變電站無功電壓優(yōu)化控制策略分析

李娜　張繼強

摘要：現(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代社會發(fā)展水平的不斷提升以及科學技術的進步發(fā)展，我國的電網(wǎng)發(fā)展速度不斷加快。從專業(yè)化角度出發(fā)，變電站無功電壓的合理優(yōu)化控制成為對電網(wǎng)安全化、穩(wěn)定化以及經(jīng)濟化運行的重要要求。我國的大規(guī)模無功電壓控制方法仍然是以計劃指令為主，也就是上級電網(wǎng)按照季度下達的無功功率補償?shù)南鄳笜耍瑢ο录夒娋W(wǎng)進行控制。其局限性在于難以適應電網(wǎng)的變化運行要求。本文就變電站的無功電壓的合理化優(yōu)化控制策略展開詳細論述。

關鍵詞：變電站；無功電壓；優(yōu)化控制策略

0引言

從某種程度上講，電壓是衡量電能的指標之一，其影響因素有電力系統(tǒng)中的無功不足與無功分布情況不科學[1]?，F(xiàn)階段，隨著現(xiàn)代化電力行業(yè)進步發(fā)展，廣大客戶對于電能質(zhì)量水平的要求更加嚴格，因此我們要借助科學化的手段來降低變電站的網(wǎng)損情況，盡量改善其電壓水平，確保電壓的穩(wěn)定性以及可靠性。

1 變電站無功電壓優(yōu)化的基本論述

（1）變電站無功電壓優(yōu)化的特點。目前，變電站中的無功電壓控制存在動態(tài)性、離散性、非線性、大規(guī)模以及不連續(xù)性的特點，電壓無功控制主要是指在滿足多種約束條件的基礎上，最大限度利用最少的無功投入來有效改善變電站電壓的實際質(zhì)量水平，在一定程度上減少網(wǎng)損。具體來說，變電站中的無功控制借助合理調(diào)整端電壓、無功補償設備以及系統(tǒng)中變壓器的分接頭位置，并有效利用先進化以及科學化的人工智能化管理技術，建立起變電站無功的優(yōu)化控制數(shù)學化模型。采用負荷預測的方法，實現(xiàn)變電站的無功優(yōu)化控制。

（2）變電站中無功平衡以及電壓之間的關系。從專業(yè)化角度出發(fā)，當隱極發(fā)電機在經(jīng)過了一段線路然后再向負荷進行供電的時候，若有功功率已經(jīng)被確定，則發(fā)電機能夠送到的無功功率可以表示為：

從公式中我們可以看出來，當公式中電勢E被確定為定值的時候，則Q以及V之間的關系可以如圖一所示，其中曲線1就是兩者之間的關系，而負荷的實際無功電壓情況則如圖中的曲線2所示。圖1中的曲線1以及曲線2之間的交點可以有效確定運行電壓Va。從某種程度上講，當負荷不斷增加的時候，無功電壓的實際特性情況則表示為圖中的曲線2。但是如果無功電源并未增加，那么其特性還是可以用曲線1來表示。而且曲線1與2之間的交點則是全新的運行點，而且Va‘則是負荷的電壓。從以上的情況可以看出，無功功率缺乏，會造成電壓下降，而無功功率相對來說比較充足的話，則電壓就會不斷提高。那么就可以在一定程度上充分滿足在負荷上的無功增加，確保負荷的實際電壓程度[3]。

2 變電站無功電壓優(yōu)化的控制措施

（1）合理優(yōu)化相應的數(shù)學模型。從專業(yè)化理論角度來看，為了降低電力網(wǎng)損，不斷提高設備實際壽命，需要將變電站二十四小時的網(wǎng)損最小作為其目標函數(shù)，把相關設備的動作次數(shù)以及母線電壓的實際質(zhì)量合格情況作為其約束條件，其控制方法是電容器組的投切以及有載調(diào)壓變壓器的分接頭控制調(diào)節(jié)，從而有效建立優(yōu)化的專業(yè)化數(shù)學模型，具體表示為：

（2） 負荷分段方案的合理化控制優(yōu)化。因電力系統(tǒng)中的負荷變化具有連續(xù)性的特點，然而用于優(yōu)化的負荷應屬于分段靜止的，所以就必須對連續(xù)性的負荷實施階梯性的分段劃分，將每個分段劃分內(nèi)的負荷假定為保持不變的。其分段原則主要是把負荷變化幅度相對較大的階段實施分開劃分，滿足各個劃分段內(nèi)部的實際電壓合格率。從負荷分段方法上來看，可以把預測日的標準化負荷曲線看成是首尾相連的。為控制好目標函數(shù)，應實施兩次分段，第一次控制方案把主變壓器的實際分接頭動作次數(shù)作為約束條件，明確主變壓器的實際分接頭檔位。第二次把電容器組的實際投切次數(shù)作為約束條件來明確投切方案; （3） 段內(nèi)方案的二次優(yōu)化。二次優(yōu)化需對大時段內(nèi)部的負荷進行優(yōu)化，確定預測日的主變壓器在分接頭方面的檔位。借助電容器實際投入組數(shù)量與主變壓器分接頭檔位情況來確定優(yōu)化控制方案，確保網(wǎng)損最小化與母線電壓達到合格水平。若任意組合方案的母線電壓都不合格，則選擇最接近實際合格標準的組合方案; （4） 明確設備動作最終方案。在對變電站的電壓、無功進行優(yōu)化控制期間，因需充分考慮到設備的實際動作次數(shù)制約情況，所以不可以按照之間原有的靜態(tài)化無功控制的計劃方案來實施無功補償。預測日負荷的劃分期間，需要充分考慮到優(yōu)化方案在實際求解方面的復雜程度，若如果分段過多，盡管優(yōu)化控制方案已經(jīng)最接近實際，而且網(wǎng)損降低程度相對較高以及電壓在合格率上也相對較高，但是相應的優(yōu)化方案在具體求解上卻是十分復雜。具體設備調(diào)節(jié)次數(shù)會在一定程度上日益增加。

3結語

總而言之，在我國的配電事業(yè)發(fā)展過程中，變電站擔負著非常重要的無功調(diào)節(jié)職責，關系到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。因此，需要對變電站的無功電壓進行合理化優(yōu)化控制。具體來說，在實際控制期間，可以通過合理優(yōu)化相應的數(shù)學模型、負荷分段方案的優(yōu)化、段內(nèi)方案的二次優(yōu)化以及明確設備動作最終方案等，發(fā)揮電壓無功優(yōu)化控制的實際意義。

參考文獻：

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[4]劉方,顧寶剛.調(diào)控一體模式下無功電壓自動控制軟件的應用[J].電氣時代,2012(11):68-70.endprint