變電站VQC的逆調(diào)壓控制方法探析

陳柳萍

國網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司

變電站VQC的逆調(diào)壓控制方法探析

陳柳萍

國網(wǎng)福建詔安縣供電有限公司

VQC通過調(diào)節(jié)主變的檔位和投切電容最大限度滿足電壓和功率因數(shù)的要求。針對(duì)詔安公司110kV橋東變電站由于10kV饋線的用電量迅速增長(zhǎng)、供電半徑偏大、無功補(bǔ)償能力不足等原因?qū)е吗伨€出現(xiàn)嚴(yán)重的低電壓?jiǎn)栴}，探析如何采取有效方法，實(shí)現(xiàn)變電站VQC對(duì)10kV母線電壓的逆調(diào)壓控制，達(dá)到提高變電站及其下級(jí)配電網(wǎng)電壓合格率的目的。

變電站；VQC；逆調(diào)壓；控制方法

引言

變電站電壓無功控制方法有：基于九區(qū)圖的綜合控制、基于模糊邏輯的電壓無功控制、基于人工智能的電壓無功控制等。其中以基于九區(qū)圖的綜合控制原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，多在現(xiàn)場(chǎng)采用，因此以常用的變電站九區(qū)圖控制方法進(jìn)行探析。

本文將九區(qū)圖控制策略與逆調(diào)壓原則相結(jié)合，針對(duì)橋東變電站電壓無功運(yùn)行控制策略進(jìn)行改善。

一、日負(fù)荷曲線分段方法

傳統(tǒng)的九區(qū)圖控制策略沒有考慮變壓器分接頭和補(bǔ)償電容器組的動(dòng)作次數(shù)限制，如果實(shí)測(cè)變電站低壓側(cè)電壓幅值或高壓側(cè)功率因數(shù)不在合格范圍內(nèi)，變電站就會(huì)調(diào)整主變分接頭檔位或投切站內(nèi)電容器組。根據(jù)文獻(xiàn)《基于PSO-DP算法的配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化研究》可知，一般情況下變壓器分接頭每日動(dòng)作次數(shù)不宜超過10次，電容器組每日動(dòng)作次數(shù)不宜超過15次。當(dāng)配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變電站內(nèi)控制設(shè)備的頻繁動(dòng)作，如果上午控制設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)達(dá)到了上限，那么下午控制設(shè)備就不能夠再進(jìn)行電壓無功調(diào)整，由此可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓無功越限問題，因此在進(jìn)行控制策略制定時(shí)需要考慮補(bǔ)償調(diào)壓控制設(shè)備每日動(dòng)作次數(shù)的限制。

在已知變電站低壓側(cè)無功日負(fù)荷曲線的條件下，根據(jù)日負(fù)荷曲線的變化趨勢(shì)，考慮補(bǔ)償調(diào)壓控制設(shè)備每日動(dòng)作次數(shù)的限制，首先確定日負(fù)荷曲線的分段數(shù)目，然后對(duì)其進(jìn)行合理分段。由于橋東變電站主變分接頭檔位每日動(dòng)作次數(shù)上限為10次，因此不可能隨時(shí)隨刻都進(jìn)行優(yōu)化控制。為了適應(yīng)負(fù)荷一天的變化情況，同時(shí)滿足控制設(shè)備的每日動(dòng)作次數(shù)限制，考慮將日負(fù)荷曲線分為10段，對(duì)每一段初始時(shí)刻下變電站的運(yùn)行狀態(tài)采用九區(qū)圖控制策略進(jìn)行優(yōu)化控制。

二、 基于固定時(shí)段分段的控制方法

變電站低壓側(cè)負(fù)荷的峰平谷時(shí)段劃分為：高峰時(shí)段為8：30-11：30，14：30-17：30，19：00-21：00；低谷時(shí)段為23：00-7：00；其余時(shí)段為平谷時(shí)段。

根據(jù)變電站不同時(shí)段相應(yīng)的低壓側(cè)電壓和高壓側(cè)功率因數(shù)上下限范圍，在相應(yīng)的控制時(shí)刻點(diǎn)采用與之對(duì)應(yīng)的九區(qū)圖控制方式。

以橋東變電站為例，選取2013年12月8日為橋東變電站存在低電壓?jiǎn)栴}的典型負(fù)荷日，在控制時(shí)刻點(diǎn)采集所有饋線關(guān)口負(fù)荷功率，通過仿真模擬出實(shí)際的變電站低壓側(cè)電壓和高壓側(cè)功率因數(shù)。采用基于固定時(shí)段分段的九區(qū)圖控制方法后，變電站低壓側(cè)的電壓幅值和高壓側(cè)的功率因數(shù)均在設(shè)定的范圍內(nèi)，變壓器分接頭動(dòng)作了6次，在動(dòng)作次數(shù)限制范圍內(nèi)。發(fā)現(xiàn)高峰時(shí)段變電站低壓側(cè)的電壓幅值提高到了10.50kV以上，這對(duì)于改善配網(wǎng)的低電壓?jiǎn)栴}是非常有幫助的；而變電站高壓側(cè)的功率因數(shù)也有所提高，全部滿足考核要求。

以橋東變電站和橋洪線為研究對(duì)象，將其余7條饋線采用其饋線關(guān)口負(fù)荷功率表示。通過仿真得到橋東變電站及橋洪線的電壓無功評(píng)估結(jié)果，基于固定時(shí)段分段的控制方法與原始控制方法的評(píng)估結(jié)果對(duì)比如下。

表1　固定時(shí)段分段控制方法與原始控制方法的評(píng)估結(jié)果對(duì)比

三、基于負(fù)載率分段的控制方法

當(dāng)采用上節(jié)所述固定的峰平谷時(shí)段劃分方法時(shí)，各控制時(shí)刻所屬時(shí)段是固定不變的，相應(yīng)時(shí)段的電壓控制目標(biāo)一旦設(shè)定，就不再改變。然而變電站每日的負(fù)荷是不斷變化的，相應(yīng)的峰平谷時(shí)段也是不斷變化的，如果采用固定時(shí)段劃分方式就可能導(dǎo)致高峰負(fù)荷時(shí)母線電壓設(shè)置偏低或低谷負(fù)荷時(shí)母線電壓設(shè)置偏高，控制效果并不理想，因此考慮根據(jù)每日負(fù)荷變化的實(shí)際情況設(shè)置不同的分段時(shí)間及確定相應(yīng)時(shí)段的電壓控制目標(biāo)。

本方法參考文獻(xiàn)《考慮虛擬電源電壓特性的區(qū)域電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化》，并結(jié)合橋東變實(shí)際負(fù)荷變化情況，根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)載率確定相應(yīng)時(shí)刻的電壓控制目標(biāo)，具體如下。

式中，Vi為變電站低壓側(cè)電壓控制目標(biāo)，單位kV；ρi為i時(shí)段變電站的負(fù)載率，即變電站總負(fù)荷功率與主變壓器額定容量之比；ρmin和ρmax分別為變電站輕負(fù)載率和重負(fù)載率時(shí)的閥值，本方案中通過多次仿真，發(fā)現(xiàn)取值分別為0.3和0.6較為合理。

功率因數(shù)考核指標(biāo)在高峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷時(shí)段的考核要求不同，因此功率因數(shù)控制目標(biāo)仍是按固定時(shí)段劃分，功率因數(shù)上下限設(shè)置值與表1相同。

四、總結(jié)

針對(duì)橋東變電站10kV饋線的用電量迅速增長(zhǎng)、供電半徑偏大、無功補(bǔ)償能力不足等原因?qū)е吗伨€出現(xiàn)嚴(yán)重的低電壓?jiǎn)栴}，通過優(yōu)化變電站九區(qū)圖控制策略進(jìn)行改善。采用負(fù)荷曲線融合方法確定了變電站九區(qū)圖控制時(shí)刻，既能夠使變電站調(diào)控設(shè)備在負(fù)荷變化較大時(shí)可靠動(dòng)作又保證了設(shè)備每日動(dòng)作次數(shù)的限制。結(jié)合變電站逆調(diào)壓規(guī)則采用基于固定時(shí)段分段和基于負(fù)載率分段的兩種控制策略確定了相應(yīng)時(shí)段的電壓控制目標(biāo)，其中基于負(fù)載率分段的控制策略能夠根據(jù)日負(fù)荷曲線的變化，動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整分段區(qū)間與電壓控制目標(biāo)，有效實(shí)現(xiàn)了變電站VQC對(duì)10kV母線電壓的逆調(diào)壓控制，達(dá)到了提高變電站及其下級(jí)配電網(wǎng)電壓合格率的目的。

［1］顏偉，張海兵，田甜，等.考慮虛擬電源電壓特性的區(qū)域電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，2009，28（11）:29-33

［2］楊君軍，.基于PSO-DP算法的配電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化研究，山東大學(xué)，2011，30-49