基于10kV電容器組長時間運(yùn)行挖掘管控方法研究

摘? 要：為降低10kV電容器組長時間運(yùn)行缺陷導(dǎo)致擴(kuò)大停電風(fēng)險，提高電網(wǎng)供電可靠性。本文首先對自動電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage controller，AVC）策略和電容器組長時間運(yùn)行原因進(jìn)行分析，提出了基于AVC系統(tǒng)的電容器組自動輪換方法及策略。通過引入電容器組運(yùn)行時間閾值和策略判據(jù)，以目標(biāo)值為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)AVC系統(tǒng)對電容器組的綜合控制。同時為解決AVC系統(tǒng)功能閉鎖導(dǎo)致電容器組無法自動輪換問題，本文通過挖掘電容器組最后一次合閘時間，實(shí)現(xiàn)電容器組長時間運(yùn)行告警功能，并生成輪換策略，輔助調(diào)控員人工干預(yù)。

關(guān)鍵詞：電容器組;AVC;長時間運(yùn)行;輪換;定值;人工干預(yù)

基于調(diào)控一體化模式，10kV電容器組的控制方式分為自動電壓控制系統(tǒng)（automatic voltage controller，AVC）根據(jù)目標(biāo)值自動投切和人工遙控投切兩種模式。目前，AVC系統(tǒng)的目標(biāo)值為母線電壓和主變功率因數(shù)，可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電壓和功率因數(shù)上、下限定值綜合判斷，自動調(diào)節(jié)主變檔位和投退電容器組，考慮負(fù)荷谷期電網(wǎng)無功功率冗余，AVC策略將控制切除電容器或投入電抗器。但AVC系統(tǒng)常因信號判斷設(shè)置、設(shè)備改造等多種原因?qū)е翧VC系統(tǒng)在某一電容器或主變檔位控制方面出現(xiàn)功能閉鎖，致使電容器組在無人工干預(yù)的情況下長時間運(yùn)行。電容器組長時間運(yùn)行會出現(xiàn)發(fā)熱，易導(dǎo)致缺陷，因10kV電容器組通過開關(guān)并列運(yùn)行于10kV母線，每段母線配置兩至三組電容器組，數(shù)量龐大，當(dāng)其因缺陷不能被隔離處理時，需要擴(kuò)大停電范圍，將母線停電配合缺陷處理。上述處理方式將因部分10kV饋線無法轉(zhuǎn)供將導(dǎo)致用戶停電。

現(xiàn)行的AVC系統(tǒng)可通過優(yōu)化功率因數(shù)和電壓上、下限值控制電容器組退出運(yùn)行，但策略匹配度不夠，不能對所有電容器實(shí)現(xiàn)輪換，無法解決AVC系統(tǒng)功能閉鎖問題。

針對上述問題，本文研究一種輪換電容器運(yùn)行的方法，將電容器最后一次合閘時間與當(dāng)前時間作差形成實(shí)際運(yùn)行時間，并給定電容器長時間運(yùn)行允許值，當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行允許值，首先由AVC系統(tǒng)根據(jù)電壓和無功功率冗余情況自動投切或輪換電容器;若AVC功能出現(xiàn)閉鎖，電容器沒有在允許運(yùn)行時間內(nèi)完成輪換，則以告警信號形式形式呈現(xiàn)于調(diào)度員，并給出輪換決策，輔助調(diào)度員精確快速實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)。上述電容器輪換方法可降低設(shè)備缺陷概率，保證用戶可靠供電。同時可挖掘分析AVC功能閉鎖信號，協(xié)同專業(yè)班組進(jìn)行處理，達(dá)到提高電容器利用率的目的。

1? 原AVC無功電壓調(diào)節(jié)模式

AVC系統(tǒng)通過采集10kV母線電壓和電流，計算出運(yùn)行母線上的無功功率和功率因數(shù)，圖1為AVC功能“九區(qū)”圖。1區(qū)：電壓越下限、無功負(fù)荷超標(biāo)時，AVC發(fā)出切除電抗或投入電容指令，當(dāng)功率因數(shù)合格后，電壓仍低于U下限時，則發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令;2區(qū)：電壓合格、無功負(fù)荷超標(biāo)時，AVC系統(tǒng)僅發(fā)出切除電抗或投入電容指令;3區(qū)：電壓超上限、無功負(fù)荷超標(biāo)時，AVC發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令，電壓合格后，或無功負(fù)荷仍越上限，則發(fā)出投電容器指令;4區(qū)：電壓超上限、功率因數(shù)合格時，AVC僅發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令;5區(qū)：電壓超上限、無功功率過剩時，AVC發(fā)出電容器切除或投電抗器指令，當(dāng)功率因數(shù)合格后，電壓仍高于U上時，則發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令;6區(qū)：電壓合格，無功超下限，發(fā)出電容器切除或電抗器投入指令;7區(qū)：電壓超下限，無功功率過剩時，AVC發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令，當(dāng)電壓合格后，若無功仍越下限，再發(fā)出電容器切除或電抗器投入指令;8區(qū)：電壓超下限，功率因數(shù)合格時，AVC僅發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令;9區(qū)：電壓、功率因數(shù)均合格時，則維持該母線電壓運(yùn)行，不發(fā)調(diào)整指令[3-4]。

2? AVC輪換電容策略

本文統(tǒng)計電容器最后一次合閘時間，同當(dāng)前時間作差形成實(shí)際運(yùn)行時間，并給定電容器長時間運(yùn)行允許值，在原有AVC策略的基礎(chǔ)上，引入電容器實(shí)際運(yùn)行時間和長時間運(yùn)行允許值作為電容器運(yùn)行輪換判據(jù)，由AVC系統(tǒng)根據(jù)電壓和無功功率冗余情況自動投切或輪換電容器。

電容器自動輪換方法包括下列步驟：

（1）當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行允許值，判斷電容器退出后電壓及功率因數(shù)仍滿足時，則由AVC直接發(fā)出切除電容器指令;

（2）當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行允許值，判斷電容器退出后電壓偏低，但功率因數(shù)滿足時，則先由AVC發(fā)出調(diào)節(jié)主變檔位指令，主變檔位調(diào)整畢，待判斷電容切除后電壓滿足時，則發(fā)切除電容器指令;

（3）當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行允許值，判斷電容器退出后功率因數(shù)不滿足，但電壓滿足要求時，則先由AVC發(fā)出切除電容器指令，再發(fā)投入指令于同一段母線上的其它電容器。

3? 電容器長時間運(yùn)行挖掘與管控方法

3.1 長時間運(yùn)行挖掘方法

在AVC系統(tǒng)自動輪換電容器的基礎(chǔ)上，本發(fā)明統(tǒng)計電容器實(shí)際運(yùn)行時間，當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行允許值而未退出運(yùn)行時，則以信號告警的形式出現(xiàn)于調(diào)度系統(tǒng)的信號監(jiān)視界面，同時以列表的形式呈現(xiàn)，并在AVC策略中給出該電容器輪換決策，輔助調(diào)度員精確快速實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)，解決電容器因閉鎖信號原因無法自動輪換問題。

方法包括下列步驟：

（1）在信號告警數(shù)據(jù)庫中加入電容器實(shí)際運(yùn)行時間統(tǒng)計，引入長時間運(yùn)行閾值并進(jìn)行判斷，當(dāng)電容器實(shí)際運(yùn)行時間大于長時間運(yùn)行閾值時，該判據(jù)觸發(fā)運(yùn)行時間越限告警，呈現(xiàn)告警信號窗。

（2）統(tǒng)計電容器實(shí)際運(yùn)行時間納入數(shù)據(jù)庫，引入長時間運(yùn)行閾值并進(jìn)行判斷，針對上述數(shù)據(jù)開發(fā)屬性列表，實(shí)時同步越限數(shù)據(jù)，將超運(yùn)行閾值的電容器測點(diǎn)記錄于列表。

（3）針對自動輪換失敗的電容器，挖掘其最后一次輪換策略，形成人工輪換電容的輔助決策。

3.2 AVC功能閉鎖管控方法

因無功調(diào)壓設(shè)備運(yùn)行異?；蛘`信號，AVC系統(tǒng)將出現(xiàn)功能閉鎖導(dǎo)致長時間運(yùn)行的電容器無法自動輪換，AVC策略不匹配也將導(dǎo)致上述同樣問題出現(xiàn)。

為此本文針對AVC功能閉鎖信號，采取優(yōu)化管理手段和方法。如圖3所示，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在智能指揮平臺中開發(fā)新模塊，將AVC功能閉鎖信號由調(diào)度自動化系統(tǒng)（PCS9000）同步至智能指揮平臺，閉鎖信號及AVC策略經(jīng)分類篩選后，分別傳遞至各巡維中心，從而指導(dǎo)相關(guān)巡維中心進(jìn)行日常巡視工作，并及時復(fù)歸相關(guān)閉鎖信號。針對AVC策略不匹配問題，挖掘AVC輪換電容器不成功策略，剔除閉鎖信號導(dǎo)致的影響，再傳遞至自動化專業(yè)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)全流程閉環(huán)管控。

4 結(jié)論

降低10kV電容器組長時間運(yùn)行缺陷導(dǎo)致擴(kuò)大停電風(fēng)險，本文提出了電容器組長時間運(yùn)行挖掘管控方法。

（1）通過優(yōu)化AVC系統(tǒng)策略實(shí)現(xiàn)電容器組的自動輪換;

（2）針對電容器組自動輪換閉鎖現(xiàn)象，本文提出了長時間運(yùn)行挖掘方法，并形成了閉環(huán)管控措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴彥.自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)控制策略的比較和研究[J].華東電力，2008，（1）：98-101.

[2]蔡凱. 電壓無功綜合控制裝置控制原理的新討論——由“九區(qū)圖”到“五區(qū)圖”[J]. 電力系統(tǒng)自動化， 2004， 28（19）：92-95.

[3]孫文生， 張明軍. 關(guān)于“五區(qū)圖”電壓無功綜合控制原理的再討論[J]. 電力系統(tǒng)自動化， 2005， 29（23）：69-75.

[4]苗竹梅. 配電網(wǎng)無功與電壓實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 電力設(shè)備， 2004（04）：43-46.

[5]莊侃沁， 李興源. 變電站電壓無功控制策略和實(shí)現(xiàn)方式[J]. 電力系統(tǒng)自動化， 2001（15）：47-50.

作者簡介：

劉宏（1991—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量治理、電力電子變換技術(shù)等。

項目名稱：10kV及以上電壓等級的電容器和電抗器長時間運(yùn)行挖掘 項目編號，031900KK52200169