電網(wǎng)自動化調(diào)度的無功電壓管理及改進(jìn)

摘要：目前電力企業(yè)中亟待解決的問題就是節(jié)能降損，不斷提高供電的質(zhì)量，從而確保電網(wǎng)的安全、可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電壓是對電能質(zhì)量優(yōu)劣進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)之一，而無功補(bǔ)償則是提高電能質(zhì)量、平衡系統(tǒng)無功功率、降低線損的主要措施，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種電壓等級的電網(wǎng)中。因此，加強(qiáng)無功電壓的管理與優(yōu)化十分必要?；诖它c(diǎn)，文章主要對電網(wǎng)自動化調(diào)度的無功電壓管理及其改進(jìn)策略進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)自動化調(diào)度；無功電壓；節(jié)能降損；供電質(zhì)量；無功功率 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2015）06-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0453

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力在日常生活中的作用越來越重要，這就迫切要求對電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化改造。在電網(wǎng)的改造過程中，要在保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，將安全放在第一位，兼顧經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性。當(dāng)代電網(wǎng)優(yōu)化改進(jìn)主要目標(biāo)和發(fā)展主流方向是電網(wǎng)調(diào)度自動化，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。在電網(wǎng)調(diào)度自動化過程中，電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與無功電壓的質(zhì)量直接相關(guān)。無功電壓的分配和管理是保證電網(wǎng)調(diào)度自動化中電力系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)能最重要的方面。

2 電網(wǎng)調(diào)度自動化中無功電壓改進(jìn)的目的

在電網(wǎng)調(diào)度自動化無功電壓改進(jìn)過程中，通過合理地投切無功設(shè)備容量和調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，對系統(tǒng)進(jìn)行改造和升級，能夠達(dá)到提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、增強(qiáng)電能質(zhì)量、降低有功損耗的目的：（1）優(yōu)化改進(jìn)后應(yīng)盡可能使系統(tǒng)采用分塊設(shè)計的樣式結(jié)構(gòu)，軟件的設(shè)計應(yīng)注重集成化和歸一化以及兼容性問題。同時為了方便軟件的管理和實現(xiàn)軟件的穩(wěn)定運(yùn)行，不同的數(shù)據(jù)要運(yùn)用不同方式進(jìn)行處理；對于不同類型的文件和數(shù)據(jù)分別建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫；代碼和數(shù)據(jù)要分別存放在不同的地方，充分提高軟件編寫的靈活性和日后維護(hù)的可操作性，也為日后對軟件的優(yōu)化和升級帶來方便。（2）對電網(wǎng)調(diào)度自動化中無功電壓的改進(jìn)應(yīng)當(dāng)致力于創(chuàng)造一個粗獷的開發(fā)環(huán)境，體系中的各個環(huán)節(jié)、用戶數(shù)據(jù)和軟件設(shè)計以及操作系統(tǒng)等各個方面都要設(shè)計和實現(xiàn)。（3）在無功電壓的改進(jìn)過程中，應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫應(yīng)當(dāng)按照電氣元件進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計，設(shè)計中還應(yīng)當(dāng)充分考慮用戶維護(hù)的方便性，采取基于圖形制作的網(wǎng)絡(luò)建模工具，實現(xiàn)不同應(yīng)用只需維護(hù)一套畫面的目標(biāo)。對電網(wǎng)調(diào)度自動化進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后應(yīng)當(dāng)盡量降低日常的維護(hù)開支和減少工作量，使電力系統(tǒng)的各項調(diào)度任務(wù)能夠穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地完成。

3 電網(wǎng)自動化調(diào)度中無功電壓管理存在的問題

3.1 無功補(bǔ)償裝置不合理

在我國的電力系統(tǒng)中，電力自動化調(diào)度中的無功補(bǔ)償裝置存在不合理的問題，處于電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)用設(shè)置方式都是環(huán)網(wǎng)手拉手，一般情況下，在設(shè)備運(yùn)行的過程中，都是開環(huán)的方式，而這種方式的應(yīng)用，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及其安全性的要求較高。

3.2 管理難度較大

電力系統(tǒng)中，在不同層次、不同區(qū)安裝了不少無功補(bǔ)償設(shè)備，這是為了使電網(wǎng)的供電質(zhì)量達(dá)到最佳，使得網(wǎng)損得以有效的降低，但是這些設(shè)備的安裝過于分散，因此，在進(jìn)行管理的過程中存在較大的難度。

4 電網(wǎng)自動化調(diào)度的無功電壓管理及改進(jìn)的具體措施

4.1 電網(wǎng)無功管理

4.1.1 電網(wǎng)調(diào)度工作人員必須加強(qiáng)變電站的無功電壓調(diào)整工作，這樣不但能夠保持母線的電壓質(zhì)量，而且可以隨時進(jìn)行補(bǔ)償裝置的投切工作；電網(wǎng)調(diào)度工作人員應(yīng)根據(jù)實際負(fù)荷分時段，充分利用負(fù)荷電壓的對應(yīng)關(guān)系曲線，在保證無功平衡的基礎(chǔ)上對變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)母線出現(xiàn)過電壓的情況時，在降低電壓的過程中要改變主變壓器分接頭的檔位，如果不能改變檔位的位置，就要卸下電容器；如果電壓不足，就需要增加幾組電容器同時調(diào)整變壓器的接頭，若運(yùn)行的變壓器是有載調(diào)壓變壓器，則需要分別調(diào)整變壓器的每一個接頭。

4.1.2 設(shè)置合理的無功補(bǔ)償設(shè)備容量，做好無功電壓規(guī)劃工作，并適當(dāng)?shù)卦黾咏?jīng)濟(jì)分配比例。在管理上，無功電壓的建設(shè)應(yīng)該采取分步的方式進(jìn)行，加強(qiáng)對高壓用戶無功補(bǔ)償裝置的安裝指導(dǎo)，制定相應(yīng)的管理制度，強(qiáng)化監(jiān)督。在一些重要的變電站內(nèi)，應(yīng)特別注意無功補(bǔ)償設(shè)備容量，配置自動無功補(bǔ)償裝置，運(yùn)用分組循環(huán)投切和合理補(bǔ)償相結(jié)合的辦法。

4.1.3 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與控制網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)屬于非線性組合優(yōu)化問題，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可以選擇開關(guān)和改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，改變接觸斷路器的開閉狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的優(yōu)勢在于能夠降低網(wǎng)絡(luò)損耗，減少干擾損失，達(dá)到負(fù)載平衡狀態(tài)，改善電壓質(zhì)量，降低運(yùn)營成本，實現(xiàn)最優(yōu)運(yùn)行方式的目的，使系統(tǒng)從不安全狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

4.1.4 在新建變電站所帶負(fù)荷形成的供電區(qū)域中，應(yīng)當(dāng)將新建變電站調(diào)整到所屬供電區(qū)域的幾何中心上；對于負(fù)載不均衡現(xiàn)象，按最短距離進(jìn)行初次負(fù)荷分配；新建站的初始位置應(yīng)在負(fù)載率最高的站附近依次隨機(jī)生成，直到新建站個數(shù)為0，以便于加快整體運(yùn)算

速度。

4.2 創(chuàng)建自動改進(jìn)調(diào)節(jié)無功電壓的平臺

除了做好無功電壓管理外，還需對無功電壓進(jìn)行良好的優(yōu)化，建立一個有自動控制功能的優(yōu)化系統(tǒng)。良好的無功電壓平臺不但可以減少電網(wǎng)管理人員的工作量，還能使控制系統(tǒng)更加科學(xué)化、效率化和計算精確化。對無功電壓系統(tǒng)的升級和改進(jìn)不能盲目，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)現(xiàn)實情況中出現(xiàn)的問題采取對應(yīng)的改進(jìn)措施。

4.2.1 控制目標(biāo)：在電力系統(tǒng)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行條件下，利用全網(wǎng)內(nèi)無功電壓補(bǔ)償?shù)姆椒▽o功電壓管理進(jìn)行升級和優(yōu)化；電力工作執(zhí)行前對系統(tǒng)中非相關(guān)設(shè)備進(jìn)行較準(zhǔn)確的估計，減少變壓器的改變次數(shù)，最大可能地減少開支，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的開銷。相關(guān)的電力部門人員要有扎實的專業(yè)知識，能自覺遵守安全行為準(zhǔn)則和相關(guān)工作規(guī)章制度的要求。

4.2.2 優(yōu)化原則：在進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)度自動化優(yōu)化過程中，應(yīng)在電力系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)高效運(yùn)行的同時進(jìn)一步提升其自動調(diào)節(jié)的能力，在確保運(yùn)行的電網(wǎng)時盡可能地實現(xiàn)負(fù)載電壓達(dá)到額定值的要求，將電能傳輸過程中在電線上的損耗降到最低。

4.2.3 系統(tǒng)功能：（1）通過電網(wǎng)調(diào)度自動化以及無功補(bǔ)償后，調(diào)壓變壓器能夠調(diào)節(jié)指令控制開關(guān)、控制系統(tǒng)能夠獲取無功補(bǔ)償設(shè)備投切指令及其控制信息，然后在工作站處理后再反饋回SCADA系統(tǒng)中執(zhí)行；（2）控制系統(tǒng)在使各個位置的電網(wǎng)負(fù)載都滿足條件的情況下，調(diào)節(jié)各級電網(wǎng)中的無功功率，讓它們進(jìn)行合理的分配，確保各層無功電壓的均衡；（3）相同等級電網(wǎng)的同變電所使用電容器的先后次序需要進(jìn)行統(tǒng)計。

4.2.4 約束條件：調(diào)壓開關(guān)動作的次數(shù)以及母線負(fù)載電壓應(yīng)保證在允許范圍內(nèi)，同時電容器投切次數(shù)也需要滿足系統(tǒng)的要求，達(dá)到合格的供電效率。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及人們生活水平的提高，對于電能的安全與可靠性的要求也越來越高。隨著現(xiàn)階段我國電網(wǎng)自動化調(diào)度水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，電力系統(tǒng)中的無功電壓得到了進(jìn)一步的管理與優(yōu)化，但是在對無功電壓進(jìn)行管理的過程中，仍然存在一些問題，因此，對管理進(jìn)行改進(jìn)與加強(qiáng)有利于提高電力系統(tǒng)電壓的質(zhì)量、改善電能的質(zhì)量、平衡無功分布、有效降低有功線損有著十分重要的現(xiàn)實意義。所以，在實際操作的過程中，要對無功電壓的管理進(jìn)行重視，全面認(rèn)識當(dāng)前無功電壓管理中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)有效的方法進(jìn)行改善，從而使無功電壓的管理水平得到不斷地提高，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而使電力部門的經(jīng)濟(jì)效益得到不斷提高，實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

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作者簡介：楊黎（1981-），女，國網(wǎng)湖北省電力公司孝感供電公司技師，工程師，研究方向：電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，電網(wǎng)運(yùn)行組織、指揮、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）