基于調(diào)度自動化系統(tǒng)的無功優(yōu)化實(shí)用探討

【摘要】電力企業(yè)在提高電力質(zhì)量的同時還應(yīng)提高配電效率。尤其是在廠網(wǎng)和電網(wǎng)分開之后，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度管理中出現(xiàn)了很多問題，在正常運(yùn)行條件下對如何提高電壓質(zhì)量和電能質(zhì)量以及降低網(wǎng)損等已經(jīng)成為了電力企業(yè)的首要工作。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；調(diào)度自動化；無功優(yōu)化

一、前言

當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)無功功率的最優(yōu)控制為在電網(wǎng)公司中的無功優(yōu)化（RPO），它能夠有效提高運(yùn)行電壓的質(zhì)量。無功優(yōu)化系統(tǒng)的建立，要根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度自動化平臺（SCADA）的運(yùn)行狀況來設(shè)定，以降低網(wǎng)損和有效提高電壓運(yùn)行質(zhì)量作為根本目標(biāo)。為了使無功優(yōu)化系統(tǒng)更好的滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行需求，筆者在從無功優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制手段、設(shè)備動作等方面，對其可行性進(jìn)行了分析與研究。結(jié)合某地區(qū)232節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)的實(shí)際情況，針對性的采取原對偶內(nèi)點(diǎn)方式對電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，結(jié)果顯示：這一無功優(yōu)化措施在一定程度上降低了網(wǎng)損，對提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性都有重要意義。

二、無功優(yōu)化系統(tǒng)的有效方案

無功優(yōu)化能實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)功率的最優(yōu)控制，無功優(yōu)化的核心目標(biāo)在于提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量和效率，通過有效降低電網(wǎng)的網(wǎng)損，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。從電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀而言，無功優(yōu)化系統(tǒng)不僅存在架構(gòu)上的故障，而且未明確設(shè)備調(diào)節(jié)的原則性問題。為切實(shí)滿足電力系統(tǒng)對無功優(yōu)化系統(tǒng)的需求，下面就無功優(yōu)化系統(tǒng)在電力系統(tǒng)應(yīng)用過程中，存在和出現(xiàn)過的各項(xiàng)問題進(jìn)行總結(jié)和分析，以期制定出科學(xué)合理的解決方案，避免類似問題出現(xiàn)，更好的完善電力系統(tǒng)，提高電力運(yùn)行質(zhì)量。

2.1無功優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)

在計算電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化之前，工作人員應(yīng)該首先調(diào)用SCADA 數(shù)據(jù)庫中的實(shí)際數(shù)據(jù)和網(wǎng)架基礎(chǔ)數(shù)值，通過對數(shù)據(jù)的采集和處理，再根據(jù)相應(yīng)的格式要求把數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)，然后再傳送至RPO中的SQL數(shù)據(jù)庫內(nèi)部，在RPO完全計算完畢以后，最后才可以獲得優(yōu)化完以后的新數(shù)據(jù)，并且可以更加明確設(shè)備的優(yōu)化控制運(yùn)行方案，這樣有助于調(diào)度員更清楚的了解電力運(yùn)行情況，操作更為簡單和快捷。

2.2運(yùn)行電壓越限了檢測模塊

作為無功優(yōu)化系統(tǒng)中最基本和關(guān)鍵的控制模塊，運(yùn)行電壓越限了檢測模塊是分析和判斷節(jié)點(diǎn)電壓越界與否的關(guān)鍵，也是無功優(yōu)化系統(tǒng)計算的前提。當(dāng)無電壓越界的情況下，電力系統(tǒng)是否進(jìn)行無功優(yōu)化，要在充分考慮優(yōu)化的安全經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ)上確定，若無功優(yōu)化裝置費(fèi)用高于RPO系統(tǒng)的降損效益，則此時進(jìn)行無功優(yōu)化其意義就不大了；反之若能產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益的情況下，可以考慮進(jìn)行優(yōu)化控制。當(dāng)然對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整也不能過于頻繁，這在一定程度上會影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時還會縮減裝置設(shè)備的使用壽命。

2.3無功優(yōu)化以及控制命令的形成模塊

在電力電網(wǎng)RPO系統(tǒng)中，其主要的功能模塊當(dāng)屬無功優(yōu)化模塊，通過對其實(shí)時狀態(tài)的采集與分析，可估算出其初始運(yùn)行狀態(tài)。依次進(jìn)行事件性啟動、周期性啟動以及調(diào)度員的人工啟動，最后運(yùn)用科學(xué)的無功優(yōu)化進(jìn)行計算和分析，然后制定出一套科學(xué)合理的電力系統(tǒng)的優(yōu)化控制方案，運(yùn)用全面開環(huán)或者閉環(huán)的控制方案。通過無功優(yōu)化模塊的計算和分析，對電力系統(tǒng)發(fā)出控制性命令，這主要包括：變電站中有載主變分接頭的檔位數(shù)值；電力系統(tǒng)發(fā)電廠的高壓母線端電壓數(shù)值；電容器設(shè)備的投切組數(shù)等。確保電壓運(yùn)行符合要求是電力系統(tǒng)中無功優(yōu)化的最終目標(biāo)，并且要求合格率要不小于96%，這樣才可以更好地保證供電運(yùn)行的安全穩(wěn)定，確保供電質(zhì)量。

三、無功優(yōu)化的概念和作用

無功優(yōu)化是指在滿足電力運(yùn)行條件的前提下，盡可能使用和投入最少的無功功率和無功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)電力電壓質(zhì)量、系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的最優(yōu)化，降低電網(wǎng)運(yùn)行網(wǎng)損和電力成本。在實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，無功電壓優(yōu)化分為兩大塊：即規(guī)劃優(yōu)化和運(yùn)行控制優(yōu)化。規(guī)劃優(yōu)化是指通過對無功補(bǔ)償設(shè)備容量、運(yùn)行方式、安裝質(zhì)量等的優(yōu)化，來達(dá)到降低投資成本和網(wǎng)損的目的。運(yùn)行控制優(yōu)化，指的是在已經(jīng)具備無功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)上，按照系統(tǒng)運(yùn)行中的潮流、負(fù)荷以及電壓波動，對無功補(bǔ)償設(shè)備的頭切及主變壓器分接頭的檔位進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，促使潮流分布更合理、有效控制電力運(yùn)行電壓和網(wǎng)損，實(shí)現(xiàn)合理控制運(yùn)行成本的目的。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，無功優(yōu)化（RPO）則是可以確保系統(tǒng)安全且經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的主要方式，并且還可以明顯提高電壓運(yùn)行質(zhì)量以及有效減小電力系統(tǒng)網(wǎng)損情況。加強(qiáng)對無功優(yōu)化運(yùn)行方式的分析研究，不僅能完善電力電壓運(yùn)行的理論知識，同時也是對其在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用價值的檢驗(yàn)。通過分析，無功優(yōu)化的可行性和超強(qiáng)應(yīng)用行得到認(rèn)可。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，衡量電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是電壓，由此可知，電壓質(zhì)量的高低直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與安全性，是保障電力運(yùn)行質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵因素。若電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓波動較大時，一方面會對廣大用戶的電器設(shè)備使用造成直接影響，另一方面，電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定性方面也會受到很大威脅，甚至還可能會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的癱瘓，產(chǎn)生非常嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。因此現(xiàn)階段電力系統(tǒng)中的電壓無功優(yōu)化，尤其是區(qū)域電壓的無功優(yōu)化，需要更為重視和運(yùn)用。

四、實(shí)現(xiàn)RPO系統(tǒng)

4.1關(guān)于系統(tǒng)控制方式的分析

電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中包括閉環(huán)控制和開環(huán)控制兩種主要的運(yùn)行方式。電力系統(tǒng)開環(huán)控制的前提之下，系統(tǒng)提供了與之相對應(yīng)的方案，供調(diào)度人員分析和參考，調(diào)度工作人員可以對調(diào)度運(yùn)行各方面成功的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行參考，在方案優(yōu)化的基礎(chǔ)上做出合理的人工調(diào)整，整個運(yùn)行的過程均需要調(diào)度工作人員進(jìn)行人工的操作。開環(huán)運(yùn)行一段時間之后，若電力系統(tǒng)運(yùn)行比較正常，則可以轉(zhuǎn)入至閉環(huán)運(yùn)行。優(yōu)化方案制定完成后，調(diào)度工作人員可對SCADA相關(guān)執(zhí)行命令進(jìn)行直接下達(dá)，且整個過程都不需要調(diào)度人員進(jìn)行干涉。

4.2變量處理和算法選擇

本文當(dāng)中，離散變量被當(dāng)作連續(xù)變量進(jìn)行相應(yīng)的處理，電力系統(tǒng)在獲得優(yōu)化之后得到的結(jié)果能夠與規(guī)整接近，再轉(zhuǎn)換成成分接頭的檔位，按照優(yōu)化最終得出的無功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償容量對相關(guān)電容器的投切組數(shù)進(jìn)行計算。

4.3運(yùn)行設(shè)備動作次序相關(guān)方案

從本質(zhì)上分析，調(diào)節(jié)變壓器變設(shè)備比優(yōu)化無功以及動作無功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化無功是不同的，因?yàn)樽儔浩飨嚓P(guān)裝置分接開關(guān)的改變并不能產(chǎn)生無功，只是將無功功率缺額轉(zhuǎn)移至另外的電網(wǎng)上，如此才能夠?qū)o功分布的情況進(jìn)行變更，因而在無功缺乏條件下對變壓器的有載分接頭進(jìn)行調(diào)整，有可能造成主電網(wǎng)的運(yùn)行電壓下降嚴(yán)重甚至可能造成電壓的癱瘓。因此電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中電壓過低且無功不足的情況下，必須投入無功功率的電源，再進(jìn)一步對變壓器相關(guān)裝置分接頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。

五、結(jié)束語

將電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的有效提高以及網(wǎng)損的有效減小作為最終目標(biāo)，建立一個相對來說較為完整、科學(xué)的無功優(yōu)化的制度，且與實(shí)際無功優(yōu)化的系統(tǒng)要求相結(jié)合，就電力系統(tǒng)的應(yīng)用層面來對控制方案與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及設(shè)備動作的各項(xiàng)處理措施進(jìn)行分析和研究；根據(jù)最初優(yōu)化方案對無功優(yōu)化問題做出處理，通過電力系統(tǒng)中電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化結(jié)果可以看出，電網(wǎng)電壓能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的提高且可以有效減小網(wǎng)損。