地區(qū)電網(wǎng)AVC控制策略實(shí)現(xiàn)

保定供電公司 何 燕

一、分層分區(qū)

根據(jù)無功平衡的局域性和分散性，AVC對地區(qū)電網(wǎng)電壓無功分層分區(qū)控制，使其自動控制在空間上解耦。AVC數(shù)據(jù)庫模型定義了廠站、電壓監(jiān)測點(diǎn)(母線)、控制設(shè)備(電容器、變壓器)等記錄，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時跟蹤方式變化，進(jìn)行動態(tài)分區(qū)，以220kV樞紐變電站為中心，將整個電網(wǎng)分成若干彼此間無功電壓電氣耦合度很弱的區(qū)域電網(wǎng)。

AVC中的區(qū)域是動態(tài)的概念，最小區(qū)域?yàn)橐粋€廠站，最大區(qū)域則為全網(wǎng)。AVC分區(qū)支持自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分，該圖中可劃分出A、B、C、BC、AB、ABC等5個區(qū)域。AVC控制僅僅使地區(qū)電網(wǎng)無功在關(guān)口滿足功率因數(shù)要求、達(dá)到平衡是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為優(yōu)化無功平衡狀態(tài)，必須在盡可能小的區(qū)域范圍內(nèi)使無功就地平衡。AVC自動拓?fù)浞謪^(qū)支持自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分，首先盡量使小區(qū)域無功就地平衡，如果該區(qū)域無功就地平衡無法得到滿足，則將該區(qū)域范圍擴(kuò)大到相鄰廠站，在此擴(kuò)大區(qū)域內(nèi)使無功得到就地平衡。

AVC根據(jù)電網(wǎng)電壓無功空間分布狀態(tài)自動選擇控制模式并使各種控制模式自適應(yīng)協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)。優(yōu)先順序是“區(qū)域電壓控制”＞“電壓校正控制”＞“區(qū)域無功控制”。區(qū)域電壓偏低(高)時采用“區(qū)域電壓控制”，快速校正或優(yōu)化群體電壓水平；越限狀態(tài)下采用“電壓校正控制”，保證節(jié)點(diǎn)電壓合格；全網(wǎng)電壓合格時考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采用“區(qū)域無功控制”。

二、電壓控制策略

1）區(qū)域電壓控制：區(qū)域群體電壓水平受區(qū)域樞紐廠站無功設(shè)備控制影響，是區(qū)域整體無功平衡的結(jié)果。結(jié)合實(shí)時靈敏度分析和自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分確定區(qū)域樞紐廠站。當(dāng)區(qū)域內(nèi)電壓普遍偏高(低)時，調(diào)節(jié)樞紐廠站無功設(shè)備，以盡可能少的控制設(shè)備調(diào)節(jié)次數(shù)，使最大范圍內(nèi)電壓合格或提高群體電壓水平，同時避免區(qū)域內(nèi)多主變同時調(diào)節(jié)引起振蕩，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電壓控制的優(yōu)化。

2）就地電壓控制：由實(shí)時靈敏度分析可知，就地?zé)o功設(shè)備控制能夠最快、最有效校正當(dāng)?shù)仉妷?，消除電壓越限。?dāng)某廠站電壓越限時，啟動該廠站內(nèi)無功設(shè)備調(diào)節(jié)。該廠站內(nèi)變壓器和電容器按就地電壓策略協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)電壓無功綜合優(yōu)化。

3）電壓控制協(xié)調(diào)：根據(jù)電網(wǎng)電壓無功空間分布狀態(tài)自動選擇控制模式，控制模式優(yōu)先順序?yàn)椤皡^(qū)域電壓控制”＞“電壓校正控制”。區(qū)域電壓偏低(高)時采用“區(qū)域電壓控制”，僅個別廠站母線越限時采用“電壓校正控制”，自適應(yīng)給出合理的全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)措施。

1.無論是通過區(qū)域電壓控制模式還是就地電壓控制模式對110kV或10kV越限母線進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，上述220kV電壓均指被調(diào)節(jié)的母線所在分區(qū)內(nèi)的根節(jié)點(diǎn)220kV母線電壓。

2.對35kV和6kV母線，只有就地電壓控制模式，其控制策略與上圖中針對110kV和10kV母線的策略一致。

不論是區(qū)域電壓控制模式或是就地電壓控制模式，為實(shí)現(xiàn)調(diào)壓目的而對主變檔位進(jìn)行升降或?qū)﹄娙萜鬟M(jìn)行投切操作時，均考慮以下約束條件：

1.針對電容器

投入電容器時進(jìn)行預(yù)判，如果下列條件成立則不投入電容器，上述電容器優(yōu)先投入動作被過濾；

■投入電容器時該廠站主變或所在區(qū)域內(nèi)220kV主變無功倒流(若某110kV站主變閉鎖且10kV母線電壓越下限，為保證該10kV母線電壓，在不造成區(qū)域220kV關(guān)口無功倒流的情況下，可暫時忽略本110kV站主變高壓側(cè)的無功，強(qiáng)投電容)；

■該時段電容器動作次數(shù)越限；

■該電容器已投入；

■該電容器被切除后時間小于5分鐘；

2.針對主變

（1）調(diào)整主變檔位時也進(jìn)行預(yù)判，如果下列條件成立則不進(jìn)行檔位調(diào)節(jié)，上述主變檔位優(yōu)先動作被過濾：

■主變并列運(yùn)行檔位相差大（大于等于2檔），目前相差1檔則自動調(diào)節(jié)一致；

■主變檔位動作次數(shù)越限；

■主變處于極限檔位（最高檔/最低檔）；

■主變距上次調(diào)整時間小于2分鐘；

（2）并列主變調(diào)節(jié)時考慮如下策略：

■根據(jù)基于開關(guān)刀閘狀態(tài)的拓?fù)渌惴ㄅ袛嗍欠癫⒘羞\(yùn)行，如果主變無負(fù)荷即輕載情況下，主變不在AVC控制范圍內(nèi)。

■檔位調(diào)整時同步調(diào)節(jié)，保證檔位的一致性；若并列主變中一臺調(diào)節(jié)成功，另一臺調(diào)節(jié)失敗，則不將已調(diào)節(jié)成功的主變檔位調(diào)節(jié)回去，并提示并列主變檔位不一致；

三、無功控制策略

1.經(jīng)濟(jì)壓差原理

對于支路潮流計(jì)算有下列公式：

輸電損耗：ΔP=R*P2/U2+R*Q2/U2

線路壓降：ΔU≈（P*R+Q*X）/U

式中：R為線路電阻，X為線路電抗，P為輸送有功功率，Q為輸送無功功率，U為母線電壓。

分析上述公式可以得出：U越大，Q越小，則輸電損耗和線路壓降越小，Q=0時，線路無功分點(diǎn)恰好位于中點(diǎn)，此時ΔU稱為經(jīng)濟(jì)壓差。經(jīng)濟(jì)壓差原理是高電壓水平下無功分層分區(qū)平衡原則極限狀態(tài)的定量表示。

2.無功控制策略

針對區(qū)域無功可能出現(xiàn)的過補(bǔ)和欠補(bǔ)兩種情況，AVC的無功控制相應(yīng)地可分為無功切除、無功投入兩個操作方向。在無功切除或投入時需對區(qū)域內(nèi)電容器序列切除和投入，分析判斷指標(biāo)即是根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)壓差原理的Q*X。其中，Q為線路上流動或穿過主變的無功，X為線路或主變阻抗。

（1）區(qū)域無功切除策略：

1）從區(qū)域根結(jié)點(diǎn)220kV A站開始掃描，將當(dāng)前區(qū)域注入無功與考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，當(dāng)偏差大于所設(shè)定精度(即帶寬)時，啟動區(qū)域無功切除策略。

2）將任意結(jié)點(diǎn)(A站、B站、C站均有可能)下屬子區(qū)域已投入電容器放進(jìn)切除隊(duì)列，并按電氣指標(biāo)Q*X進(jìn)行升序排列。

3）當(dāng)選擇某站(如A站)電容器切除時，計(jì)算切除前后電氣指標(biāo)Q*X，若切除后Q*X變小，說明切除該電容器不會使網(wǎng)損增加，確實(shí)應(yīng)該切除；否則，選擇隊(duì)列中的下一個電容器。

4）切除電容器時對電壓進(jìn)行預(yù)判，如果切除后電壓可能越下限，則上調(diào)檔位后再切除該電容器(組合策略)。若上調(diào)檔位不成功，則選擇下一個電容器。

（2）區(qū)域無功投入策略：

1）從區(qū)域最末端結(jié)點(diǎn)開始掃描，將當(dāng)前區(qū)域注入無功與考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，當(dāng)無功不足且偏差大于所設(shè)定精度(即帶寬)時，啟動區(qū)域無功投入策略。

2）將任意結(jié)點(diǎn)(A站、B站、C站均有可能)下屬子區(qū)域已切除電容器放進(jìn)投入隊(duì)列，并按電氣指標(biāo)Q*X進(jìn)行降序排列。

3）當(dāng)選擇某站(如C站)電容器投入時，判斷該電容器投入是否使區(qū)域根結(jié)點(diǎn)(關(guān)口)無功越上限，如果不越上限則投入；否則，選擇隊(duì)列中的下一個電容器。

4）投入電容器時對電壓進(jìn)行預(yù)判，如果投入后電壓可能越上限，則下調(diào)檔位后再投入電容器(組合策略)。

四、設(shè)備閉鎖策略及安全措施

針對以下情形，AVC可將設(shè)備閉鎖并自動觸發(fā)生成AVC告警信號：

1.通過設(shè)置關(guān)聯(lián)SCADA保護(hù)信號，AVC可檢測到設(shè)備的保護(hù)動作并自動閉鎖對該設(shè)備的控制，同時發(fā)告警信號。一個設(shè)備可關(guān)聯(lián)多個保護(hù)信號，同時一個保護(hù)信號也可關(guān)聯(lián)多個設(shè)備，信號之間以“或”的關(guān)系進(jìn)行處理，只要設(shè)備關(guān)聯(lián)的其中一個保護(hù)信號動作即閉鎖該設(shè)備。

2.如果對某個設(shè)備的控制連續(xù)兩次均無響應(yīng)，則閉鎖對該設(shè)備的控制，并發(fā)出設(shè)備拒動的告警信號。

3.在220kV主網(wǎng)電壓過低（系統(tǒng)默認(rèn)為213kV）的情況下，系統(tǒng)自動閉鎖上調(diào)220kV主變分接開關(guān)，防止造成主網(wǎng)電壓崩潰。

4.出現(xiàn)主變滑檔情況時，系統(tǒng)自動閉鎖對主變分接頭的控制，并發(fā)滑檔告警。

5.系統(tǒng)自動計(jì)算電容器和主變分接頭的動作次數(shù)，當(dāng)達(dá)到該時段動作次數(shù)限值后，自動閉鎖該設(shè)備，并發(fā)設(shè)備動作次數(shù)越限的告警信號。

6.在AVC沒有下發(fā)指令時，如果檢測到有電容器開關(guān)遙信變位或主變檔位調(diào)整的情況，則判為手工操作，AVC閉鎖對該設(shè)備的控制，并發(fā)手工操作的告警信號。

7.主變或電容器掛牌時，AVC自動讀取掛牌標(biāo)志并閉鎖相關(guān)設(shè)備。

8.當(dāng)主變高壓側(cè)的無功或電流大于（小于）定值時（定值在變壓器控制表中設(shè)定），閉鎖該主變調(diào)壓。

9.當(dāng)母線電壓越事故限值時（默認(rèn)高于11.9、低于9.0），閉鎖該母線調(diào)壓，并發(fā)母線過電壓或母線欠電壓的告警信號。

[1]董翔宇.地區(qū)電網(wǎng)無功補(bǔ)償容量優(yōu)化配置[J].2006(23):67-72.

[2]李九虎,鄭玉平,古世東,須雷.AVC系統(tǒng)在宿州地區(qū)電網(wǎng)的應(yīng)用及探索[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.

[3]鐘毅等.地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2007(31).