)很大影響。同時(shí)二次系統(tǒng)的有效優(yōu)化還能夠促進(jìn)穩(wěn)定的電力輸送，提高輸電質(zhì)量，滿足目前對(duì)電力的需求。可見，變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化勢(shì)在必行。

2 110KV變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1 互感器的優(yōu)化配置

采用電子式互感器進(jìn)行配置，它具有體積小、自身重量較輕、具有很高的安全性，并且抗電磁干擾能力強(qiáng)以及無(wú)磁飽和等許多優(yōu)勢(shì)。采用電子互感器后，能夠同時(shí)保護(hù)雙重化配置間隔。建立獨(dú)立繞組，具有雙重配置的效果，分別取兩套保護(hù)的合并單元采樣值，使兩套合并單元分別具有兩組單獨(dú)的電流、電壓互感器二次繞組。保護(hù)類裝置采用一個(gè)二次繞組，測(cè)量和計(jì)量共用一個(gè)二次繞組。取消主變壓器高、中壓側(cè)套管電流互感器。優(yōu)化后的互感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以減少110 kV互感器繞組數(shù)量，減小互感器的大小和制造材料，降低成本，對(duì)增強(qiáng)變電站的使用壽命具有重要意義。（2）同國(guó)單元格的合并和降低二次線圈，可以減少電纜的使用率以及纜芯的用量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，降低了投資成本，對(duì)企業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

2.2 針對(duì)打印機(jī)的系統(tǒng)優(yōu)化

2.2.1 二次系統(tǒng)打印機(jī)的現(xiàn)在

根據(jù)目前的工作流程和管理習(xí)慣，現(xiàn)行的電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)以及故障錄波裝置的后臺(tái)都有配置對(duì)應(yīng)的打印機(jī)，導(dǎo)致打印機(jī)的種類和數(shù)量繁多，并且接口形式比較復(fù)雜，對(duì)于打印機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)工作比較繁瑣。目前系統(tǒng)的每個(gè)繼電保護(hù)柜和故障錄波柜中分別具有四臺(tái)打印機(jī)。

2.2.2 針對(duì)打印機(jī)的優(yōu)化配置

采用標(biāo)準(zhǔn)的變電站系統(tǒng)進(jìn)行打印機(jī)的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)，建立高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，將不同專業(yè)以及不同屏柜的打印機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一配置，實(shí)現(xiàn)集中提供可行性技術(shù)。通過建立一臺(tái)共用打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)各類的打印工作，既可以滿足安全打印的需求，又能降低打印機(jī)的維護(hù)工作和管理工作，提高了打印機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也為配電站節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用和配置費(fèi)用。

2.3 110 kV間隔層的優(yōu)化措施

在方案設(shè)計(jì)中，取消110 kV間隔層的交換機(jī)配置，為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)橋加線變組接線，不設(shè)置過程層網(wǎng)絡(luò)，使110 kV間隔層的組網(wǎng)設(shè)置更加方便。110 kV間隔層的中心配置一臺(tái)交換機(jī)，配置相應(yīng)的交換機(jī)端口數(shù)量。在對(duì)間隔層中心配置完一臺(tái)交換機(jī)以后，根據(jù)間隔層的結(jié)構(gòu)就地組網(wǎng)。這樣既為配電站節(jié)省光纜，又大大降低了現(xiàn)場(chǎng)施工的難度和維護(hù)擴(kuò)建做消耗的工作量。

3 110KV變電站系統(tǒng)電壓無(wú)功優(yōu)化原理和措施

3.1 變電站電壓無(wú)功的優(yōu)化方式

生產(chǎn)生活中最常接觸的是110KV變電所，所以人們對(duì)110KV變電所的電壓無(wú)功優(yōu)化比較重視，從理論上來(lái)講，電壓無(wú)功的優(yōu)化具備非線性，約束的條件比較多。從實(shí)際角度講，通常對(duì)110KV變電站的電壓無(wú)功優(yōu)化控制從兩個(gè)方面進(jìn)行配合，包括調(diào)整負(fù)載變壓器分接頭開關(guān)以及投切并聯(lián)電容器組。

3.2 變電站的電壓無(wú)功優(yōu)化方法和目標(biāo)

通常以110KV變電站的低壓側(cè)母線電壓與主變高壓側(cè)注入的無(wú)功作為110KV變電站電壓無(wú)功優(yōu)化的控制目標(biāo)。由于優(yōu)化的方式有所不同，所以對(duì)優(yōu)化的控制目標(biāo)也會(huì)有所差異，但是對(duì)于110KV變電站電壓無(wú)功的優(yōu)化目標(biāo)總結(jié)起來(lái)，都是為了提高電壓的質(zhì)量、降低電力系統(tǒng)的電壓損耗、補(bǔ)償變壓器與電容器分接頭的動(dòng)作次數(shù)。對(duì)于優(yōu)化控制方法一般有兩種模式，包括電壓-無(wú)功功率與電壓-功率因數(shù)。通過對(duì)電壓功率因數(shù)的控制不能直接反應(yīng)無(wú)功的大小，但是可以反映出電力系用電壓-無(wú)功功率的模式，能夠有效避免輕載和負(fù)荷狀態(tài)下的補(bǔ)償電容器頻率投切，同時(shí)能夠很好的適應(yīng)重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在變電站的電壓無(wú)功調(diào)節(jié)被廣泛應(yīng)用。

3.3 變電站系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化措施

110KV變電站的電壓無(wú)功優(yōu)化主要控制措施包括電容器組投切與負(fù)載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)。由于母線上的電壓不穩(wěn)定，對(duì)變壓器低壓側(cè)母線上的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電壓保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時(shí)還要考慮設(shè)備的使用壽命，對(duì)于變電站電容組的投切次數(shù)和負(fù)載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)節(jié)次數(shù)不能過高，調(diào)節(jié)頻率也不能過快。所以，在對(duì)110KV變電站電壓無(wú)功的優(yōu)化過程中應(yīng)考慮的母線電壓和設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)等問題，同時(shí)這兩個(gè)因素對(duì)電壓無(wú)功優(yōu)化有著很大的影響。通過對(duì)母線電壓調(diào)節(jié)和設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)控制進(jìn)行分析，對(duì)110KV變電站電壓無(wú)功的優(yōu)化控制措施有以下幾個(gè)方面：建立科學(xué)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；針對(duì)測(cè)得的負(fù)荷預(yù)算進(jìn)行初次分段劃分；再根據(jù)劃分的結(jié)果，進(jìn)行再次優(yōu)化；最后結(jié)合兩次的優(yōu)化結(jié)構(gòu)制定變電站電壓無(wú)功的優(yōu)化方案。

3.3.1 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型

為了能夠最大程度的降低電能損耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，把變電站系統(tǒng)的電能損耗作為目標(biāo)函數(shù)，把電壓低壓側(cè)母線的電壓質(zhì)量和設(shè)備的動(dòng)作頻率符合標(biāo)準(zhǔn)作為約束條件，通過電容器投切的調(diào)節(jié)和負(fù)載變壓器分級(jí)頭的調(diào)節(jié)進(jìn)行控制，建立數(shù)學(xué)模型，表達(dá)式為：

上式中，Tt表示的是在t時(shí)間內(nèi)變壓器低壓側(cè)母線上的電壓，Qt表示t時(shí)間的無(wú)功補(bǔ)償量。

3.3.2 負(fù)荷分段方案

對(duì)于優(yōu)化求解的負(fù)荷要求必須是靜止的，但電力系統(tǒng)的負(fù)荷總是在不斷的變化，所以，需要對(duì)其采用分段方案，對(duì)連續(xù)負(fù)荷采取階段式劃分，假設(shè)各個(gè)階段都是保持不變的。負(fù)荷的分段劃分是以同一時(shí)間段負(fù)荷間離散型最小為原則，把預(yù)測(cè)日的負(fù)荷曲線進(jìn)行首尾相連。為了更好的對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，需要進(jìn)行多次劃分。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)逐漸成為變電站二次系統(tǒng)的首選設(shè)計(jì)，變電站二次系統(tǒng)通過不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，利用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全站的主設(shè)備以及輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)。并根據(jù)變電站無(wú)功功率優(yōu)化的分析，提高變電站的輸電質(zhì)量和安全性。通過對(duì)二次系統(tǒng)中互感器以及打印機(jī)配置的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)操作，減少了運(yùn)行成本，降低了工作強(qiáng)度，同時(shí)保證系統(tǒng)的工作質(zhì)量。因此，變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化可以提高配電站的運(yùn)行效率，為電網(wǎng)企業(yè)帶來(lái)更大的效益。

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