配電網電壓無功多級協調控制策略及應用

張翻+張樂

摘 要：隨著科技的不斷發展，人們實際的用電需求也在不斷提高，電壓質量的高低對于用戶及電力企業的發展有重要的影響。本文通過對配電網電壓無功多級協調控制策略的分析，講述了主配電網的協調控制構架，最后對其具體的實際應用進行了簡要的分析。

關鍵詞：智能電能表；供區配電網；無功優化；協調控制

中圖分類號：TM761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0120-01

電壓質量對于用戶實際用電及當前時代的社會經濟發展有很大的影響。如果電壓過低則會使用電設備在實際的運行中出現運行緩慢現象，使設備耗能量有所增加，致使用戶端的電動機設備損毀，進而出現一系列的用戶用電問題，嚴重者甚至會出現較大面積的停電現象。因此，要改善配電網的電壓質量，進而幫助用戶及用電企業更好的解決用電問題。

1 控制策略分析

1.1 第一級策略

第一級策略指的是變電站和下屬線路間的協調。在保證10KV母線合格的情況下，系統可以使用智能公用變壓器終端系統采集的配變電壓，得到最優的母線變壓值，然后將該數值作為協調的目標，再交給主網AVC進行執行，進而來提升其相應的調壓能力[1]。

當前計算出的配變電壓合格率是以211臺設備做參考的，由當前的計算結果可以獲取數據的最優值。例如，“建議對某一變電站的母線打壓進行調整，如將其變為10.5KV，那么就可以對當前變電站的智能終端的電壓合格率會有所增加至87.7%”，以15min為基準進行最優建議值求解。這是第一級聯調結果，也就是說向主網AVC發送協調目標。結合實踐操作性的考慮，給出相應的電壓操作范圍，即10.45～10.55，該策略有一定的時間期限，標準有效期限為15min。

1.2 第二級策略

第二級策略指的是線路主干線設備和配變間的電壓協調。具體而言，這部分調節設備主要包括串聯電容器、柱上無補償和線路調壓器有關聯，其電壓的實際影響范圍包括安裝點后的全部配變，此外，調壓策略也要顧及到設備本身和影響范圍內的所有配變的電壓約束[2]。在制定策略階段，謹遵逆調壓原則，借助采集安裝點后的配變電壓，讓其與負荷預測的數值進行結合，并讓串聯電容器和線路調壓器進行自動調檔，再將動作次數均衡到所有設備上，再這其中由于要與上一級的策略進行結合，所以在本階段存在一個有效期限，時間為5min。此外，在制定雙向調壓器的策略時，要將其具體的潮流流向進行分析，而且還要注意雨季多發地帶的高點壓治理。

1.3 第三級策略

第三級策略主要是指配變和低壓用戶之間的電壓協調。這一方面可以就兩個主要部分來區分，即有載調壓配變、無載調壓配變。對于前一個而言，借助采集的相關數據信息，并且要顧及用戶電壓以及變壓器的功率因數，進而有效的對有載調壓配變檔位進行適當的調整。和前面講的一樣，對于其檔位的調整受到每日次數的限制，因此也可以對其進行手動遙控[3]。對于無載調壓配變部分來說，由于其在街頭調價中沒有相應數據參考以及較為全面的策略，系統就根據相關的資料信息，并結合季節性負荷來對電壓進行改變，從而制定出關于分接頭的最優策略，進而更好的對無載配變檔位進行調整。

2 主配電網協調控制架構

（1）“變電站區域控制裝置”能夠得到變電站內部有關電壓無功設備的相關數據，接著將其發送給主網AVC，與主站進行協調，根據主網的求解獲得所在地母線的無功范圍及最優電壓。再者，根據變電站內設備的約束條件，比如，動作次數及控制范圍，進而對相應的投切區域進行相應的協調。

（2）“分布式配電網控制器”能夠控制饋線上的所有電壓無功設備，從而獲得調節配電網AVC的具體電壓及無功的有關命令，接著執行遙控操作，實現具體的操作控制功能。具體而言，重點是其能夠對有載調壓變、低壓SVG、線路調壓器等進行控制[4]。還要對不同饋線的無功裕度進行定期數據上傳，主要向AVC配電網進行數據上傳，進而實現主配電網的協調運作。

（3）“配電網智能控制器”作為本地的控制器，可以對不同終端一次設備進行控制，比如線路無功補償裝置及配變低壓臺區無功補償裝置。根據配電網的相關特征，該裝置可以對不同的通信條件進行適應，并可可以自行上傳監控數據。能夠根據負荷的相應變化對指令做出相應的調整，對動作具體次數進行改良，進而最大程度的降低事故發生的概率。在出現通信故障時，能夠進行就地優化。該裝置主要使用VXWORKS系統以及嵌入式硬件模塊，可以是對本地功能進行保護，并且還可以根部不同的電壓以及功率因數進行不同程度的投切，此外，還具備相應的通信接口。

最后兩個在應用上面相對一致的構架設計，是將嵌入式模塊作為基礎，并且加入了Linux系統，進而使其在具體功能上具有一定的多樣性。具體有：上下級協調機制接口、數據采集、指令執行通道等。上述模塊可以根據現場的不同情況以及通信的不同類型等進一步明確子站的具體位置是在變壓站側還是調度側[5]。子站的實際位置部署對于調控側而言，其可以更方便的對調控中心進行維護控制，而如果在變電站側則可以幫助其更好的對相應的安全進行控制且加快了執行的速度。

3 應用分析

就某個電壓為35KV的變電站，其中可以進行公用的配變設備為211臺，下屬線路數量為9，電壓為10KV，其中有5座小型水電設備，裝機的總體容量為4830KW。10KV的母線電壓變壓站，可能會由于小水電的電量問題而出現不合乎規格的現象。對于水資源減缺的時期，其母線電壓比較低，因此就必須要借助人力對其進行升調；在水源較為充足的時期，相對來說母線電壓較高，而在某些階段變電站并沒有合適的方法對其進行降壓處理。10KV中壓線路其主要干線路段較長，且存在很多分支，線路的尾端電壓較小，有些地段已達8.7KV。臺區配變屬于無載調壓配變，由于不同的時段季節等因素的影響，會使其負荷發生改變，這個時候就需要員工對其進行停電處理，然后在進行適當的調節；臺區無功補償不夠，實際測量的臺區功率因數在負荷最低的時候為0.94，在負荷最高的時候為0.79。此外，在這個變壓站下其電壓在198V下的用戶數量多達700以上，電壓的合格程度也比較高。

為了更好的解決當前的配電網不能消除低電壓的狀況，要對其變壓站與臺區還有中壓線路進行聯合分析，并以提高電壓、增設無功調節設備為基礎，借助配電網電壓無功多級協調控制策略，深入挖掘相關設備的調壓功能，進而最大化的較小故障的發生概率，實現最佳治理目標。

該項技術于2015年上半年開始實施，不僅能夠將低電壓現象消除，還能對過高的電壓進行調整，進而有效的提升了所在地的電壓質量，且降低了設備故障發生的概率[6]。供區電壓的合格水平也在逐漸地提升，從以前的91%逐漸增到98%，功率因數也從以前的0.79增加到0.98。借助綜合優化協調控制，可以有效的較少相應設備的投切次數，而且可以明顯改善可靠性。根據電網的實際情況來優化無載調壓配變分接頭，要對其進行提前調整，從而減少由于季節性原因造成的低電壓，進而改善電壓合格率。借助新技術還可以對變電站、中壓線路及相應的電壓無功設備進行監控，進而有效提升配電網運行及維護工作的工作效率，推動配電網自動化建設。

4 結語

為了更好的適應當前時代的發展，電力企業要加大對用電質量的改進措施，進而更好的滿足當前用電市場需求。采用配電網電壓無功多級協調控制策略，不僅可以幫助解決配電網電壓無功調節的問題，還可以幫助更好的解決配電網節約能源、降低損耗的問題。該項策略推動了智能配電網以及主動配電網的建設發展，并且就其發展形式而言，其應用前景非常廣泛。

參考文獻

[1]呂春美，馬振宇，朱義勇，郭艷東，王朝明，馬春生.配電網電壓無功多級協調控制策略及應用[J].供用電，2016，33（07）：18-22.

[2]于偉，常松，古青琳，孟曉麗.配電網全網電壓無功協調控制策略[J].電網技術，2012，36（02）：95-99.

[3]陳飛，劉東，陳云輝.主動配電網電壓分層協調控制策略[J].電力系統自動化，2015，39（09）：61-67.

[4]郁海婷，祁曉楓，辛昊，王承民，袁桂華，栗君，吳玉光，魏燕.配電網無功電壓集中-分布協調控制策略研究[J].電力科學與工程，2011，27（11）：18-24.endprint