淺議配網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制

周中華

【摘 要】配網(wǎng)電壓質(zhì)量是影響電網(wǎng)安全、運(yùn)行穩(wěn)定、能源節(jié)約的關(guān)鍵因素。對無功電壓進(jìn)行有效優(yōu)化控制是確保配網(wǎng)正常運(yùn)行、電壓穩(wěn)定高效的必要途徑。本文將針對我國無功電壓控制的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，討論配網(wǎng)無功電壓控制的形式與有效措施。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)；無功電壓；集中控制

一、引言

電力產(chǎn)業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與我國經(jīng)濟(jì)的增長，有了長足的進(jìn)步，由上世紀(jì)粗放的生產(chǎn)轉(zhuǎn)向環(huán)境友好、資源節(jié)約的又好又快發(fā)展。在這個發(fā)展趨勢下，給了電力系統(tǒng)的運(yùn)行與管理提出了更高的要求，第一，要確保安全并且可持續(xù)的供電；第二，提升電能質(zhì)量；第三，運(yùn)行成本控制與資源的節(jié)約。

其中，電壓是衡量電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要指標(biāo)，它決定了電能質(zhì)量的高低、運(yùn)行的安全以及對運(yùn)行中消耗的控制，更決定了用戶能否正常使用。無功電壓是在電壓穩(wěn)定控制過程中越來越被重視的因素，電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償不足，無功電壓問題處理不好，可以直接造成電壓不穩(wěn)。無功電壓的實(shí)時(shí)控制是處理好無功補(bǔ)償以及無功電壓問題的有效手段，是確保系統(tǒng)安全、可靠、降低網(wǎng)損、提高電壓穩(wěn)定性、以及實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控的重要方法。

二、配網(wǎng)無功電壓控制現(xiàn)狀

我國配網(wǎng)無功調(diào)節(jié)控制的水平由于受到整體技術(shù)、配套基礎(chǔ)設(shè)施狀況、自身設(shè)備情況、投資情況以及員工綜合素質(zhì)等制約，無功電壓控制調(diào)節(jié)還存在著一些問題。但隨著政府與電力企業(yè)的重視，在投入與技術(shù)的水平上都有了較大的提升，無功電壓控制有了加大幅度的改進(jìn)。無功電壓優(yōu)化控制技術(shù)的理論與技術(shù)在近年來，從國際到國內(nèi)一直都被關(guān)注，在不斷的研究和實(shí)踐中，取得了一定的成果，由于我國在無功電壓控制的優(yōu)化研究上一般是借鑒國外的既有成果，對于自身的獨(dú)立科研水平有限，并且受到國家區(qū)域建設(shè)差異的限制，大部分電網(wǎng)的無功電壓控制采用的是分散調(diào)整的狀態(tài)，在計(jì)算和分析上都有差異，因此，需要在各方面進(jìn)行提升。

另一方面，在變電站實(shí)施無功電壓控制的過程中，會出現(xiàn)變壓器并列調(diào)壓、無功倒送、分接頭和電容器動作次數(shù)過于頻繁卻缺乏協(xié)調(diào)、控制目標(biāo)沒有以無功為目標(biāo)等問題。這些問題，需要通過對無功電壓在控制方式上做出優(yōu)化來解決。對無功電壓的控制分為集中控制與就地分散控制。

三、配網(wǎng)無功電壓集中控制的技術(shù)分析

配網(wǎng)無功電壓集中控制集中控制是在調(diào)度端對整個系統(tǒng)進(jìn)行分析、計(jì)算，然后由變電端控制，是在以SCADA系統(tǒng)技術(shù)、遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)、信息的遙信、遙測技術(shù)及遙控技術(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性達(dá)到一定水平為基礎(chǔ)，在對狀態(tài)評估和負(fù)荷預(yù)測可以通過電網(wǎng)分析設(shè)備或系統(tǒng)可以進(jìn)行在線實(shí)現(xiàn)的前提下，將傳統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)與系統(tǒng)控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)電壓的無功集中控制。在控制方案上有以下幾個階段。

1.數(shù)據(jù)收集階段

集中控制的優(yōu)化首先要優(yōu)化數(shù)據(jù)計(jì)算速度與準(zhǔn)確度，而數(shù)據(jù)計(jì)算要在“內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)”的支持下才能提高效率，信息數(shù)據(jù)采集之后以內(nèi)存互交形式存儲，有效的提高了硬盤的使用時(shí)限與使用效率。針對不同的傳輸協(xié)議與多種數(shù)據(jù)收集，可以采用“多線程技術(shù)”來保證數(shù)據(jù)收集效果與實(shí)時(shí)監(jiān)測的效果。

2.數(shù)據(jù)分析階段

集中控制在數(shù)據(jù)分析階段，首先將數(shù)據(jù)從SCADA數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀取，保證集中控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)能有效并完整的錄入數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中要設(shè)定數(shù)據(jù)檢驗(yàn)程序，如果數(shù)據(jù)在分析中發(fā)現(xiàn)不合理，應(yīng)該顯示出錯，以防止不合理數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫要保證傳輸渠道順暢以及資源的共享順暢，以方便數(shù)據(jù)在傳輸與檢驗(yàn)的過程中不出差錯與保持效率。最后，數(shù)據(jù)處理要根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)保持能夠遠(yuǎn)程操作，以便檢修。

3.數(shù)據(jù)庫的檢驗(yàn)

數(shù)據(jù)庫檢驗(yàn)原則要以實(shí)時(shí)有效為準(zhǔn)，數(shù)據(jù)庫不但要具有容納所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能，還要做好實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)記錄與分析。要檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)有效性，無論是數(shù)據(jù)收集階段還是數(shù)據(jù)分析階段，需要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確穩(wěn)定。

四、配網(wǎng)無功電壓就地分散控制的技術(shù)分析

就地分散控制則與集中控制方式在原理上相反。它是將數(shù)據(jù)分散在各子系統(tǒng)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。就地分散需要對電力系統(tǒng)中龐大的各子系統(tǒng)群進(jìn)行緊密的聯(lián)系，進(jìn)而保證整個系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。就單個子系統(tǒng)來說，對于電壓合格率和電容器利用率是一種效率上的提高，但是在全網(wǎng)來看，它不能保證全網(wǎng)的運(yùn)行優(yōu)化，需要與集中控制相結(jié)合。

就地分散控制的原則是控制無功缺額完全補(bǔ)償?shù)钠钤谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)。對于電容器，統(tǒng)一投入運(yùn)行或是推出運(yùn)行。電容器的負(fù)荷變化具有隨機(jī)性，電網(wǎng)中的無功功率也是不斷變化的，因此電容器無功補(bǔ)償方面存在著偏差。要保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要將這個偏差保持在一定范圍內(nèi)。具體實(shí)施分以下幾步：一是對變壓器分接頭的控制，在各變電站實(shí)行分散就地控制。二是按照就地平衡的原則，在電容器組投入運(yùn)行時(shí)，如果無功偏差在允許的范圍內(nèi)，或是直接能夠起到明顯的補(bǔ)償效果，則由各變電站就地分散控制。假如，投入運(yùn)行出現(xiàn)過補(bǔ)償較大的情況，下級變電站無法確定是否應(yīng)當(dāng)投入電容器運(yùn)行時(shí)，則通過上級變電站實(shí)行集中控制。三是對于電容器就地投切控制，而當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷變化較大且分布不合理時(shí)，則需要上級電網(wǎng)進(jìn)行無功電壓的集中控制。

五、配網(wǎng)無功電壓控制策略

由于無功電壓的控制受到設(shè)備、地域等限制，因此在分散控制與集中控制上，需要調(diào)整策略，選擇最優(yōu)化的方案。在配網(wǎng)無功電壓實(shí)時(shí)集中控制的優(yōu)化技術(shù)的實(shí)施方面，要做好以下幾點(diǎn)：

第一，確保數(shù)據(jù)傳輸暢通，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸通道優(yōu)化。在通過“內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)”保證數(shù)據(jù)存儲、傳輸與分析的安全，保證計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)硬盤的使用效果，與數(shù)據(jù)的正常使用，定期對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，防止硬盤與數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)損壞。在系統(tǒng)運(yùn)行上，要保證數(shù)據(jù)傳輸、使用與共享的穩(wěn)定，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與“多線程技術(shù)”的配合，加強(qiáng)配合的連續(xù)性與互補(bǔ)性。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，以確定定時(shí)器的使用正常。通過上述關(guān)鍵點(diǎn)的把控，能夠確保網(wǎng)絡(luò)傳輸通道的的暢通，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與信息的共享安全，進(jìn)而使多項(xiàng)指令在共同發(fā)生時(shí)，無功優(yōu)化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的發(fā)揮作用。

第二，現(xiàn)場技術(shù)設(shè)備的優(yōu)化。根據(jù)電壓控制的具體情況與不同地域的設(shè)備情況，無功電壓實(shí)時(shí)優(yōu)化集中控制系統(tǒng)的完成需要多種設(shè)備甚至新老設(shè)備的完美配合，其中，在系統(tǒng)運(yùn)行中，保證指變壓器的正常使用與運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸可靠無誤。就要對變壓器設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，及在設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)測上多下功夫，設(shè)計(jì)可調(diào)整兼?zhèn)渥詣雍腿斯さ牟僮骺刂葡到y(tǒng)，使得控制更加全面。

第三，系統(tǒng)調(diào)度。集中控制要實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)指令的同時(shí)執(zhí)行，這就需要系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加全面的實(shí)時(shí)調(diào)度。SCADA系統(tǒng)要發(fā)揮數(shù)據(jù)傳輸和安全控制的同時(shí)，對于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與調(diào)度功能要充分發(fā)揮，因此，對接計(jì)算機(jī)軟件要性能穩(wěn)定，在調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸與分析時(shí)，方便無功系統(tǒng)的優(yōu)化。SCADA系統(tǒng)在無功電壓運(yùn)行的優(yōu)化管理中，上級管理部門要兼顧對各個網(wǎng)點(diǎn)、站點(diǎn)要進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃管理，在配網(wǎng)無功電壓實(shí)時(shí)優(yōu)化集中控制系統(tǒng)運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)和可控制。

另外，在當(dāng)優(yōu)化失敗或者是計(jì)算出現(xiàn)較大偏差時(shí)，要有效利用無功就地平衡、變壓器分接頭調(diào)整以及遠(yuǎn)程遙測、遙控等技術(shù)。要在無功負(fù)荷就地平衡的基礎(chǔ)上，對變壓器分接頭和電容器組的投切實(shí)現(xiàn)在各變電站的就地分散控制。當(dāng)不能實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)調(diào)度與處理時(shí)，需要各變電站就地分散控制同上級調(diào)度的集中控制結(jié)合起來，以保證全網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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