朱黎

【摘 要】電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備的安全運(yùn)行、線路損失、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素，電壓質(zhì)量和無功是密不可分的，因此，解決好無功優(yōu)化問題，具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】輸配電；線損率；降損

電力系統(tǒng)中，電壓與無功是影響電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。對無功及電壓的控制是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，由于電力系統(tǒng)無功源較多，各類無功源的性能、參數(shù)不一致。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中常出現(xiàn)局部無功及電壓水平與系統(tǒng)的總體水平差距大，調(diào)整困難的問題[1]。

無功/電壓的協(xié)調(diào)控制，是一種比較好的電壓控制方式，容易想象，如果在設(shè)計(jì)各個控制元件的控制規(guī)律是進(jìn)行全盤考慮、綜合設(shè)計(jì)，使得各局部控制器不僅對于他們的控制對象或局部系統(tǒng)的控制效果是最有的而且能夠協(xié)調(diào)一致地工作，使全系統(tǒng)的性能在某種統(tǒng)一指標(biāo)下達(dá)到最優(yōu)（稱為最優(yōu)協(xié)調(diào)控制），顯然協(xié)調(diào)控制的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于孤立分散控制的效果，甚至有質(zhì)的區(qū)別[2]。

電網(wǎng)無功/電壓的協(xié)調(diào)控制與分散“孤立”控制的本質(zhì)區(qū)別就在于它能夠科學(xué)地處理同一地區(qū)多種控制器間的協(xié)調(diào)，以及不同地區(qū)控制器間的協(xié)調(diào)問題，這種協(xié)調(diào)的無功/電壓優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)的無功/電壓控制系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)各個無功/電壓控制裝置之間的相互控制順序，也可以用于包含多個區(qū)域子系統(tǒng)的主系統(tǒng)中，安裝在主系統(tǒng)的調(diào)度中心，對全網(wǎng)進(jìn)行無功/電壓協(xié)調(diào)控制[3]。

需要特別指出的是，地區(qū)無功/電壓協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的三級控制的“由上至下”的控制結(jié)構(gòu)，而是采取了一種新的“由下至上”的控制結(jié)構(gòu)這一控制結(jié)構(gòu)充分地考慮了各類不同性質(zhì)的當(dāng)?shù)責(zé)o功控制設(shè)備的控制特點(diǎn)，滿足了無功/電壓控制目標(biāo)在層次上的不同要求，能夠有效地協(xié)調(diào)控制設(shè)備，是未來電壓/無功優(yōu)化控制系統(tǒng)的方向[4]。

按照地區(qū)電網(wǎng)的特點(diǎn)和電壓無功的運(yùn)行控制要求，以及國內(nèi)外先進(jìn)成熟的理論，設(shè)計(jì)了兩層結(jié)構(gòu)的分散與集中相協(xié)調(diào)的閉環(huán)控制系統(tǒng)：

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想為：

一、在正常和緊急運(yùn)行方式下，分布控制層主要執(zhí)行全局協(xié)調(diào)層的調(diào)控命令，但所有調(diào)控命令的真正執(zhí)行須經(jīng)各種核算和檢查；全局協(xié)調(diào)層收集全局信息，按最優(yōu)化方式實(shí)時給出各分布控制層的整定值，并得出修正和監(jiān)視命令的完成情況和效果；

二、在電網(wǎng)發(fā)生重大故障或該系統(tǒng)故障時，全局協(xié)調(diào)層只起監(jiān)視作用，而分布控制層能擔(dān)負(fù)起自動控制電壓和無功的功能[5]。

全局協(xié)調(diào)層的任務(wù)主要是采集全網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行情況，通過優(yōu)化算法確定正常運(yùn)行情況下全網(wǎng)網(wǎng)損最優(yōu)和緊急情況下控制量最小使系統(tǒng)電壓恢復(fù)到正常的兩種目標(biāo)函數(shù)，然后將各個變電站內(nèi)的分接頭調(diào)檔數(shù)和電容器投切量發(fā)布到各分布控制層，并隨時監(jiān)視和修正執(zhí)行的執(zhí)行情況。其主要流程如圖1。

地區(qū)電網(wǎng)無功/電壓協(xié)調(diào)控制分為以下幾個模塊：實(shí)時數(shù)據(jù)接口、越限事件監(jiān)測、校正控制、優(yōu)化計(jì)算、輸出控制命令等。

1、實(shí)時數(shù)據(jù)從SCADA獲取。無功/電壓控制所需要的數(shù)據(jù)很多，為了便于管理，將數(shù)據(jù)分為靜態(tài)和動態(tài)兩部分。其中靜態(tài)庫的數(shù)據(jù)是在電網(wǎng)的日常運(yùn)行中不需要經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)。動態(tài)庫主要用來存放系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息。

2、限事件監(jiān)測是待越限實(shí)際發(fā)生后，再采取相應(yīng)措施進(jìn)行校正控制。這將在一定程度上降低電壓合格率，以增加電壓合格裕度，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的電壓合格率。

3、邏輯1的判斷過程以系統(tǒng)的接線方式、開機(jī)、負(fù)荷的偏移量為基礎(chǔ)，既準(zhǔn)確反映運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，又不過分敏感，以免頻繁進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致無功調(diào)節(jié)設(shè)備的頻繁動作。

4、電壓越限校正的作用就是如果系統(tǒng)存在電壓越限，就進(jìn)入校正處理模塊，進(jìn)行電壓越限的校正。電壓越限校正采用就地控制和協(xié)調(diào)控制的以控制動作最小為優(yōu)化目標(biāo)結(jié)合靈敏度分析進(jìn)行?？梢愿鶕?jù)當(dāng)前母線電壓和功率因數(shù)，決定電容器的投、退和分接頭檔位的調(diào)整。

5、邏輯2的作用就是根據(jù)電壓越限的具體情況和系統(tǒng)中其余母線的綜合電壓水平，判斷是否需要在安全校正的基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化控制。即直接輸出校正控制策略，還是進(jìn)行無功優(yōu)化計(jì)算。

6、無功優(yōu)化算法要同時處理大量的整、實(shí)數(shù)變量和不同類型的約束，一個好的無功最優(yōu)潮流是準(zhǔn)實(shí)時無功優(yōu)化控制算法的核心和成敗的關(guān)鍵。準(zhǔn)實(shí)時的無功優(yōu)化控制要求以能夠接受的無功調(diào)節(jié)設(shè)備的動作次數(shù)和調(diào)節(jié)量為代價，獲得盡可能大的有功損耗的下降。

電壓/無功協(xié)調(diào)控制在正常運(yùn)行情況下有功網(wǎng)損控制用于確定控制量的變化對系統(tǒng)網(wǎng)損和節(jié)點(diǎn)電壓大小，主要受有功網(wǎng)損靈敏度大小，以及注入無功改變量或控制量改變量的影響。故障運(yùn)行情況下電壓控制用于確定控制量的變化對系統(tǒng)網(wǎng)損和節(jié)點(diǎn)電壓大小，主要受電壓控制靈敏度大小以及控制量改變量的影響。

系統(tǒng)配置采用分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)硬件和軟件支撐平臺在符合分布式的前提下，遵循國際開放式標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。應(yīng)用開發(fā)基于面向?qū)ο蟮膽?yīng)用開發(fā)體系。

硬件配置考慮投運(yùn)后10年發(fā)展的需要，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)具有高速運(yùn)算能力和事務(wù)處理能力。各節(jié)點(diǎn)采用64位操作系統(tǒng)。為便于維護(hù)，各節(jié)點(diǎn)應(yīng)選用同一廠家的產(chǎn)品。

軟件配置必須遵循以下原則：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用支撐軟件平臺的配置必須滿足實(shí)時應(yīng)用的及時性和高可靠性要求。應(yīng)用支撐軟件和應(yīng)用軟件必須采用開放性、分布式體系和面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，滿足可維護(hù)性要求，符合國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用程序必須達(dá)到各功能模塊和系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜寧.《無功電壓與優(yōu)化》.中國電力出版社.2006年第1版.

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[3] 金廣厚，郝建國，宋建勇.幾種無功功率的定義方法[J].東北電力技術(shù)[M] .

[4] 賈時平，劉桂英.靜止無功功率補(bǔ)償技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[5] 賈偉.電網(wǎng)運(yùn)行與管理[M]. 北京：中國電力出版社.2008，1-4.