配電網(wǎng)電壓無功多級(jí)協(xié)調(diào)控制策略及應(yīng)用

張翻+張樂

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，人們實(shí)際的用電需求也在不斷提高，電壓質(zhì)量的高低對(duì)于用戶及電力企業(yè)的發(fā)展有重要的影響。本文通過對(duì)配電網(wǎng)電壓無功多級(jí)協(xié)調(diào)控制策略的分析，講述了主配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制構(gòu)架，最后對(duì)其具體的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：智能電能表；供區(qū)配電網(wǎng)；無功優(yōu)化；協(xié)調(diào)控制

中圖分類號(hào)：TM761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0120-01

電壓質(zhì)量對(duì)于用戶實(shí)際用電及當(dāng)前時(shí)代的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的影響。如果電壓過低則會(huì)使用電設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行中出現(xiàn)運(yùn)行緩慢現(xiàn)象，使設(shè)備耗能量有所增加，致使用戶端的電動(dòng)機(jī)設(shè)備損毀，進(jìn)而出現(xiàn)一系列的用戶用電問題，嚴(yán)重者甚至?xí)霈F(xiàn)較大面積的停電現(xiàn)象。因此，要改善配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，進(jìn)而幫助用戶及用電企業(yè)更好的解決用電問題。

1 控制策略分析

1.1 第一級(jí)策略

第一級(jí)策略指的是變電站和下屬線路間的協(xié)調(diào)。在保證10KV母線合格的情況下，系統(tǒng)可以使用智能公用變壓器終端系統(tǒng)采集的配變電壓，得到最優(yōu)的母線變壓值，然后將該數(shù)值作為協(xié)調(diào)的目標(biāo)，再交給主網(wǎng)AVC進(jìn)行執(zhí)行，進(jìn)而來提升其相應(yīng)的調(diào)壓能力[1]。

當(dāng)前計(jì)算出的配變電壓合格率是以211臺(tái)設(shè)備做參考的，由當(dāng)前的計(jì)算結(jié)果可以獲取數(shù)據(jù)的最優(yōu)值。例如，“建議對(duì)某一變電站的母線打壓進(jìn)行調(diào)整，如將其變?yōu)?0.5KV，那么就可以對(duì)當(dāng)前變電站的智能終端的電壓合格率會(huì)有所增加至87.7%”，以15min為基準(zhǔn)進(jìn)行最優(yōu)建議值求解。這是第一級(jí)聯(lián)調(diào)結(jié)果，也就是說向主網(wǎng)AVC發(fā)送協(xié)調(diào)目標(biāo)。結(jié)合實(shí)踐操作性的考慮，給出相應(yīng)的電壓操作范圍，即10.45～10.55，該策略有一定的時(shí)間期限，標(biāo)準(zhǔn)有效期限為15min。

1.2 第二級(jí)策略

第二級(jí)策略指的是線路主干線設(shè)備和配變間的電壓協(xié)調(diào)。具體而言，這部分調(diào)節(jié)設(shè)備主要包括串聯(lián)電容器、柱上無補(bǔ)償和線路調(diào)壓器有關(guān)聯(lián)，其電壓的實(shí)際影響范圍包括安裝點(diǎn)后的全部配變，此外，調(diào)壓策略也要顧及到設(shè)備本身和影響范圍內(nèi)的所有配變的電壓約束[2]。在制定策略階段，謹(jǐn)遵逆調(diào)壓原則，借助采集安裝點(diǎn)后的配變電壓，讓其與負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)值進(jìn)行結(jié)合，并讓串聯(lián)電容器和線路調(diào)壓器進(jìn)行自動(dòng)調(diào)檔，再將動(dòng)作次數(shù)均衡到所有設(shè)備上，再這其中由于要與上一級(jí)的策略進(jìn)行結(jié)合，所以在本階段存在一個(gè)有效期限，時(shí)間為5min。此外，在制定雙向調(diào)壓器的策略時(shí)，要將其具體的潮流流向進(jìn)行分析，而且還要注意雨季多發(fā)地帶的高點(diǎn)壓治理。

1.3 第三級(jí)策略

第三級(jí)策略主要是指配變和低壓用戶之間的電壓協(xié)調(diào)。這一方面可以就兩個(gè)主要部分來區(qū)分，即有載調(diào)壓配變、無載調(diào)壓配變。對(duì)于前一個(gè)而言，借助采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且要顧及用戶電壓以及變壓器的功率因數(shù)，進(jìn)而有效的對(duì)有載調(diào)壓配變檔位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。和前面講的一樣，對(duì)于其檔位的調(diào)整受到每日次數(shù)的限制，因此也可以對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)遙控[3]。對(duì)于無載調(diào)壓配變部分來說，由于其在街頭調(diào)價(jià)中沒有相應(yīng)數(shù)據(jù)參考以及較為全面的策略，系統(tǒng)就根據(jù)相關(guān)的資料信息，并結(jié)合季節(jié)性負(fù)荷來對(duì)電壓進(jìn)行改變，從而制定出關(guān)于分接頭的最優(yōu)策略，進(jìn)而更好的對(duì)無載配變檔位進(jìn)行調(diào)整。

2 主配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制架構(gòu)

（1）“變電站區(qū)域控制裝置”能夠得到變電站內(nèi)部有關(guān)電壓無功設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，接著將其發(fā)送給主網(wǎng)AVC，與主站進(jìn)行協(xié)調(diào)，根據(jù)主網(wǎng)的求解獲得所在地母線的無功范圍及最優(yōu)電壓。再者，根據(jù)變電站內(nèi)設(shè)備的約束條件，比如，動(dòng)作次數(shù)及控制范圍，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)的投切區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)。

（2）“分布式配電網(wǎng)控制器”能夠控制饋線上的所有電壓無功設(shè)備，從而獲得調(diào)節(jié)配電網(wǎng)AVC的具體電壓及無功的有關(guān)命令，接著執(zhí)行遙控操作，實(shí)現(xiàn)具體的操作控制功能。具體而言，重點(diǎn)是其能夠?qū)τ休d調(diào)壓變、低壓SVG、線路調(diào)壓器等進(jìn)行控制[4]。還要對(duì)不同饋線的無功裕度進(jìn)行定期數(shù)據(jù)上傳，主要向AVC配電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作。

（3）“配電網(wǎng)智能控制器”作為本地的控制器，可以對(duì)不同終端一次設(shè)備進(jìn)行控制，比如線路無功補(bǔ)償裝置及配變低壓臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償裝置。根據(jù)配電網(wǎng)的相關(guān)特征，該裝置可以對(duì)不同的通信條件進(jìn)行適應(yīng)，并可可以自行上傳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。能夠根據(jù)負(fù)荷的相應(yīng)變化對(duì)指令做出相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)動(dòng)作具體次數(shù)進(jìn)行改良，進(jìn)而最大程度的降低事故發(fā)生的概率。在出現(xiàn)通信故障時(shí)，能夠進(jìn)行就地優(yōu)化。該裝置主要使用VXWORKS系統(tǒng)以及嵌入式硬件模塊，可以是對(duì)本地功能進(jìn)行保護(hù)，并且還可以根部不同的電壓以及功率因數(shù)進(jìn)行不同程度的投切，此外，還具備相應(yīng)的通信接口。

最后兩個(gè)在應(yīng)用上面相對(duì)一致的構(gòu)架設(shè)計(jì)，是將嵌入式模塊作為基礎(chǔ)，并且加入了Linux系統(tǒng)，進(jìn)而使其在具體功能上具有一定的多樣性。具體有：上下級(jí)協(xié)調(diào)機(jī)制接口、數(shù)據(jù)采集、指令執(zhí)行通道等。上述模塊可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同情況以及通信的不同類型等進(jìn)一步明確子站的具體位置是在變壓站側(cè)還是調(diào)度側(cè)[5]。子站的實(shí)際位置部署對(duì)于調(diào)控側(cè)而言，其可以更方便的對(duì)調(diào)控中心進(jìn)行維護(hù)控制，而如果在變電站側(cè)則可以幫助其更好的對(duì)相應(yīng)的安全進(jìn)行控制且加快了執(zhí)行的速度。

3 應(yīng)用分析

就某個(gè)電壓為35KV的變電站，其中可以進(jìn)行公用的配變?cè)O(shè)備為211臺(tái)，下屬線路數(shù)量為9，電壓為10KV，其中有5座小型水電設(shè)備，裝機(jī)的總體容量為4830KW。10KV的母線電壓變壓站，可能會(huì)由于小水電的電量問題而出現(xiàn)不合乎規(guī)格的現(xiàn)象。對(duì)于水資源減缺的時(shí)期，其母線電壓比較低，因此就必須要借助人力對(duì)其進(jìn)行升調(diào)；在水源較為充足的時(shí)期，相對(duì)來說母線電壓較高，而在某些階段變電站并沒有合適的方法對(duì)其進(jìn)行降壓處理。10KV中壓線路其主要干線路段較長(zhǎng)，且存在很多分支，線路的尾端電壓較小，有些地段已達(dá)8.7KV。臺(tái)區(qū)配變屬于無載調(diào)壓配變，由于不同的時(shí)段季節(jié)等因素的影響，會(huì)使其負(fù)荷發(fā)生改變，這個(gè)時(shí)候就需要員工對(duì)其進(jìn)行停電處理，然后在進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)；臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償不夠，實(shí)際測(cè)量的臺(tái)區(qū)功率因數(shù)在負(fù)荷最低的時(shí)候?yàn)?.94，在負(fù)荷最高的時(shí)候?yàn)?.79。此外，在這個(gè)變壓站下其電壓在198V下的用戶數(shù)量多達(dá)700以上，電壓的合格程度也比較高。

為了更好的解決當(dāng)前的配電網(wǎng)不能消除低電壓的狀況，要對(duì)其變壓站與臺(tái)區(qū)還有中壓線路進(jìn)行聯(lián)合分析，并以提高電壓、增設(shè)無功調(diào)節(jié)設(shè)備為基礎(chǔ)，借助配電網(wǎng)電壓無功多級(jí)協(xié)調(diào)控制策略，深入挖掘相關(guān)設(shè)備的調(diào)壓功能，進(jìn)而最大化的較小故障的發(fā)生概率，實(shí)現(xiàn)最佳治理目標(biāo)。

該項(xiàng)技術(shù)于2015年上半年開始實(shí)施，不僅能夠?qū)⒌碗妷含F(xiàn)象消除，還能對(duì)過高的電壓進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而有效的提升了所在地的電壓質(zhì)量，且降低了設(shè)備故障發(fā)生的概率[6]。供區(qū)電壓的合格水平也在逐漸地提升，從以前的91%逐漸增到98%，功率因數(shù)也從以前的0.79增加到0.98。借助綜合優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，可以有效的較少相應(yīng)設(shè)備的投切次數(shù)，而且可以明顯改善可靠性。根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況來優(yōu)化無載調(diào)壓配變分接頭，要對(duì)其進(jìn)行提前調(diào)整，從而減少由于季節(jié)性原因造成的低電壓，進(jìn)而改善電壓合格率。借助新技術(shù)還可以對(duì)變電站、中壓線路及相應(yīng)的電壓無功設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而有效提升配電網(wǎng)運(yùn)行及維護(hù)工作的工作效率，推動(dòng)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)。

4 結(jié)語

為了更好的適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展，電力企業(yè)要加大對(duì)用電質(zhì)量的改進(jìn)措施，進(jìn)而更好的滿足當(dāng)前用電市場(chǎng)需求。采用配電網(wǎng)電壓無功多級(jí)協(xié)調(diào)控制策略，不僅可以幫助解決配電網(wǎng)電壓無功調(diào)節(jié)的問題，還可以幫助更好的解決配電網(wǎng)節(jié)約能源、降低損耗的問題。該項(xiàng)策略推動(dòng)了智能配電網(wǎng)以及主動(dòng)配電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，并且就其發(fā)展形式而言，其應(yīng)用前景非常廣泛。

參考文獻(xiàn)

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