變電站電壓無(wú)功自動(dòng)控制系統(tǒng)綜合分析

【摘要】現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，無(wú)功的平衡和電壓的穩(wěn)定非常重要。所以，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率與電壓控制是一個(gè)非常重要的問題，需要很好地解決。

【關(guān)鍵詞】變電站；電壓無(wú)功；自動(dòng)控制系統(tǒng)；綜合分析

一、總的功能

變電所可看做電力系統(tǒng)的一個(gè)元件，其電壓水平和無(wú)功流動(dòng)與系統(tǒng)是相互影響的，因此，在控制策略上VQC裝置必須滿足變電所調(diào)節(jié)電壓及平衡無(wú)功的要求。同時(shí)，要服從系統(tǒng)運(yùn)行的需要，執(zhí)行調(diào)度控制中心通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的指令，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)或者閉鎖信號(hào)。只有這樣，VQC裝置控制策略才算是完整的。有時(shí)由于系統(tǒng)電壓過(guò)高或者過(guò)低，經(jīng)過(guò)變電所內(nèi)上述調(diào)整后系統(tǒng)并不一定能進(jìn)入規(guī)定區(qū)域運(yùn)行，這時(shí)裝置應(yīng)自動(dòng)閉鎖，并應(yīng)向調(diào)度控制中心發(fā)出信號(hào)，調(diào)度控制中心可以通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)鄰近變電所或上級(jí)變電所的潮流達(dá)到該所的控制目標(biāo)；另一方面，有時(shí)系統(tǒng)為了達(dá)到某種目標(biāo)，需要個(gè)別變電所在無(wú)功或電壓上作出某種限度的犧牲，或者調(diào)度控制中心為了實(shí)現(xiàn)全區(qū)域潮流優(yōu)化，最大限度地降低網(wǎng)損，也可以對(duì)VQC發(fā)出越級(jí)控制的指令。

二、參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)應(yīng)具有良好的參數(shù)配置功能，能對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行不同的設(shè)置，使通用軟件能適應(yīng)各種需求。

1.VQC裝置可以使用在不同等級(jí)的變電站，所以需要對(duì)變電站電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、有載調(diào)壓擋數(shù)、母線分段情況、電容器組數(shù)及控制開關(guān)的接線按要求進(jìn)行配置。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可選直接測(cè)量獲取電壓、電流等遙測(cè)量信息或與RTU通信獲取電壓、電流等遙測(cè)量信息。

VQC參數(shù)包括系統(tǒng)參數(shù)、VQC控制策略、主變壓器基本參數(shù)、主變運(yùn)行參數(shù)、無(wú)功定值、中端電壓定值、低端電壓定值、主變閉鎖信息、電容器閉鎖信息、電容器基本參數(shù)、母聯(lián)參數(shù)以及主變調(diào)節(jié)時(shí)刻定義等。

三、數(shù)據(jù)輸入、輸出

VQC正常工作需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)，根據(jù)電網(wǎng)當(dāng)前實(shí)時(shí)狀態(tài)決定控制策略。VQC自動(dòng)裝置需采集的數(shù)據(jù)包括遙測(cè)數(shù)據(jù)。

遙測(cè)數(shù)據(jù)包括：無(wú)功功率，變壓器低壓側(cè)三相有功、無(wú)功功率，變壓器高壓側(cè)三相電流，變壓器低壓側(cè)三相電流，變壓器低壓側(cè)諧波分量等。

通信數(shù)據(jù)包括：變壓器有載調(diào)壓的分接開關(guān)擋位接點(diǎn)狀態(tài)，電容器開關(guān)、刀閘狀態(tài)，電抗器開關(guān)、刀閘狀態(tài)，主變一次側(cè)開關(guān)、刀閘狀態(tài)，主變二次側(cè)開關(guān)、刀閘狀態(tài)，主變即電容器和電抗器保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)狀態(tài)，母聯(lián)開關(guān)、刀閘狀態(tài)。

投切電容器屬遙控輸出，VQC裝置需對(duì)每組電容器提供一對(duì)遙控輸出接點(diǎn)與電容器開關(guān)連接，一個(gè)用于控分，一個(gè)用于控合。變壓器有載調(diào)壓屬遙控，但多數(shù)變壓器有載調(diào)壓裝置通過(guò)遙控實(shí)現(xiàn)，VQC裝置需對(duì)每臺(tái)變壓器提供三個(gè)遙控接點(diǎn)與變壓器有載調(diào)壓裝置連接，一個(gè)接點(diǎn)用于遙調(diào)升，一個(gè)接點(diǎn)用于遙調(diào)降，另一個(gè)用于急停。

四、接線識(shí)別

接線識(shí)別能力的高低對(duì)VQC的實(shí)用化至關(guān)重要。接線識(shí)別包括允許狀態(tài)識(shí)別和運(yùn)行方式識(shí)別。

1.運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別

對(duì)于雙卷變的變電站，當(dāng)高壓側(cè)和低壓側(cè)與母線均有連通時(shí)為變壓器“運(yùn)行”狀態(tài)，當(dāng)高壓側(cè)或低壓側(cè)與母線無(wú)連通時(shí)為變壓器“停運(yùn)”狀態(tài)。對(duì)于三卷變的變電站，當(dāng)中壓側(cè)或低壓側(cè)與母線有連通時(shí)為變壓器“運(yùn)行”狀態(tài)，當(dāng)中壓測(cè)和低壓側(cè)與母線均無(wú)連通時(shí)為變壓器“停運(yùn)”狀態(tài)。

2.運(yùn)行方式識(shí)別

根據(jù)變電站內(nèi)主變高中低壓三側(cè)的開關(guān)、高中低壓母線母聯(lián)開關(guān)的狀態(tài)判斷主變的運(yùn)行方式。正常運(yùn)行方式包括：高壓側(cè)并列、分裂運(yùn)行，中壓側(cè)并列、分裂運(yùn)行，低壓側(cè)并列、分裂運(yùn)行；考慮了某一段母線退出運(yùn)行或通過(guò)母聯(lián)由另一主變供電的特殊方式。主變分裂母線之間有連通時(shí)為變壓器“并聯(lián)”運(yùn)行方式，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線之間無(wú)連通時(shí)為變壓器“獨(dú)立”運(yùn)行方式。對(duì)于三卷變的變電站，當(dāng)中壓側(cè)或低壓側(cè)母線之間有連通時(shí)為變壓器“并聯(lián)”運(yùn)行方式，當(dāng)中壓側(cè)和低壓側(cè)母線之間均無(wú)連通時(shí)為變壓器“獨(dú)立”運(yùn)行方式。

當(dāng)一個(gè)變電站有兩臺(tái)變壓器時(shí)，除了分列和并列以外，還有一種運(yùn)行方式是一臺(tái)主變帶兩段母線。如果是兩臺(tái)三繞組的變壓器，并列進(jìn)行又分為三側(cè)完全并列、高中壓兩側(cè)并列和高低壓兩側(cè)并列。有些VQC裝置僅僅把低壓側(cè)分段母聯(lián)開關(guān)是否在合位作為判斷兩臺(tái)主變是否并列的充分條件，這是不科學(xué)的。當(dāng)主變高中壓兩側(cè)并列，而低壓側(cè)分列運(yùn)行時(shí)，此時(shí)VQC裝置回誤認(rèn)為兩臺(tái)變壓器是分列運(yùn)行，分接頭可同步調(diào)整，這便導(dǎo)致兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器錯(cuò)擋。正確的方法應(yīng)當(dāng)是分別判斷中壓側(cè)、低壓側(cè)是否并列，如果有一側(cè)并列，即認(rèn)為是并列；分別母聯(lián)開關(guān)在合位僅僅是并列的必要條件，判斷并列的充分必要條件是同一電壓等級(jí)的兩臺(tái)主變總開關(guān)和分段母段開關(guān)都在合位。

五、自閉鎖

閉鎖問題是指VQC裝置在檢測(cè)并判斷在變電所或系統(tǒng)異常以及裝置本身出現(xiàn)異常的情況下，能及時(shí)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)，它也是VQC裝置能否投運(yùn)的最大問題。如果VQC裝置沒有完善的閉鎖系統(tǒng)或閉鎖速度達(dá)不到運(yùn)行要求時(shí)，就會(huì)對(duì)變電所的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。VQC對(duì)于閉鎖速度有很高要求。電容器保護(hù)動(dòng)作、主變滑擋、PT斷線等情況，均要求VQC及時(shí)響應(yīng)，快速閉鎖。例如電容器保護(hù)跳閘，若VQC不能及時(shí)閉鎖，短時(shí)內(nèi)使其開關(guān)再次合閘，則可能發(fā)生電容器帶電荷合閘而爆炸，后果嚴(yán)重。對(duì)于復(fù)雜繁瑣的VQC控制策略，即要求可靠閉鎖，又要求快速閉鎖。

六、人機(jī)界面

VQC的人機(jī)界面對(duì)運(yùn)行和管理人員十分重要。VQC的人機(jī)界面不友好或不完善，則可能造成使用不方便或不當(dāng)。一般來(lái)說(shuō)，VQC人機(jī)界面應(yīng)滿足以下要求：

1.參數(shù)設(shè)置方便，對(duì)用戶開放的參數(shù)要足夠充分和全面。有關(guān)部門對(duì)變電所電壓/無(wú)功的考核常常會(huì)有新的要求，有時(shí)甚至對(duì)峰谷時(shí)段的定義都會(huì)有變化。如果VQC參數(shù)不能方便設(shè)置，則會(huì)使用戶都感到麻煩。

2.閉鎖條件應(yīng)能在人機(jī)界面中反映出來(lái)。VQC是一項(xiàng)涉及面頗廣的自動(dòng)化裝置，變電所的許多異常和變化都會(huì)引起它的閉鎖。如果VQC的閉鎖情況和閉鎖原因不能在人機(jī)界面上反映出來(lái)，則會(huì)使用戶對(duì)它的閉鎖分析變得十分困難。

七、遠(yuǎn)程維護(hù)

目前，許多變電站都是無(wú)人值班變電站，或變電站無(wú)專門運(yùn)行維護(hù)人員。VQC的運(yùn)行參數(shù)并不是一成不變的，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的變化、變電站運(yùn)行設(shè)備增減，VQC運(yùn)行參數(shù)也要隨之改變。另外，有些閉鎖是只能夠人工解除的，閉鎖發(fā)生后，即使系統(tǒng)正常，VQC閉鎖仍然存在，這時(shí)只能通過(guò)人工操作才能解除閉鎖。如果VQC設(shè)備不能提供遠(yuǎn)程維護(hù)功能，當(dāng)更改參數(shù)或人工解除閉鎖時(shí)，只能派人到現(xiàn)場(chǎng)工作。

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