配網無功電壓實時優(yōu)化集中控制策略研究

謝偉倫,薛峰,李世亨,祖凱濤,陳翠萍

廣東電網責任有限公司東莞供電局

配網無功電壓實時優(yōu)化集中控制策略研究

謝偉倫,薛峰,李世亨,祖凱濤,陳翠萍

廣東電網責任有限公司東莞供電局

電網運行的安全、經濟、穩(wěn)定是電力企業(yè)研究的重點內容，電壓質量的穩(wěn)定對于用電設備的質量穩(wěn)定有著重要的作用，電力系統(tǒng)實現(xiàn)無功電壓集中化控制是目前的研究熱點，實現(xiàn)無功電壓的優(yōu)化控制，是保障電網運行水平穩(wěn)定安全的前提。本文從無功電壓的控制現(xiàn)狀進行分析，探討集中控制技術方案，并對無功電壓的優(yōu)化集中控制策略進行優(yōu)化。

無功電壓；集中控制；優(yōu)化策略

隨著現(xiàn)代化工農業(yè)的發(fā)展，人們生活水平和質量的不斷提高，對電力行業(yè)的電力質量要求也就越來越高。電力企業(yè)在供電中，電壓忽高忽低，甚至偏離正常值范圍都會直接影響用電設備的質量；輸電和配電過程中無功電壓的不平衡，就會導致輸電線路中變壓器節(jié)點網絡的運行出現(xiàn)大量電能損失，因此，保證電網運行的正常并實現(xiàn)終端用戶用電需求，就需要維持無功電壓的功率平衡。

一、配網無功電壓控制現(xiàn)狀

近年來，電網有關科研人員不斷重視無功電壓的控制的自動化技術，并對電力系統(tǒng)的電壓無功優(yōu)化予以高度評價，通過控制變量的調節(jié)和改變，在電壓幅值和相角等狀態(tài)變量控制中，根據(jù)系統(tǒng)功率守恒原則，實現(xiàn)電網網損最小，保障電能質量要求和安全指標，這就是電壓無功優(yōu)化的主題思想，被認為是最優(yōu)潮流。

在國內外的電網企業(yè)研究中，無功電壓優(yōu)化控制技術已經從理論探索轉為具體實踐，并且取得了一定的成效。我國在無功電壓優(yōu)化控制上也逐漸展開了研究，有些地區(qū)已經有展開了無功電壓優(yōu)化的控制建設，如華北電網、東北電網等，大部分電網的無功電壓控制采用的方式主要是分散調整，利用系統(tǒng)狀態(tài)進行分析和計算，直接在變電站進行無功電壓的控制。而在變電站實施無功電壓控制的過程中，例如會出現(xiàn)變壓器并列調壓、無功倒送、分接頭和電容器動作次數(shù)過于頻繁缺乏協(xié)調、控制目標沒有以無功為目標等，而且變電站電壓控制難以保證全網的優(yōu)化控制，對于自動化控制也較難實現(xiàn)，不利于最佳控制方案的確定。

二、配網無功電壓集中控制的技術方案

隨著配網SCADA系統(tǒng)的逐漸完善和技術成熟，在進行遠距離的數(shù)據(jù)、信息管控中具有更高的準確性和可靠性，并可以在線實現(xiàn)狀態(tài)評估和負荷預測等，也為該系統(tǒng)在電壓無功優(yōu)化控制系統(tǒng)中的應用奠定了基礎。下面就本市電網進行無功電壓實時集中控制的技術方案進行分析。

（一）信息數(shù)據(jù)采集

無功優(yōu)化的快速計算在“內存數(shù)據(jù)庫技術”的支持下成為可能，信息數(shù)據(jù)采集之后的存儲不在硬盤，而以內存互交形式存在，這樣可以有效保證硬盤的使用期限。針對不同的數(shù)據(jù)信息類型，采用不同的傳輸協(xié)議，采用“多線程技術”保證實時監(jiān)測的效果。

（二）信息數(shù)據(jù)處理

首先，將SCADA數(shù)據(jù)庫讀取，保證各節(jié)點數(shù)據(jù)能有效并完整的錄入集中控制系統(tǒng)，與此同時，要設置每個數(shù)據(jù)的上下限值，用以判斷數(shù)據(jù)的合理性，防止不合理數(shù)據(jù)也具有有效性；其次，數(shù)據(jù)的積累需要較長的時間，數(shù)據(jù)庫要保證資源的共享；最后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)利用已有的數(shù)據(jù)描述電網現(xiàn)狀，對單一的運行狀態(tài)進行遠距離控制標注，以便檢修。

（三）人機界面

主要是實現(xiàn)遙控以及遙調操作，交互狀態(tài)下對數(shù)據(jù)或者圖像進行處理。

（四）實時數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫應該能夠容納一切有關的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計記錄，而且不受限制，無論是采集過程還是人機界面上的數(shù)據(jù)操作，并且保證備份數(shù)據(jù)實時有效。

（五）系統(tǒng)網絡結構及其拓撲

在實時控制中，要充分考慮系統(tǒng)網絡結構的拓撲，SCADA系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化計算后，將各類控制指令傳達至工作站TOP3000，如變壓器分接開關調節(jié)指令、控制信息指令等，最后經由SCADA系統(tǒng)將各工作站的控制指令進行輸出執(zhí)行，完成一個信息單元，如此循環(huán)往復。

三、配網無功電壓實時優(yōu)化集中控制策略

拓撲結構是實現(xiàn)無功電壓優(yōu)化技術的重要部分，只有實現(xiàn)拓撲結構的完善，才能實現(xiàn)最優(yōu)潮流技術的應用，才能將電網系統(tǒng)的無功電壓控制在最小誤差范圍內，才能提高在線運行控制技術。在配網無功電壓實時集中控制的優(yōu)化策略上，要從以下幾個方面進行：

第一，網絡傳輸通道。為了保障計算機與網絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，保證系統(tǒng)硬盤的使用時限，防止過早損壞，就要充分利用“內存數(shù)據(jù)庫技術”實現(xiàn)數(shù)據(jù)存取。為保證計算機系統(tǒng)運行穩(wěn)定，在進行實時監(jiān)測和控制時要結合實際需要來增減定時器的數(shù)量，就要加強“多線程技術”的使用，保證在多個數(shù)據(jù)和信息的傳輸中網絡傳輸通道的暢通，保證信息和數(shù)據(jù)之間不會發(fā)生干擾，能夠滿足各種不同傳輸協(xié)議下的數(shù)據(jù)類型，保證多項指令能在無功優(yōu)化系統(tǒng)下同時完成。另外，還要加強傳輸數(shù)據(jù)的“回?！?，保證發(fā)出的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)的傳輸準確無誤。

第二，現(xiàn)場技術設備。在無功電壓實時優(yōu)化集中控制中，技術設備主要是指變壓器，變壓器的質量維護和管理需要進行實時更新，保證變壓器能靈活使用及其變壓過程中的可靠性，對于數(shù)據(jù)信息的傳輸必須準確、完整。在變壓器器系統(tǒng)的操作設置中，需要同時兼?zhèn)渥詣踊褪謩踊烧{整設計，使其操作控制更加全面。

第三，SCADA系統(tǒng)調度。SCADA系統(tǒng)的作用機制要進行全面掌握，保證其數(shù)據(jù)傳輸和安全控制性能能充分發(fā)揮，保證“接口軟件”性能穩(wěn)定，便于無功系統(tǒng)優(yōu)化，通過調度SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸信息，實現(xiàn)多項指令的同時執(zhí)行，使系統(tǒng)實現(xiàn)更加全面的實時控制。

第四，優(yōu)化無功電壓運行管理。在SCADA系統(tǒng)的建立和使用上，各網店、站點以及廠點要進行統(tǒng)一規(guī)劃管理，保證配網無功電壓實時優(yōu)化集中控制系統(tǒng)具有可調節(jié)性和可控性，并制定無功電壓綜合控制相關的管理規(guī)則和制度，規(guī)范無功優(yōu)化控制技術。在控制權限上要進行級別劃分控制，保證用戶應有權限，另外，手動控制操作要在優(yōu)化系統(tǒng)暫停后進行。

結束語

隨著人們對電力系統(tǒng)認知和需求的加深，電能質量受到廣泛關注，為了給用戶提供更加穩(wěn)定和高質量的電力，防止不穩(wěn)定的高電壓、低電壓導致變電設備的輸送能力降低以及電能功率損失，實現(xiàn)電壓的無功優(yōu)化，保證電網無功功率正常運行，避免無功功率在傳輸線路中壓降增大、電能質量降低等不良影響，就壓保證無功功率在電網中合理分配，并實現(xiàn)電能質量的優(yōu)化。因此，實現(xiàn)配網無功電壓的實時優(yōu)化集中控制對我國電網發(fā)展建設具有重要的指導性意義。

[1]伍小兵.地區(qū)電網無功電壓優(yōu)化集中控制系統(tǒng)研究[D].2013.

[2]杜濤,陳偉,龍偉.區(qū)域電網無功優(yōu)化集中控制系統(tǒng)應用探討[J].電工技術,2011,(12)

[3]寧愛華.區(qū)域網無功電壓優(yōu)化集中控制技術及其有效性評價[J].中國電力教育,2013,(33)

[4]鄭晶晶,楊勇,王維洲.地區(qū)電網無功電壓優(yōu)化運行集中控制系統(tǒng)[J].電網與清潔能源,2011,27(6)