基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制評估

林桂輝

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)自動電壓控制技術(shù)不斷的進(jìn)步，并且，在我國該先進(jìn)系統(tǒng)已得到廣泛的推廣與應(yīng)用，然而，在使用效果上卻存在顯著的差異，而就當(dāng)今電力技術(shù)來看，還沒有一個(gè)專業(yè)的平臺能夠?qū)﹄娋W(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行定量評估，為了做好電力系統(tǒng)在線無功電壓的優(yōu)化控制，相關(guān)部門提出利用RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)與無功優(yōu)化程序的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)在線無功電壓的優(yōu)化控制，希望通過文章的分析能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制提出改進(jìn)意見。

關(guān)鍵詞：RTDS；電力系統(tǒng)；無功電壓；優(yōu)化控制

前言

電網(wǎng)自動電壓控制又名AVC，主要是以在線的方式對電網(wǎng)的無功電壓進(jìn)行控制的系統(tǒng)，同時(shí)要對電力系統(tǒng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和計(jì)算，這樣才能保證對電力系統(tǒng)無功電壓控制的有效性。文章主要從基于RTDS以及無功優(yōu)化計(jì)算程序的基本思路，和基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制模型等兩大部分進(jìn)行分析。

1 基于RTDS以及無功優(yōu)化計(jì)算程序的基本思路

1.1 充分利用RTDS實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真模型[1-2]。需要針對電力系統(tǒng)的無功電壓使用情況搭建相應(yīng)的控制系統(tǒng)模型，主要包括變壓器分接頭的檔位調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)網(wǎng)損計(jì)算、電容器和電抗器組的投切等控制模型，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的無功電壓進(jìn)行有效的控制作用；需要搭建系統(tǒng)模型，主要包括線路、負(fù)荷、電抗器、發(fā)電機(jī)、三繞組變壓器、兩繞組變壓器、電容器等模型，將電力系統(tǒng)的各項(xiàng)電力設(shè)備以及線路的模型呈現(xiàn)出來，便于對系統(tǒng)的控制；需要搭建電力系統(tǒng)的控制開關(guān)模型，主要包括電容器的投切開關(guān)、電抗器的投切開關(guān)、變壓器的分接頭檔位開關(guān)等，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控的功能；需要搭建系統(tǒng)運(yùn)行顯示模型，主要包括線路有功和無功功率、變壓器各個(gè)繞組的有功和無功功率、變壓器分接頭檔位的運(yùn)行狀態(tài)、電力系統(tǒng)的有功損耗、電容器和電抗器的投切狀態(tài)、功率損耗、線路有功損耗、母線電壓等運(yùn)行狀態(tài)以及有功和無功的參數(shù)顯示，通過顯示界面將其詳細(xì)參數(shù)顯示出來，便于對電力系統(tǒng)的無功電壓控制。

1.2 將無功優(yōu)化程序的計(jì)算結(jié)果輸出。一般來說，電力系統(tǒng)在進(jìn)行無功優(yōu)化的過程中，程序運(yùn)行需要讀取可以用到的數(shù)據(jù)，而在對電力系統(tǒng)執(zhí)行優(yōu)化的過程中，需要將其計(jì)算結(jié)果輸出，根據(jù)輸出的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，再結(jié)合RTDS的腳本語言的編程功能，來實(shí)現(xiàn)對電容器組投切、電抗器組投切以及變壓器分接頭檔位的設(shè)置，并將各項(xiàng)設(shè)置參數(shù)傳輸至RTDS中，可以將這些數(shù)據(jù)作為電力系統(tǒng)電壓優(yōu)化的重要依據(jù)[3]。

1.3 在對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功電壓優(yōu)化的過程中，要充分利用RTDS的腳本語言，主要利用RTDS對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字訪問，并將腳文章件進(jìn)行批量處理編寫到相應(yīng)的程序中，這樣可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行界面數(shù)據(jù)的提取和輸出[4]。運(yùn)行界面的輸出數(shù)據(jù)主要包括負(fù)載處的母線電壓、負(fù)載的有功和無功、變壓器的分接頭檔位值、電容器電抗器組的投切狀態(tài)等，有效的對電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓進(jìn)行優(yōu)化。

1.4 明確電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制的流程，基于RTDS的批量處理功能來對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功優(yōu)化的整個(gè)流程關(guān)系流程如下：利用RTDS批處理將運(yùn)行狀態(tài)輸出→得到數(shù)據(jù)文本→進(jìn)行無功優(yōu)化→將無功優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)絉TDS中→RTDS無功優(yōu)化控制策略→得到新的運(yùn)行狀態(tài)→利用RTDS批處理將運(yùn)行狀態(tài)輸出（如圖1所示）。通過這個(gè)流程關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)進(jìn)行無功電壓優(yōu)化，有效的提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

圖1 電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制流程圖

2 基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制模型

2.1 確定目標(biāo)函數(shù)

基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制中，取電力系統(tǒng)的最小有功網(wǎng)損作為目標(biāo)B，如以下公式：

其中LG作為電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的節(jié)點(diǎn)結(jié)合、Ln作為電力系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)的集合、JGi作為電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)i的有功出力、JDi作為電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i的有功負(fù)荷，通過確定電力系統(tǒng)在線無功電壓的最小目標(biāo)函數(shù)，再針對電力系統(tǒng)的電壓優(yōu)化控制進(jìn)行以下操作[5]。

2.2 電力系統(tǒng)的等式約束

電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，會存在潮流功率，具體公式如下所示：

通過以上確定目標(biāo)函數(shù)、電力系統(tǒng)的等式約束、電力系統(tǒng)的不等式約束等三部分的分析中，基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制也逐漸形成一個(gè)規(guī)范模型，并且，在實(shí)踐中的效果非常顯著，能夠切實(shí)有效的對電力系統(tǒng)的無功電壓進(jìn)行優(yōu)化和控制，當(dāng)然，很多參數(shù)還是未知數(shù)值，具體要根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況來定，通過對無功電壓的優(yōu)化和控制，才能有效的提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié)束語

綜上所述，RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)對電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制起到關(guān)鍵的作用，尤其是在與無功優(yōu)化程序相結(jié)合使用的過程中，更是將RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的功能全部發(fā)揮出來。通過文章對基于RTDS的電力系統(tǒng)在線無功電壓優(yōu)化控制分析中得知，隨著電力系統(tǒng)逐漸壯大運(yùn)行的過程中，無功電壓值也逐漸增加，為了提高對電力系統(tǒng)無功電壓的控制，作者主要從RTDS仿真系統(tǒng)的應(yīng)用展開詳細(xì)的分析。

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