論電網(wǎng)電壓越限的幾種處理方法

王琳

國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司 福建福州 350000

1 電壓調(diào)節(jié)的重要性

我們都知道合理的電壓可以提高電網(wǎng)的效能，更影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電可靠性。如果重要的樞紐節(jié)點電壓太低，無功補償度不足時，還可能會發(fā)生電壓崩潰，導(dǎo)致級聯(lián)影響，造成大面積的停電事故[1]。因此，為保證電網(wǎng)的電能質(zhì)量，電壓調(diào)節(jié)就很重要。

2 電壓越限的幾種情況及處理方法

在目前調(diào)控中心模式下，調(diào)控員看到電壓越限時，一般都是經(jīng)過調(diào)控系統(tǒng)過濾了瞬間波動且AVC系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)節(jié)后，還無法處理的電壓越限。傳統(tǒng)的電壓調(diào)整，主要是以AVC提前調(diào)整為主，在高峰或低谷負荷來臨前，提前投入或退出電容器（電抗器與此相反），然后再根據(jù)當前電網(wǎng)情況，被動地按發(fā)電廠、有一定調(diào)節(jié)能力的變電站、調(diào)節(jié)能力較差的變電站三種情況依次考慮電網(wǎng)的無功和電壓調(diào)節(jié)；當AVC無法調(diào)節(jié)時，再由調(diào)控員進行輔助人工調(diào)整。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的逐步建設(shè)完善，如果將它與5G通信、機器人，以及智能電網(wǎng)等技術(shù)相配合，就能更快的將網(wǎng)架內(nèi)所有一、二次設(shè)備的信息都上傳到調(diào)控中心，通過分析、利用這些電力大數(shù)據(jù)，可以將調(diào)節(jié)手段轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動提前調(diào)節(jié)并盡量減少調(diào)控員人工操作的次數(shù)，提高電網(wǎng)的效能。就像40年前，改革開放時，國家領(lǐng)導(dǎo)人說的“摸著石頭過河”一樣，目前我國也已成功的研究出很多利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型案例。下面根據(jù)電壓越限的三種情況，簡要的介紹一些和無功電壓調(diào)節(jié)相關(guān)的處理方法[2]。

2.1 電網(wǎng)異常、故障造成的電壓越限及處理

對于因PT熔絲熔斷、振蕩、事故跳閘等電網(wǎng)異常、故障造成的電壓越限，這時應(yīng)根據(jù)相關(guān)的調(diào)度規(guī)程進行處理，待事故處理告一段落后，再結(jié)合考慮電壓越限的問題。

2.2 誤發(fā)的電壓越限及處理

以如下案例來說明：某日，某110kV智能變電站內(nèi)10kV電壓突然大幅度越下限，AVC沒有動作，且當前該區(qū)域的電網(wǎng)內(nèi)沒有事故，由于該變電站接有沖擊性負荷，那么這個電壓是否是真實存在的電壓越限呢？實際上，并不是。因為，當電網(wǎng)內(nèi)有沖擊性負荷時，電壓的突變往往都是有規(guī)律的，僅當發(fā)生事故、異常時，才會出現(xiàn)大幅度的變化，并且會伴隨有功、潮流的變化。在調(diào)控中心模式下，在調(diào)控系統(tǒng)上看到的母線電壓都是通過（智能）變電站內(nèi)的（電子式）電壓互感器、（合并單元）、測控裝置、交換機、遠動機等設(shè)備，上送到調(diào)控中心。如果這中間有一個設(shè)備有問題，就會導(dǎo)致電壓遙測出現(xiàn)誤報警。

因此，當調(diào)控員發(fā)現(xiàn)電壓異常且AVC系統(tǒng)沒有正確動作時，首先，應(yīng)檢查AVC系統(tǒng)是否正常運行。其次，通過和配網(wǎng)確認是否有配網(wǎng)方式調(diào)整，或者通過檢查配網(wǎng)的外線路電壓來判斷是否有越限。然后，如果都沒有，就需要調(diào)控員加以判斷當前的電壓是否為誤發(fā)信號，尤其是當越限發(fā)生在智能變電站時[3]。目前，智能變電站在電網(wǎng)內(nèi)的占比在不斷加大，“十三五”期間預(yù)計會在原有2800座的基礎(chǔ)上，再增加8000多座。而智能變電站內(nèi)部的很多通訊都是通過光纜連接，這就導(dǎo)致誤報的信號概率會增加，但此時，一般會出現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的異常告警信號。另外，還可以用傳感器將上述二次設(shè)備的狀態(tài)接入相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)。調(diào)控員就可借此來輔助判斷究竟是哪種問題。最后，還可以和變電站人員確認站內(nèi)是否有相關(guān)的遠動機或交換機的工作，還是上述相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)問題。

2.3 正常運行時的電壓越限及處理

（1）針對因接入新能源電廠或其他各種原因造成地區(qū)電壓不易調(diào)節(jié)時的處理。目前，為了更好的節(jié)能減排，和提高電網(wǎng)的供電可靠性，以光伏和風電為代表的新能源電廠在電網(wǎng)內(nèi)的占比在逐步增加。它們對電壓質(zhì)量要求很高，如果電壓長時間太低或者太高，都會造成這類機組的大規(guī)模脫網(wǎng)。而且在發(fā)電時，由于無功、頻率的變化都會影響電網(wǎng)內(nèi)的電壓，而這些新能源發(fā)電廠需要吸收很多無功，會導(dǎo)致電壓下降；如果發(fā)出很多有功時，又會導(dǎo)致電壓上升；越靠近風電廠，電壓的波動會越厲害。在考慮調(diào)整手段時，要從整體來看，比如從一個電壓監(jiān)測點到該部分地區(qū)，乃至整個網(wǎng)架。因為新電源的不斷投入，目前電網(wǎng)正由星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)逐步往復(fù)雜的能源互聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。但只要能做到“分層分區(qū)，就地平衡”，那么即使電網(wǎng)再復(fù)雜，也能相對的保證電壓的正常調(diào)整[4]。首先，可以利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，分析當前的發(fā)電情況，在廠內(nèi)就先做好自身的“就地動態(tài)平衡”，其次，才接入調(diào)控中心的AVC系統(tǒng)，來盡量保證局部地區(qū)和全網(wǎng)的無功和電壓的平衡。再次，通過和氣象部門合作，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，將其接入“源網(wǎng)荷儲多維電力綠色調(diào)度體系”，在提升清潔能源消納率的同時，從兩方面來進行電壓調(diào)整。一方面，通過在新能源接入的變電站內(nèi)投運兩種不同容量的電容器和電抗器，根據(jù)不同的天氣來動態(tài)調(diào)整AVC策略，以適應(yīng)不同的無功“分區(qū)”調(diào)整要求。另一方面，通過改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的方式，優(yōu)化安排該地區(qū)的電網(wǎng)檢修方案和運行方式，來抵抗正常運行時的電壓波動并提升故障時的應(yīng)急響應(yīng)與處置能力。比如，正常運行時，讓該片區(qū)盡量接兩條及以上聯(lián)絡(luò)線，來改變聯(lián)絡(luò)阻抗，從而改變電網(wǎng)的潮流和無功分配。在易發(fā)生雷擊、強降雨、大風等惡劣天氣的區(qū)域，防止因天氣原因或電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理或電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的片區(qū)，因多條主要輸電線路同時故障，產(chǎn)生大面積停電事故。如1999年臺灣，2009年巴西、2011年韓國的電網(wǎng)瓦解事故，前者是因為網(wǎng)架薄弱及保護誤動，后兩者則是由于天氣原因。對于風電等新能源安裝較多地區(qū)，如果較多線路同時跳閘，當電壓在合格范圍，且這些新能源沒有失去電源時，就能承擔該地區(qū)部分的有功負載，提高電網(wǎng)的供電可靠性，但相應(yīng)的，此時風電機組要多開多發(fā)電，就要求片區(qū)有足夠的無功補償容量[5]。

（2）正常電力生產(chǎn)造成電壓越限的處理。在萬物互聯(lián)時代，未來的制造業(yè)很大可能是以C2B，即按需制造模式為主，因此，制造業(yè)密集地區(qū)的電力負荷在未來很可能會隨著訂單的不同而發(fā)生波動?？梢钥紤]和工廠合作，將其生產(chǎn)數(shù)據(jù)接入泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，隨時根據(jù)不同的需求來動態(tài)調(diào)整。

（3）變壓器無法調(diào)節(jié)或者不允許調(diào)節(jié)的處理。一般電網(wǎng)內(nèi)會影響電壓調(diào)整的，主要是主變的檔位，而在調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器的分接頭時，常常會遇到因缺陷或各種原因不允許調(diào)節(jié)或無法調(diào)節(jié)的情況。如：有載輕瓦斯頻繁動作、油位低；有載調(diào)壓電機電源空開跳開；變壓器的測控裝置存在問題，收不到遙調(diào)命令；變壓器當天調(diào)檔次數(shù)達到一定值；變壓器負荷超過規(guī)定數(shù)值等。

一方面，可以通過各種傳感器及輸變電設(shè)備在線監(jiān)測等狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，提前預(yù)測缺陷發(fā)生的可能性，及時通知檢修部處理。另一方面，可以導(dǎo)入地區(qū)的負荷模型，根據(jù)當天的線路停電檢修情況，以及人員到無人值守站需要的時間（采集車聯(lián)網(wǎng)信息），利用貝葉斯推理，綜合分析考慮，在高峰或低谷負荷來臨前，或在變壓器負荷超過規(guī)定數(shù)值前，提前下發(fā)系統(tǒng)遙調(diào)指令或提示調(diào)控員要下令運維人員去現(xiàn)場升檔或降檔。待機器人相關(guān)技術(shù)達到要求后，則當變壓器發(fā)生無法調(diào)檔的情況后，還可以由AVC系統(tǒng)自動下發(fā)指令或提示調(diào)控人員下發(fā)指令給機器人，進行遠方手遙變壓器檔位。

3 結(jié)語

本文僅為簡要的介紹目前電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的幾種手段，希望能借此提高電網(wǎng)的效能，保證電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行，更好的構(gòu)建、服務(wù)未來的智慧城市。