安防之家讯：该文针对地区电网（开式电网）的无功电压控制，区别于以往传统的变电所就地式VQC；从全电网的角度详细地阐述了利用调度自动化系统的“四遥”功能，实现地区电网无功电压优化运行集中控制的原理、方法和控制过程中的安全策略等。通过浙江省平阳地区电网电压和无功优化运行集中控制系统的运行实例，说明了该系统在电网中的应用、管理并分析效益，证明其先进性。 目前，电网的无功电压控制存在以下问题： ·手动控制劳动强度大，运行人员很难做到精度较高的控制和多进程实时控制； ·传统的变电所就地式VQC系统（变电所无功电压综合控制系统）控制，只能做到“就地最优”而不能做到“全网最优”，且投资大，运行维护费用高。 随着变电所一二次设备的更新改造，调度自动化“四遥”功能已日益完善，随着SCADA系统与无人值班变电所自动化技术的发展，变电所采集、上送的数据信息更加全面，对下发指令的动作响应速度及准确性和可靠性均有了较大提高，这都为电压无功的集中控制提供了有力的保证。利用调度自动化“四遥”功能实现地区全电网无功电压优化运行实时闭环控制已成为可能。 1 电压和无功优化运行集中控制系统的构成和基本原理 1.1 无功电压优化运行集中控制系统的组成 电网无功电压优化集中控制系统由主控程序、内存数据库、接口程序三个部分组成，并在SCADA系统里增加一台无功电压优化服务器（又当做工作站使用）。我们给无功电压优化服务器一个SCADA系统地址段内的IP地址，把它作为内网的一个节点。通过SCADA系统采集全网各节点运行电压、无功功率、有功功率和各变电所遥信、遥调信号等实时运行数据，并采集系统工作站的“设置参数”，进行无功优化计算、电压优化计算、无功电压综合优化计算后，形成有载调压变压器分接开关调节指令、无功补偿设备投切指令及相关控制信息，然后将控制信息交SCADA系统执行。如此循环往复，见图1。 1.2地区电网无功电压优化运行集中控制的基本原理 地区电网无功电压优化运行集中控制的基本原理：通过采集调度自动化SCADA系统的实时数据，包括各变电所的节点电压、有功功率、无功功率等，以地区电网网损最小为目标，以各节点电压合格为约束条件，进行综合优化处理后，形成变压器有载分接开关档位调节、无功补偿设备投切集中控制指令，依靠调度自动化“四遥”功能，实现全网无功电压优化运行。考虑到传统9区域原理中区域7和各区域之间的边界区存在死区和模糊区。特别是在电压合格而无功（功率因数）不合理的共同边界区，如图2中阴影部分，是9区域原理分析的薄弱之处。地区电网无功电压优化系统在传统9区域原理的基础之上，增加了区域4、5、9和10，形成13区域原理；而且，该系统考虑了10、35、110、220kV，各个电网层次的无功电压优化，涵盖了整个电网无功和电压优化。其中，区域7为电网运行最佳区域，当系统运行于其它区域时需根据电压无功潮流的变化，充分考虑电压合格和无功就地平衡等因素，进行有载分接开关调节和电容器投切控制，使运行位置落在区域7。 1.2 无功电压优化系统基本控制策略 不同地区电网对一天24小时的不同时段划分和功率因数要求各不相同，但不管如何划分，无功电压优化系统将24小时负荷曲线分为若干个高峰时段、若干个平峰时段和若干个低谷时段，每个时段的控制策略有所不同，具体见表1。用户可以根据不同地区电网对24小时的不同时段划分和功率因数要求灵活设定，无功电压优化系统采取不同控制策略，满足用户对无功电压的要求。 1.3 专家系统 专家系统包括无功电压优化系统的安全策略、无功电压优化系统的控制和闭锁、计算机与网络传输的安全策略、现场设备的安全策略、SCADA系统的安全策略、运行管理的安全策略等。 1.3.1 无功电压优化系统的安全策略 实现无功优化的安全策略首先要预算10kV母线电压，防止电容器投切振荡；预算无功负荷随电压变化量，防止主变有载分接开关调节振荡。要根据负荷变化趋势，决定是否实施逆调压，以减少设备动作次数，降低网损。 采用“遥测”与“遥信”联判方式，确信“遥信”量的真伪，避免误动作。双主变并联运行，先调节可能发生拒动的主变有载分接开关，以免发生另一台主变有载分接开关往返调节。正确判断电压变化的原因，并发出正确的操作指令。当10kV电压超过额定值的15%时，认为是错误数据，不进行自动调整操作。判断运行电压和无功大于或小于整定电压值时，必须进行连续两次以上的检测，检测结论一致时，方可动作，以避免电压瞬时波动造成主变分接开关和电容器频繁动作。 主变分接开关和电容器每日允许动作次数及动作间隔可进行人工设置，并在此基础上实现设备动作次数按时段和负荷优化分配。确保有载调压分级进行，每次只能调一档，每次间隔不得小于2分钟。要充分考虑电容器的投切动作的延时，同一台电容器开关2次合闸时间间隔不得小于5分钟，建议在10分钟以上；两次合闸时间间隔可任意整定。电容器组的投切应实行轮换原则。 1.3.2 无功电压优化控制系统的控制 系统能灵活的对整个电网或某个变电所、某个设备分别进行建议控制或自动控制，这个功能对同一电网不同电压等级或变电所分属不同部门管理时特别有用。 2 系统实现功能 2.1 全网无功优化补偿功能 当地区电网内各级变电所电压处在合格范围内,控制本级电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。同电压等级不同变电所电容器组根据计算决策谁优先投入。同变电所不同容量电容器组根据计算决策谁优先投入。 2.2 全网电压优化调节功能 当无功功率流向合理，变电所母线电压超上限或超下限运行时，分析同电源、同电压等级变电所和上级变电所电压情况，决定是调节本变电所主变有载分接开关还是调节上级电源变电所主变有载分接开关档位。电压合格范围内，实施逆调压。实现多主变调压运行以降低低谷时段母线电压。实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配。实现热备用变压器有载调压分接开关档位联调。 2.3 无功电压综合优化功能 当变电所10kV母线电压超上限时，先降低主变分接开关档位，如达不到要求，再切除电容器;当变电所10kV母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要求时，再提高主变分接开关档位，尽可能保证电容器投入量达到最合理，实现预算10kV母线电压，防止无功补偿设备投切振荡。实现双主变经济运行，支持投入10kV电容器，增加无功功率，达到调节电压的目的。 2.4 电容器最优配置与在线损耗计算功能 根据电网实际负荷，计算各变电所电容器单组或多组容量最优配置值，为改造或新增电容器数量和容量提供理论依据。实现电网电能损耗在线计算，并实时报告，为电网实现经济调度提供理论支持。 3 效益分析 运行实践表明该控制系统运行稳定可靠，明显提高了平阳电网10kV母线电压合格率、提高了功率因数合格率，降低了设备动作次数，产生的经济效益和社会效益十分可观。归纳起来有以下几个方面： 提高了电压质量。无功电压优化系统投运后的2004年9、10月份和7、8月份相比，10kV母线电压合格率提高了1.41%；2004年9月份和2003年9月份相比，10kV母线电压合格率提高了1.6%。 提高了电网功率因数合格率。无功电压优化系统投运后的2004年9月份和7、8月份相比，功率因数合格率提高了0.26%；和2003年9月份相比，功率因数合格率提高了4.58%。 各35kV变电所主变10kV功率因数的提高，增加了线路和主变输送容量2.42%左右。由于目前平阳电网部分变电所的10kV电容容量配置不尽合理，我们正在着手改造，无功补偿配置改善后，我们预计增加线路和主变输送容量可达到5%左右。 减少电能损耗，取得了明显的降损节能效益。无功电压优化系统投运后的2004年9月份和7、8月份相比，电网网损率同比降低0.38个百分点，节电3.01GWh。电网10kV母线电压合格率同比提高了1.09个百分点，用户B、C、D类电压合格率同比提高了0.67个百分点。 减少了变压器分接开关动作次数近40%，提高了设备使用寿命，减轻了检修劳动强度，受到了变电运行和变电检修人员的欢迎。 减轻了集控中心值班人员劳动强度，避免了人为误差，真正实现了全网无功电压实时控制，完善并提高了无人值班变电所自动化水平。 4 结束语 地区电网电压和无功优化运行集中控制系统是在确保电网与设备安全运行的前提下，从全电网角度进行无功电压优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少和电压合格率最高，实现输电网损耗率最小，进一步提高电网调度自动化水平。此种方式的无功电压优化控制将代表着我国今后供电网络无功电压优化控制方式的方向，具有巨大的经济效益和社会效益。然而，无功电压优化运行的含义又是广泛深刻的，如网络结构优化、无功配置优化、运行方式优化，设备选择优化等。因此，我们将在不断积累经验的基础上，坚持依靠科技进步，进一步完善无功电压优化运行功能，把实现电网运行安全、经济、优质、高效作为永恒的追求目标。
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