小負(fù)荷下提高電壓合格率的方法

錢 國，施 勇

（國網(wǎng)上海市電力公司 崇明供電公司，上海 202150）

1 電壓合格率過低的起因

隨著上海市電力公司“大檢修”體系的建設(shè)，通過對配電網(wǎng)實(shí)施技術(shù)改造、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、精細(xì)化運(yùn)維、運(yùn)營效能監(jiān)控和網(wǎng)格化搶修管控等一系列舉措，全面提升了配電網(wǎng)精益化管理水平，而崇明供電公司正在緊緊圍繞建設(shè)崇明現(xiàn)代化生態(tài)島藍(lán)圖，抓緊落實(shí)配電網(wǎng)精益化管理的各項(xiàng)措施、排查隱患和提高電能質(zhì)量。

35kV前衛(wèi)變電站是個(gè)生態(tài)變電站。在上海市電力公司的部署下，2011年底崇明電網(wǎng)投入東方電子DF8003智能電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)，使變電站信息自動(dòng)化水平躍上一個(gè)新臺階。從對數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）上升到對能源管理系統(tǒng)（EMS）的管理；從對數(shù)據(jù)采集與對一次開關(guān)的人為控制，上升到對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動(dòng)管理。電壓自動(dòng)控制（AVC）作為系統(tǒng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)在線管理的手段之一，也作為EMS的一部分，同時(shí)投入了運(yùn)行。

在變電站投運(yùn)之初，由于系統(tǒng)軟件設(shè)置與實(shí)際運(yùn)行工況沒有完全重合，為了確保電壓合格率，每天仍然要進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，主要表現(xiàn)在5個(gè)方面：一是上、下限的設(shè)置不合理，雖然自動(dòng)化人員積極輔助調(diào)控人員對電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)監(jiān)視，及時(shí)加以人工調(diào)節(jié)，但是運(yùn)行報(bào)表中的電壓合格率還是較低；二是一次電氣設(shè)備發(fā)生故障較多，如2011年11月3日，2號主變發(fā)生有載拒動(dòng)，1號電容器甲組機(jī)構(gòu)發(fā)生故障等問題；三是由于電纜出線，造成有功輕，導(dǎo)致容性占比高，cosφ變化無常，造成電容器投切次數(shù)過多等現(xiàn)象；四是個(gè)別站用電負(fù)荷由于晚上用電負(fù)荷輕，主變已調(diào)至最小檔位，導(dǎo)致母線電壓越上限時(shí)無可調(diào)設(shè)備；五是個(gè)別站主變?nèi)萘坑邢?，在?fù)荷突變時(shí)瞬間越上下限的狀況很嚴(yán)重。

2 尋找電壓合格率過低的主因

經(jīng)過尋找問題的主要原因和排查設(shè)備隱患，在調(diào)控中心運(yùn)方人員的支持下，通過改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，解決了一些現(xiàn)場運(yùn)行問題或?qū)栴}的影響程度減至最輕，但是前衛(wèi)站10kV二段電壓合格率時(shí)常過低問題，仍沒有得到很好解決。經(jīng)過核對實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)，表明數(shù)據(jù)采集和傳輸都正常。

在打開前衛(wèi)變電站一次接線畫面，查看2012年11月24日電壓實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓曲線存在不合格時(shí)段，參見圖1至圖3。

圖3 10kV二段Ⅱ母線有功曲線

圖1為目前35kV前衛(wèi)站10kV二段母線運(yùn)行接線圖；圖2為2012年11月24日前衛(wèi)站10 kV二段Ⅱ母線電壓曲線，操作上限為10.7kV，下限為10.0kV；圖3為2012年11月24日2號主變10kV二段Ⅱ母線有功曲線。由3張圖可以看出，2012年11月24日二段母線電壓在8：00～10：00時(shí)段，有近一半時(shí)間電壓不合格。10：00以后，母線電壓在合格范圍內(nèi)運(yùn)行，而且主變負(fù)荷曲線與實(shí)際負(fù)荷變化相吻合，但2號主變有載沒有動(dòng)作，II母電容器也沒有投切，這種狀況幾何每周都要發(fā)生。

為此，分析了當(dāng)天AVC及全網(wǎng)的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)AVC采用的是集中控制方式，當(dāng)天AVC運(yùn)行正常，但其他變電站沒有類似狀況發(fā)生；查看現(xiàn)場信息參數(shù)表，與其他變電站的設(shè)置一致；當(dāng)日現(xiàn)場主變沒有發(fā)出一次、二次的保護(hù)故障信息；AVC沒有對2號主變進(jìn)行過有載調(diào)節(jié)與電容器投切，說明電壓不合格沒有為系統(tǒng)調(diào)節(jié)創(chuàng)造條件。

分析認(rèn)為，只要主變不發(fā)生故障信號，遙測數(shù)據(jù)一越下限，AVC就應(yīng)通過SCADA系統(tǒng)對主變有載調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，或?qū)﹄娙萜鬟M(jìn)行分組投切，可當(dāng)時(shí)為何都沒有相關(guān)操作呢？進(jìn)一步對動(dòng)作要求分析：

1）分段母線電壓低于動(dòng)作閥值 AVC動(dòng)作的閥值電壓為10.05kV，軟件動(dòng)作設(shè)定5min為1個(gè)時(shí)間周期，只要5min內(nèi)3點(diǎn)全不合格，AVC動(dòng)作，這是動(dòng)作的必要與充分條件。

2）主變相關(guān)設(shè)備運(yùn)行正常 主變二側(cè)開關(guān)，主變保護(hù)信號，有載回路無異常信號發(fā)生，確保了保證動(dòng)作的充分條件。

3）通道運(yùn)行正常 當(dāng)日通道路無異常信號出現(xiàn)，是保證動(dòng)作的充分條件。

從10kV二段Ⅱ母線電壓曲線來看，在當(dāng)日的8：00～10：00時(shí)段，調(diào)整電壓不越下限的主因以及傳輸通道、主變保護(hù)正常的次因操作條件是完全具備的。

3 分析電壓合格率過低的原因

仔細(xì)核對2臺主變的運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2號主變與1號主變不同的是，遙測數(shù)據(jù)中2號主變有功為4.9kW，且長時(shí)間不變。這是因?yàn)榍靶l(wèi)站的主要負(fù)荷提供給生態(tài)示范區(qū)，工業(yè)用電時(shí)常在22：00開始。白天工業(yè)負(fù)荷幾何為零，只有景區(qū)內(nèi)的餐飲服務(wù)業(yè)客戶用電，所以負(fù)荷低也較為穩(wěn)定。晚上與白天負(fù)荷之比，接近數(shù)倍。進(jìn)一步查證，發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)一致，但兩臺主變負(fù)荷不平衡，即2號主變負(fù)荷為490kW，長時(shí)間不變；1號主變負(fù)荷在1 500kW以上，且負(fù)荷不斷在刷新。

為此提出能不能割接一部分負(fù)荷到2號主變的方案，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特殊，涉及電網(wǎng)運(yùn)行方式，割接負(fù)荷困難，運(yùn)方不能采用這個(gè)建議。

數(shù)據(jù)長時(shí)間不變，在SCADA系統(tǒng)認(rèn)為是死數(shù)，死數(shù)相關(guān)的設(shè)備定義為非正常狀態(tài)，AVC是閉環(huán)運(yùn)行的，為了保證AVC可靠運(yùn)行，對環(huán)境要求非常苛刻，只要有1個(gè)因素不具備，系統(tǒng)就會自動(dòng)閉鎖有關(guān)操作。通過多次研究發(fā)現(xiàn)，AVC的大量數(shù)據(jù)來自SCADA，SCADA上一旦產(chǎn)生“死數(shù)”，就會發(fā)出數(shù)據(jù)“非法”提示。AVC模塊與SCADA模塊本身就是EMS的一部分，其關(guān)系圖如圖4所示。

從圖4可以看出，在EMS系統(tǒng)中，AVC是建于SCADA系統(tǒng)之上的1個(gè)模塊。數(shù)據(jù)主要依賴SCADA中Svr數(shù)據(jù)庫。當(dāng)AVC所用數(shù)據(jù)在SCADA數(shù)據(jù)確定為異常時(shí)，AVC就將該數(shù)據(jù)的相關(guān)設(shè)備操作封鎖。也就是說，當(dāng)確認(rèn)某廠站所有、或部分遙測為“死數(shù)”時(shí)，可作為判斷站內(nèi)交換系統(tǒng)、站內(nèi)工作模塊、上行通道等工作狀態(tài)的輔助依據(jù)。

“死數(shù)”定義為：數(shù)據(jù)在某段設(shè)定時(shí)間不變化，經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)識別后，發(fā)出告警信息，提示有關(guān)人員。當(dāng)AVC收到“死數(shù)”提示后，封鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)的對應(yīng)操作，這是確保設(shè)備正常工作的一個(gè)手段。對AVC來說，除了對10kV母線電壓反應(yīng)敏感外，對現(xiàn)場故障信號也很敏感，可起到防誤動(dòng)的作用。

在實(shí)際運(yùn)用中，AVC只關(guān)心電壓是否合格，對主變和母線負(fù)荷大小，不作為關(guān)心的選項(xiàng)。只要不是模塊及以上所述參數(shù)的異常，AVC可以照動(dòng)不誤。對主變模塊AVC選擇了I、P、Q作為參考信息，所有信息是邏輯“或”條件，一有異常，告警就會發(fā)出，并封鎖相關(guān)操作。

4 解決電壓合格率過低的方法

從發(fā)現(xiàn)電壓合格率過低現(xiàn)象，尋找主要原因和排除隱患，到深入分析癥結(jié)所在，得出只要重新命名相關(guān)參數(shù)的死數(shù)定值時(shí)間，改變P、Q二項(xiàng)參數(shù)，對系統(tǒng)的診斷是沒有影響的。因?yàn)镮、cosφ依然可以作為判別條件。經(jīng)過反復(fù)論證，并與廠方進(jìn)行溝通，并報(bào)調(diào)控中心批準(zhǔn)，在SCADA參數(shù)表中，把P、Q的“死數(shù)”診斷時(shí)間，由600改為0。修改后，電壓合格率大為改觀。

對于修改“死數(shù)”診斷時(shí)間后的1個(gè)月中，偶爾出現(xiàn)電壓合格率低的現(xiàn)象，是因?yàn)樵陔妷汉细衤实偷臅r(shí)段之前，無功功率占比大，母線電壓有尖峰出現(xiàn)，導(dǎo)致AVC對電容器進(jìn)行操作，形成母線電壓突變，10min后有載反方向操作，電壓趨于正常。這種現(xiàn)象大多發(fā)生在4：00以前。為此，將無功監(jiān)測分成0：00～4.00和4.00～24.00兩個(gè)時(shí)段，并賦于不同的無功功率限值。

5 結(jié)語

經(jīng)過對“死數(shù)”與時(shí)段的重新設(shè)定，現(xiàn)在前衛(wèi)站10kV電壓合格率，由原先低于99.00%，到目前幾何天天100%。當(dāng)然，對2號主變的運(yùn)行狀況還要多一分關(guān)注，以防發(fā)生其他意外。建議相關(guān)部門結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行狀況，合理分配主變負(fù)荷；新系統(tǒng)投運(yùn)要加強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng)用培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)；軟件供貨商要跟蹤新系統(tǒng)運(yùn)行狀況，多提供些特殊調(diào)節(jié)手段；自動(dòng)化人員要熟悉新系統(tǒng)、掌握新系統(tǒng)和用好新系統(tǒng)。

電壓合格率低的問題解決，得益于崇明供電公司領(lǐng)導(dǎo)及調(diào)控中心的大力支持，在此表示感謝；同時(shí)也感謝東方電子廠家的大力協(xié)助；感謝單位同事的幫助和指導(dǎo)。