芻議無功電壓的優(yōu)化與調(diào)節(jié)

黃鼎

摘 要:隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,無功電壓的優(yōu)化作用日益顯著,改善高耗能、高投入的電力運(yùn)行現(xiàn)狀。促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行是無功電壓優(yōu)化的目的,用盡量較少的無功補(bǔ)償投入來獲取最大限度的高質(zhì)量電壓,達(dá)到優(yōu)化電壓系統(tǒng)的作用,近年來在我國電力事業(yè)中不斷得到重視和發(fā)展。本文從無功電壓的特點(diǎn)入手,具體的分析了無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)問題,以期為無功電壓的進(jìn)一步優(yōu)化做出理論上的分析。

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)無功電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào):TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0112-02

隨著我國電網(wǎng)事業(yè)的快速發(fā)展,目前對(duì)電網(wǎng)的控制手段越來越復(fù)雜,電網(wǎng)部門對(duì)電網(wǎng)事業(yè)的經(jīng)濟(jì)性日益看重,優(yōu)化無功電壓的重要性逐漸突出,無功電壓優(yōu)化是指對(duì)三維協(xié)調(diào)的電網(wǎng)分布式無功電壓系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)節(jié)和控制。三個(gè)維度具體是在目標(biāo)、時(shí)間和空間三個(gè)層次上進(jìn)行綜合、分解、協(xié)調(diào)的理念來操控整個(gè)配電網(wǎng)的無功電壓系統(tǒng)優(yōu)化。其中, 在目標(biāo)維度方面,無功電壓系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)節(jié)是維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,從而在保證電壓質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低網(wǎng)損程度等多種目標(biāo)上進(jìn)行分解式的協(xié)調(diào)和控制;另外,在空間維度上,主要是指在高壓、中壓、低壓三個(gè)電壓等級(jí)之間進(jìn)行的分解、協(xié)調(diào)、控制;在時(shí)間維度上,為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和持續(xù)性,促進(jìn)電力經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展,在不同時(shí)間尺度上進(jìn)行調(diào)解控制?？傊?配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化和控制的目標(biāo)即在保證供電電壓質(zhì)量和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,使電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定和無功功率的平衡,從而使電能損耗在最小程度上。

1 無功電壓優(yōu)化和調(diào)節(jié)的內(nèi)容以及特點(diǎn)

無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)是保證電力系統(tǒng)電壓在滿足各種系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓、改變變壓器接頭、提供無功補(bǔ)償設(shè)備等手段來降低無功投入的消耗,用盡量少的無功投入來獲取最大程度上的電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)損的改善。無功電壓優(yōu)化控制的特點(diǎn)簡單來說主要有:大規(guī)模、離散性、非線性等,具體方面主要有一下幾方面;

1)無功電壓的優(yōu)化和控制規(guī)模大,跨越范圍廣,不僅支持省、地、縣三級(jí)電壓的協(xié)調(diào)與控制,在協(xié)調(diào)控制模式以及電壓獨(dú)立優(yōu)化控制模式方面也得到優(yōu)化和調(diào)節(jié);這是無功電壓優(yōu)化和調(diào)節(jié)的最突出特點(diǎn),即體現(xiàn)在覆蓋的規(guī)模范圍上,在進(jìn)行配電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化時(shí)要全方位的考慮范圍上的廣度,做到跨越式的調(diào)節(jié)和優(yōu)化,促進(jìn)配電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展,以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的健康運(yùn)行。

2)無功電壓優(yōu)化和調(diào)節(jié)要實(shí)現(xiàn)高壓、中壓配電網(wǎng)的無功的協(xié)調(diào)與控制,從而為實(shí)現(xiàn)地縣級(jí)電力電網(wǎng)的無功優(yōu)化做出基礎(chǔ)性準(zhǔn)備,即在進(jìn)行無功電壓優(yōu)化時(shí),要注意協(xié)調(diào)高壓、低壓的協(xié)調(diào)配合發(fā)展,為保證低壓系統(tǒng)的優(yōu)化做出前提性保障,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)無功電壓的全面優(yōu)化和調(diào)控。

3)無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)要實(shí)現(xiàn)對(duì)各種無功電壓設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制,比如對(duì)配電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組、小火電、SVC設(shè)備等進(jìn)行全方位的優(yōu)化和控制,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)無功電壓在設(shè)備設(shè)施上的優(yōu)化,促進(jìn)發(fā)展電力系統(tǒng)的良好控制手段,同時(shí),無功電壓的優(yōu)化要促進(jìn)無功優(yōu)化發(fā)展規(guī)劃與無功優(yōu)化控制的協(xié)調(diào)性,一方面,優(yōu)化控制可以對(duì)不合理的無功補(bǔ)償和母線以及變電站進(jìn)行協(xié)調(diào),另一方面,無功電壓的科學(xué)合理規(guī)劃可以為無功電壓的優(yōu)化控制提供良好的運(yùn)行調(diào)節(jié)基礎(chǔ),以促進(jìn)電力系統(tǒng)的全面優(yōu)化和控制,在管理和協(xié)調(diào)手段上不斷改進(jìn)。

4)無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)具有離散性的特點(diǎn),在促進(jìn)電壓調(diào)度權(quán)和集控權(quán)分離的調(diào)度模式的基礎(chǔ)上,保證了配電網(wǎng)集中優(yōu)化與分布式控制的協(xié)調(diào)發(fā)展,同時(shí),無功電壓控制和評(píng)估的可靠性很高,在配電網(wǎng)系統(tǒng)主站服務(wù)器全網(wǎng)優(yōu)化控制計(jì)算時(shí)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化計(jì)算的模式促進(jìn)無功電壓系統(tǒng)的優(yōu)化;在主配電站出現(xiàn)故障或與集控中心通訊出現(xiàn)異常時(shí),可以通過啟動(dòng)電力系統(tǒng)區(qū)域自動(dòng)優(yōu)化計(jì)算系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

5)無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)在電力系統(tǒng)運(yùn)算方面自動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng),在潮流計(jì)算、潮流靈敏度分析與專家預(yù)算決策系統(tǒng)結(jié)合的混合型決策框架基礎(chǔ)上,對(duì)短期符合預(yù)測(cè)技術(shù)、潮流靈敏度分析輔助決策的專家系統(tǒng)進(jìn)行有效的模擬調(diào)度和專家決策的預(yù)算和控制行為,確保電力系統(tǒng)全面的協(xié)調(diào)和控制。此外,對(duì)于電力系統(tǒng)的雙機(jī)、雙網(wǎng)互備,故障自動(dòng)重啟、自動(dòng)恢復(fù),電網(wǎng)故障、通道故障、系統(tǒng)故障實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)度和處理,以確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和可靠性;具有高度的靈敏性和通用性,可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的全面調(diào)控,適用和調(diào)度的范圍廣。

2 無功電壓優(yōu)化和控制的主要手段

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,電力系統(tǒng)中無功電壓的優(yōu)化和調(diào)節(jié)作用日益顯著,優(yōu)化無功電壓,從而改善高耗能、高投入的電力系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀,更好地促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)行,用盡量較少的無功補(bǔ)償投入來獲取最大限度的高質(zhì)量電壓,達(dá)到優(yōu)化電壓系統(tǒng)的作用,其中,電力系統(tǒng)中改善和調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償設(shè)備是進(jìn)行無功電壓優(yōu)化最根本的控制手段。首先明確電力系統(tǒng)調(diào)整的具體要求,按照就地平衡、就近補(bǔ)償?shù)脑瓌t對(duì)無功電壓設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié)。具體來講,無功電壓優(yōu)化和調(diào)節(jié)主要有以下幾種方式。

2.1 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓

首先對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié),電力系統(tǒng)優(yōu)化中不需要耗資的最簡便的調(diào)節(jié)電壓的設(shè)備是發(fā)電機(jī)機(jī)端,利用發(fā)電機(jī)電壓勵(lì)磁,改變母線的電壓,進(jìn)行逆調(diào)壓來滿足電力系統(tǒng)電荷質(zhì)量的前提下,改善向用戶提供電力的直接便捷的電力系統(tǒng),但是,當(dāng)發(fā)電機(jī)經(jīng)的多級(jí)變壓器向負(fù)荷供電時(shí),單單靠發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓往往不能滿足負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求,這時(shí)需要對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行繼續(xù)優(yōu)化和調(diào)節(jié)的手段,在滿足電力質(zhì)量的基礎(chǔ)上,對(duì)配電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組、小火電、SVC設(shè)備等進(jìn)行全方位的優(yōu)化和控制,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)無功電壓在其他設(shè)備設(shè)施上的改進(jìn),保證電力系統(tǒng)的優(yōu)化控制設(shè)施的改進(jìn),此外,無功電壓的優(yōu)化要促進(jìn)無功優(yōu)化發(fā)展規(guī)劃與無功優(yōu)化控制的協(xié)調(diào)性,來優(yōu)化控制可以對(duì)不合理的無功補(bǔ)償和母線以及變電站進(jìn)行協(xié)調(diào),以實(shí)現(xiàn)對(duì)無功電壓的調(diào)控和優(yōu)化的目的。

2.2 調(diào)節(jié)變壓器

無功電壓系統(tǒng)優(yōu)化中對(duì)變壓器的變化的調(diào)節(jié)也有明顯的直接優(yōu)化作用,在進(jìn)行變壓器的調(diào)解時(shí),由于受到變壓器變比次數(shù)的限制,這時(shí)可以選擇對(duì)雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組的若干分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。是一種常用的便捷手段,在進(jìn)行變壓器的變比調(diào)壓時(shí),電力系統(tǒng)無功功率水平比較高,局部電壓較低時(shí),往往使用變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié),但是由于受到調(diào)節(jié)次數(shù)的限制,要不斷的更新設(shè)備裝置來改進(jìn)變壓器,使得電力系統(tǒng)無功電壓的調(diào)節(jié)更為便捷高效。

2.3 投切無功補(bǔ)償裝置

無功補(bǔ)償裝置是另外一種調(diào)壓的手段,由于受到切投次數(shù)的限制,在調(diào)壓時(shí),需要附加設(shè)備的調(diào)壓裝置中,對(duì)無功功率不足的系統(tǒng)要先用并聯(lián)電容器或者無功補(bǔ)償器等裝置進(jìn)行增加無功功率電源。投切無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化,在電力行業(yè)主要分為高壓配電網(wǎng)和中低壓配電網(wǎng)兩個(gè)部分:

高壓配電網(wǎng)—按照 “分層分區(qū)、就地平衡”的電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償原則,綜合地分析電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷數(shù)據(jù)前提下,并且對(duì)電力設(shè)備、降損以及投資等進(jìn)行綜合考慮后運(yùn)用,運(yùn)用電力系統(tǒng)運(yùn)行快速潮流計(jì)算的方法,科學(xué)合理的安排配電網(wǎng)中變電站的并聯(lián)電容器以及電抗器的安裝地點(diǎn)、容量和分組方式等,避免高壓配網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)式的無功補(bǔ)償計(jì)算方式,提高配電網(wǎng)裝置的科學(xué)性,從而達(dá)到降低網(wǎng)損、提高電壓質(zhì)量,保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行性。

中低壓配電網(wǎng)—為了更好地達(dá)到降低網(wǎng)損、提高電壓質(zhì)量、節(jié)約電力設(shè)備裝置投資的目的,合理的規(guī)劃對(duì)中低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償配置方案,優(yōu)化無功電壓裝置,具體包括:優(yōu)化無功補(bǔ)償設(shè)備的配置位置、容量以及分組配置方案,通過對(duì)補(bǔ)償方案的預(yù)算以及效益的估算,來最大限度地改變中低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償配置電力工作量大、計(jì)算手段和公式復(fù)雜、設(shè)備配置管理上的缺陷,從而保證中低壓配網(wǎng)電容器補(bǔ)償容量、地點(diǎn)以及分組方式的困擾,提高無功電壓的補(bǔ)償裝置優(yōu)化,更好地進(jìn)行無功電壓的硬件優(yōu)化和調(diào)節(jié)。

2.4 電氣設(shè)備投切次數(shù)控制的優(yōu)化

在無功電壓的優(yōu)化調(diào)節(jié)上,對(duì)電氣設(shè)備的透切次數(shù)的調(diào)控也是一個(gè)重要方面,在不同的電力運(yùn)行區(qū)域,避免采取不適合的調(diào)節(jié)控制策略而導(dǎo)致在兩個(gè)不合格區(qū)域內(nèi)振蕩調(diào)節(jié)的情況,這對(duì)電力系統(tǒng)健康運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響,同時(shí),對(duì)變電站內(nèi)有載調(diào)壓分接頭和電容器組的頻繁升降和投切也會(huì)造成電氣設(shè)備不同程度上的損壞。因此,要實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備動(dòng)態(tài)無功優(yōu)化和控制,需要綜合考慮控制設(shè)備次數(shù)限制等條件,合理科學(xué)地根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化電器設(shè)備投切次數(shù),實(shí)現(xiàn)無功電壓的最大程度上的優(yōu)化和調(diào)控,促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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