提高變電站10kV母線電壓合格率措施研究

曹林　郭勇

摘要：由于絕大部分10kV配電變壓器不能在線調(diào)壓，為固定變比模式運行，因此當(dāng)變電站10kV母線電壓出現(xiàn)偏差時，將直接影響關(guān)系用戶電壓質(zhì)量，如何提高變電站的10kV母線電壓合格率十分必要。文章通過對實際工作當(dāng)中控制變電站母線電壓過程中存在的問題進行研究，提出了提高變電站10kV母線電壓的可行措施。

關(guān)鍵詞：變電站；10kV母線電壓；AVC；合格率；配電變壓器 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2017）02-0033-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.015

近年來，隨著用戶對電力需求的增長，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。尤其是隨著負荷的增長，家用電器負荷的增大，電網(wǎng)電壓也隨著負荷起伏變化差異越來越大，高峰時段電壓下降，低谷時期電壓升高，應(yīng)對此種狀況電力部門需要不斷對電網(wǎng)電壓進行相應(yīng)調(diào)節(jié)。而目前變電站內(nèi)高壓等級主變壓器在線有載調(diào)壓功能均基本均已具備，電網(wǎng)運行人員可根據(jù)電壓的變化情況實時調(diào)節(jié)主變檔位，達到改善電壓質(zhì)量的目的。隨著變電站自動化技術(shù)飛速發(fā)展，很多變電站還投入運用了AVC電壓無功自動調(diào)節(jié)裝置，更一步地為提高變電站母線電壓質(zhì)量提供了手段。但在實際運用當(dāng)中，無論是人工監(jiān)盤或者AVC自動調(diào)節(jié)方都還存在許多的問題。本文通過對這些問題進行逐一分析，提出可行的措施以促進變電站母線的電壓合格率提升。

1 AVC自動調(diào)節(jié)方式存在的問題

我公司于2013年即投入了AVC自動調(diào)節(jié)裝置，主要是針對電壓及無功兩個因素來進行判別和控制，控制方法通常采用改變主變分接頭檔位和投切電容器組來改變系統(tǒng)的電壓和無功。分接頭調(diào)節(jié)和電容器投切對電壓和無功的影響如圖1所示：

根據(jù)電壓和無功的越限情況，將有載調(diào)壓的控制策略劃分為9個區(qū)域，在不同區(qū)域內(nèi)采取相應(yīng)的控制策略。具體的區(qū)域劃分及調(diào)節(jié)方法如圖2所示：

以圖2中，0區(qū)為無動作穩(wěn)定區(qū)，除此外其他8區(qū)為靈敏區(qū)間：分為電壓靈敏區(qū)間和無功靈敏區(qū)間，加入這個區(qū)間的目的是防止裝置頻繁地發(fā)出操作命令，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。以上看似十分合理但在實際運行中存在很多問題。

1.1 電壓采集誤差影響調(diào)節(jié)效果

一是AVC裝置采集的電壓值一般不在調(diào)度主站端顯示，到出現(xiàn)采集誤差后，往往不易發(fā)現(xiàn)，尤其是當(dāng)變電站電壓互感器及保護設(shè)備發(fā)生變更時，此差異擴大，造成實際電壓已發(fā)生越限，但AVC依舊沒有發(fā)生動作；二是AVC裝置往往只采集10kV母線電壓中某兩相線電壓作為判斷依據(jù)，對其他兩相線電壓不進行判斷，往往出現(xiàn)調(diào)度端某兩相線電壓已越線，但AVC裝置依舊不啟動的情況發(fā)生。

1.2 裝置故障時電壓質(zhì)量失去監(jiān)控

當(dāng)裝置運行后，由于具備自動調(diào)節(jié)電壓功能，當(dāng)值運行人員完全依賴該自動調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)裝置發(fā)生故障或者偶死機時，值班人員往往會忽略對電壓異常的處理而習(xí)慣于電壓自動調(diào)節(jié)來處理，從而導(dǎo)致電壓質(zhì)量失去監(jiān)控。

1.3 發(fā)生頻繁投切電容問題

按照裝置設(shè)計邏輯，當(dāng)投入電容后如果電壓過高就會自動降檔，而不會發(fā)生退電容的情況。由于此時降檔失敗造成電壓過高，過壓保護動作切除電容，而按照該裝置邏輯只要電壓不超過[電壓上限-偏移值（約為0.1～0.2kV）]，當(dāng)系統(tǒng)無功大于電容容量超過50kVAR時，就投電容，因此當(dāng)系統(tǒng)電壓因退出電容下降過15分鐘左右后，滿足投自動投電容要求就投入電容。而投電容會造成系統(tǒng)電壓發(fā)生變化（升高），越過上限后造成過壓保護動作。原本該裝置會采集保護動作信息從而閉鎖電容投入，此時顯然沒有采集到過壓保護動作的信息，從而發(fā)生頻繁投切的情況。

1.4 易發(fā)生頻繁自動調(diào)檔問題

當(dāng)AVC系統(tǒng)對電壓控制的上下限區(qū)間過小，由于AVC系統(tǒng)不具備對電壓趨勢的判別能力，只能機械地執(zhí)行邏輯設(shè)計命令，則極易發(fā)生頻繁調(diào)節(jié)主變檔位。在負荷較重情況下，往往對主變有載調(diào)壓開關(guān)造成損傷。

總結(jié)此種方式縣級調(diào)度作為工作站，變電站只提供一路104規(guī)約傳輸給地調(diào)，滿足了EMS能量管理系統(tǒng)的需要，但對無人值守變電站的監(jiān)控依舊薄弱。

2 人工監(jiān)盤控制電壓的優(yōu)缺點

2.1 人工監(jiān)盤控制電壓的優(yōu)點

人工監(jiān)盤時可根據(jù)電壓變化趨勢更加靈活地掌握電壓調(diào)節(jié)的時機，減少不必要的頻繁調(diào)檔。當(dāng)發(fā)生電壓采集故障等問題時能及時發(fā)現(xiàn)并進行維護，因此也可取得較好的效果。

2.2 人工監(jiān)盤控制電壓的缺點

在傳統(tǒng)的人工監(jiān)盤方式下，因值班員責(zé)任心原因，特別是在夜間值班時監(jiān)盤效率下降，往往出現(xiàn)人工反應(yīng)滯后，甚至發(fā)生越限后未及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致電壓質(zhì)量下降。

3 控制變電站母線電壓的改進措施

3.1 提高電壓遙測采集的正確率

（1）針對AVC采集值和調(diào)度端采集值差異問題，采取的辦法為定期對兩個值和實際值進行比對，通過系數(shù)調(diào)整減少差異；（2）針對相電壓之間的差異問題，在排除線路負荷和對地電阻的平衡性問題后，則重點要解決采集設(shè)備差異的影響，將各相之間的誤差降低到合理范圍之內(nèi)即可；（3）同一變電站不分段運行的兩段10kV母線電壓遙測數(shù)據(jù)不一致，有的甚至偏差很大。由于涉及站內(nèi)綜合自動化設(shè)備問題原因一直未找到，導(dǎo)致調(diào)度員在監(jiān)測母線電壓時不知道以哪個電壓為準。針對這個問題，首先確定采集源為同一個電壓互感器，并對該電壓互感器的二次采集數(shù)據(jù)進行測量正常；其次通過調(diào)度數(shù)據(jù)庫點號確認兩段母線的電壓數(shù)據(jù)為不同的遙測量；最后再認真分析變電站二次圖紙，發(fā)現(xiàn)兩段母線電壓采集數(shù)據(jù)分別來自兩套采集裝置，當(dāng)10kV母線分段運行時則分別采集對應(yīng)電壓互感器數(shù)據(jù)，兩段二次電壓母線分開運行的，當(dāng)10kV并列運行即一臺電壓互感器運行時，兩段二次電壓母線并列，兩套采集電壓裝置則采集同一個二次電壓。由于兩套裝置均按照分段運行模式下的電壓互感器傳來的電壓數(shù)據(jù)進行系數(shù)調(diào)整的，而兩臺電壓互感器特性有差別，所以系數(shù)不一樣。所以當(dāng)并列運行時雖然采集的為同一電壓，但輸出和傳送至調(diào)度的數(shù)據(jù)不一樣。針對這個原因，對該套測控裝置設(shè)置了兩套系數(shù)，一套用于并列運行，另一套用于分段運行，解決了這個問題。圖3為微機PT測控裝置原理圖：

3.2 采取人工監(jiān)盤與AVC并用的方式

針對人工監(jiān)盤存在夜間效率下降，而完全采用AVC自動控制時又形成依賴的問題，采取人工監(jiān)盤和AVC并用的方式。方式如下：白天人工監(jiān)盤，夜間啟動AVC。此方法的應(yīng)用可通過設(shè)置AVC分時段進行調(diào)節(jié)功能，設(shè)置為晚22∶00至8∶00，為自動調(diào)節(jié)，其他時段不動作。人工監(jiān)盤時需要設(shè)置好上下限報警信息，發(fā)生報警立即進行手動調(diào)節(jié)主變檔位。應(yīng)用此措施即可達到提升電壓合格率，又可最大程度減少AVC自動控制裝置的不利影響。

3.3 增加AVC裝置狀態(tài)遠方監(jiān)視和控制

在調(diào)度自動化主畫面增加AVC遠程運行狀態(tài)顯示及軟壓板投退壓板。如圖4所示：

上半部分的告警信號，灰色表示正常，黑色表示異常，如果某一個信號顯示為黑色，值班人員需要進行關(guān)注。下半部分表示軟、硬壓板的投入狀態(tài)，黑色表示投入，灰色表示退出除此之外，在畫面右側(cè)有動作次數(shù)的統(tǒng)計和遙控操作對話框。

畫面左下方有裝置的壓板工作狀態(tài)，其中硬壓板分別對應(yīng)現(xiàn)場安裝的操作把手，如果顯示黑色，表示對應(yīng)的設(shè)備投入，如上圖，“設(shè)備硬壓板投入”為黑色，表示電壓無功裝置的“總投運”把手處于“投入”狀態(tài)，“1#電容器硬壓板投入”為灰色，表示1#電容器的把手處于“退出”狀態(tài)，電壓無功裝置不能控制此電容器。

“設(shè)備軟壓板投入”的設(shè)置是為了方便調(diào)度端能夠遠程對電壓無功裝置進行投入或者退出，當(dāng)“軟壓板投入”為黑色時，表示裝置可以工作，當(dāng)為灰色時，表示裝置退出，值班人員可以通過圖中右側(cè)的遙控對話框進行遙控操作。

3.4 變更AVC控制方式和區(qū)間

廠家往往盡可能地將設(shè)備功能擴大化，將AVC設(shè)成為電壓無功全自動調(diào)節(jié)，既要調(diào)節(jié)電壓，又要追求無功效果，最終導(dǎo)致判斷邏輯復(fù)雜，相互沖突，設(shè)備故障頻發(fā)。在實際運用中重點對電壓質(zhì)量進行調(diào)節(jié)，關(guān)閉無功調(diào)節(jié)，并將調(diào)節(jié)邏輯進行簡化，如圖5所示：

以上圖中，0區(qū)為無動作穩(wěn)定區(qū)，除此以外，其他2區(qū)為靈敏區(qū)間：均為電壓靈敏區(qū)間，當(dāng)超過電壓上限30s，則立即執(zhí)行降檔，不考慮電容因數(shù)。當(dāng)達到電壓下限后超過30s，則立即執(zhí)行升檔，不考慮電容因數(shù)，從而確保電壓質(zhì)量合格。

4 結(jié)語

本文首先分析了利用AVC電壓無功自動控制裝置及人工監(jiān)盤對提升電壓質(zhì)量的優(yōu)缺點，認為無論是單純利用AVC控制電壓還是只靠人工監(jiān)盤都不一定能達到好的效果。通過對實際存在的問題提出了相應(yīng)的解決辦法，并對一些技術(shù)難點問題提出自己的解決措施，在實際運用中取得了較好的效果，對今后如何提高變電站母線電壓質(zhì)量給出了一定的借鑒。

參考文獻

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作者簡介：曹林（1980-），男，江西都昌人，國網(wǎng)江西省電力公司德安縣供電分公司助理工程師（技師），研究方向：電力配電；郭勇（1976-），男，江西德安人，國網(wǎng)江西省電力公司德安縣供電分公司工程師，研究方向：調(diào)度自動化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）