電力配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用分析

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摘 要:電力配網(wǎng)具備電壓雙控、分布網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng),可以通過TCP/IP協(xié)議和電壓互感器調(diào)度服務(wù)器和控制機(jī)獲得控制參數(shù),包括功率因數(shù)、電壓參數(shù)。設(shè)計(jì)補(bǔ)償器透切控制策略,確保配電網(wǎng)絡(luò)干線的出口功率因數(shù)與下位控制機(jī)電壓保持穩(wěn)定,系統(tǒng)利用多線程技術(shù)設(shè)計(jì)了上位控制機(jī)的架構(gòu),采用GPRS進(jìn)行上下位控制機(jī)的通信聯(lián)系,保證配電干線功率因數(shù)整定在0.95～1.00范圍內(nèi),使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)自動(dòng)化控制

中圖分類號:TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0018-01

配電網(wǎng)優(yōu)化補(bǔ)償使用靜電電容器的容性無功補(bǔ)償電網(wǎng)中的流動(dòng)無功,這樣可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù),利用變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)提供線路運(yùn)行的參數(shù),補(bǔ)償電容器運(yùn)行的電壓,自動(dòng)控制電容器的投切。下面我們就對電力配網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo),希望對讀者有所幫助。

1補(bǔ)償電容器投切控制

為了保證電力配網(wǎng)的正常運(yùn)行,需要對饋線首端功率因數(shù)與電壓穩(wěn)定狀況進(jìn)行分析,在相應(yīng)位置安裝補(bǔ)償電容器,補(bǔ)償電容器要求具有自動(dòng)投切功能,分析線路的運(yùn)行情況,饋線首端功率因數(shù)和電壓,通過動(dòng)態(tài)控制補(bǔ)償電容器的投切,達(dá)到優(yōu)化控制電網(wǎng)的目的。使用10kv線路為控制電容器自動(dòng)投切控制器提供電壓,并能夠通過控制器運(yùn)算,最后得出正確的電容器現(xiàn)場電壓。

2配電網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)框架

上位機(jī)優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng),是配電網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心,上位機(jī)可以做到補(bǔ)償器綜合協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程投切控制,當(dāng)變電站每條饋線同時(shí)帶多臺補(bǔ)償器,補(bǔ)償器之間都是獨(dú)立運(yùn)行,所以上位機(jī)的優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)就可以協(xié)調(diào)和控制各個(gè)補(bǔ)償器正常運(yùn)行。在變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中,可以隨時(shí)的對配電網(wǎng)運(yùn)行狀況和饋線出口參數(shù)進(jìn)行觀察和管理,變電站運(yùn)行時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器于外網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,經(jīng)過優(yōu)化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以通過變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的TCP/TP協(xié)議接口,獲得各個(gè)饋線的首端參數(shù),并能夠?qū)Ω鱾€(gè)補(bǔ)償器進(jìn)行有效的控制,使其正常運(yùn)行。

配電網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng),應(yīng)該是可變化的系統(tǒng)[1],因?yàn)殡娏ε渚W(wǎng)是經(jīng)常進(jìn)行結(jié)構(gòu)變化的,配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致補(bǔ)償器的容量、參數(shù)、位置也發(fā)生變化,所以配電網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)也會隨著補(bǔ)償器的變化進(jìn)行靈活的調(diào)整。優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫信息存儲和調(diào)用功能,可以將配電網(wǎng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息、電容信息、控制信息等全部存儲起來,當(dāng)系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)庫時(shí),就可以對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息進(jìn)行調(diào)用。

3投切控制策略

通過優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)與變電站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(SCADA)進(jìn)行相互的聯(lián)系與溝通,將各個(gè)補(bǔ)償線路首端參數(shù)的有功功率、無功功率和功率因素進(jìn)行檢測,如果發(fā)現(xiàn)與所制定的投切控制參數(shù)不同時(shí),上位機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)會對問題線路的補(bǔ)償器發(fā)送投入或者切除命令,做到安全的保障。

3.1 投入控制策略

判斷功率因數(shù),如果功率因數(shù)小于現(xiàn)狀所設(shè)定的補(bǔ)償下限,投入當(dāng)前線路特定電容器抵償無功。按照線路和電容之間的拓?fù)?電容器可以依據(jù)電容器容量遞減的方式投入,遇到了容量相同的電容器時(shí)按序號遞減進(jìn)行排序投入,第一次投入的電容器不能滿足無功優(yōu)化狀態(tài),還需要進(jìn)行再次的補(bǔ)償,優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)檢測到未滿足狀態(tài)下,會自動(dòng)從新選取新的電容器投入運(yùn)行,以此類推,經(jīng)過多次的檢測和投入補(bǔ)償,最終會使電網(wǎng)線路達(dá)到無功優(yōu)化狀態(tài)。

3.2 切除控制策略

在無功功率小于0時(shí),發(fā)生了無功反送的狀況,這說明線路的無功補(bǔ)償過多,產(chǎn)生了過補(bǔ)現(xiàn)象,必須及時(shí)切除已投入的電容器。切除電容器按照先拆除與無功功率值最接近的電容器進(jìn)行選擇策略。已投入電容器按照容量遞增,序號遞增的原則進(jìn)行排序,選擇與無功功率最為接近的電容器開始切除[2],優(yōu)化自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)檢測到仍有過補(bǔ)現(xiàn)象,就在下一個(gè)檢測周期進(jìn)行再次切除電容器,以此類推,經(jīng)過多次的檢測和切除,最終使電網(wǎng)線路達(dá)到非過補(bǔ)狀態(tài)。

3.3 控制器投切控制方式

控制器設(shè)置有整定窗口,可以根據(jù)需要設(shè)定上下限值作為整定值,如果控制器檢測電壓高于整定值,切除電容器,如果檢測電壓低于整定值,投入電容器。執(zhí)行上位機(jī)命令,命令為投入時(shí),整定窗口上移,整定值高于實(shí)際電壓,命令為切除時(shí),整定窗口下移,整定值低于實(shí)際電壓,從而將整定窗口調(diào)節(jié)到最佳優(yōu)化?？刂破魍ㄟ^GPRS與上位機(jī)聯(lián)系,上位機(jī)如果發(fā)送的連接確認(rèn)包沒有得到控制器的反饋信息,控制器會獨(dú)立工作,自動(dòng)進(jìn)行投入和切除,當(dāng)與上位機(jī)取得聯(lián)系后會再次受控。

4通信協(xié)議規(guī)定

上位機(jī)的優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)與控制器之間按照通信協(xié)議規(guī)定要求,數(shù)據(jù)包的含義必須明確,每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包都能夠清晰的表述上位機(jī)的事件命令,控制器能夠容易的解析數(shù)據(jù)包命令,并執(zhí)行命令操作。

上位機(jī)與下位機(jī)間傳遞的數(shù)據(jù)包類型有以下幾個(gè)方面。

4.1 上位機(jī)與控制器連接確認(rèn)數(shù)據(jù)包

上位機(jī)對遠(yuǎn)程控制器發(fā)送連接確認(rèn)數(shù)據(jù)包,控制器接收到上位機(jī)的指令,并做出回復(fù),這表明通信正常。如果上位機(jī)連續(xù)發(fā)送三次連接確認(rèn)數(shù)據(jù)包[3],均未得到回復(fù),那么通信連接失敗,控制器在獨(dú)立工作。經(jīng)對系統(tǒng)進(jìn)行檢測后,控制器可以做到回復(fù)上位機(jī)連接確認(rèn)指令,表明通信已經(jīng)連接。

4.2 投入與切除控制

上位機(jī)發(fā)送投切控制指令數(shù)據(jù)包,下位機(jī)得到指令數(shù)據(jù)包進(jìn)行投切動(dòng)作,由于是在多線程異步執(zhí)行模式下進(jìn)行命令下達(dá),下位機(jī)反饋的數(shù)據(jù)包需要具有狀態(tài)性,可以使上位機(jī)清楚反饋信息和控制命令所執(zhí)行的操作。

4.3 電容器運(yùn)行參數(shù)回復(fù)

上位機(jī)控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)的得到電容器的運(yùn)行狀、現(xiàn)場電壓等,這需要上位機(jī)發(fā)送狀態(tài)參數(shù)請求,控制器得到請求后將即時(shí)狀態(tài)參數(shù)信息封裝發(fā)送給上位機(jī)。

5自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件

5.1 架構(gòu)

電力配網(wǎng)優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)是通過多線程技術(shù)和模塊化架構(gòu)起來的,通過GPRS通信達(dá)到上位機(jī)有下位機(jī)的通信同步,上位機(jī)通過中心模塊接收遠(yuǎn)程控制器傳來的數(shù)據(jù)包,并對控制器下達(dá)控制指令數(shù)據(jù)包?？刂破鲌?zhí)行投切事件的反饋數(shù)據(jù)包,通過數(shù)據(jù)庫記錄和讀取。

5.2 控制實(shí)體及狀態(tài)識別

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的邏輯周轉(zhuǎn)中心是控制器代理器與電容代理器[4],上位機(jī)控制決策模塊,根據(jù)控制器代理器與電容代理器周轉(zhuǎn)的信息進(jìn)行控制指令的下達(dá),下位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)周轉(zhuǎn)信息實(shí)現(xiàn)投切操作,并將狀態(tài)反饋給上位機(jī)。

5.3 軟件實(shí)現(xiàn)

軟件的設(shè)計(jì)通過C++語言實(shí)現(xiàn),根據(jù)補(bǔ)償策略控制補(bǔ)償器運(yùn)行,投切控制指令下達(dá)到控制器上的通信網(wǎng)絡(luò)保證正常[5],所設(shè)計(jì)軟件正確顯示下位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

4結(jié)語

通過對電力配網(wǎng)的優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析,其可以確保輸送電壓的穩(wěn)定、保證供電的質(zhì)量、降低電能的損耗、科技環(huán)保,在實(shí)際設(shè)計(jì)和使用中要不斷的創(chuàng)新與發(fā)展,使優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性,并且更加完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 周云成,等,10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011(39).

[2] 呂維偉.配電系統(tǒng)的自動(dòng)化分析[J].民營科技,2010(7).