浅析电压无功优化集中控制系统在县级电网中的应用

2014-12-10 15:14| 发布者: administrator| 查看: 745| 评论: 0

摘要: 随着地区经济的迅速发展，工业感性负荷快速增长，造成系统功率因数降低，影响变电设备出力。电力系统的无功优化控制，可以改善电压质量，降低线路损耗，提高变电设备出力，使电网能安全、稳定、经济地运行，对保证工 ...

随着地区经济的迅速发展，工业感性负荷快速增长，造成系统功率因数降低，影响变电设备出力。电力系统的无功优化控制，可以改善电压质量，降低线路损耗，提高变电设备出力，使电网能安全、稳定、经济地运行，对保证工农业生产用电、提高产品质量和改善人民生活都具有重大的影响。通过合理分配无功来进行电压调度，降低线损，能够产生显著的经济效益和社会效益。
1电压无功管理现状
河北省霸州电网中运行有35kV变电站13座，35 kV变压器27台，容量241600 kV•A。35 kV变压器全部为有载调压变压器。变电站共安装容性无功补偿设备41700 kvar，占主变压器容量的17.25%；基本上满足《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》中的不低于主变容量15%的要求。
目前13座变电站中有2座已经安装了电压无功综合控制装置（VQC），其余11座变电站通过人工控制电容器投切和变压器调压分接开关调整。已经安装的硬件VQC装置一般是根据本变电站所运行在九区域图上的位置来给出控制措施，满足本变电站内部电压要求和无功功率的合理分布。但该装置不能实现区域全网的电压无功控制。人工控制电容器投切和变压器调压分接开关调整，往往出现电压控制不及时、电容器未迎峰投入。两种调整方式都会造成电压调节不合理的现象。且对每个变电站均投入VQC装置，也会增加供电企业的设备投资。
随着调度自动化系统在县调中的应用和变电站无人值班工作的推进，根据系统的运行信息，实现区域电网的电压无功控制成为可能。只在调度主站端安装全局无功优化控制软件，不但为电力企业节省设备投资，且可给出一个合理的控制措施，从而保证区域电网内的电压质量合格和无功功率的合理分布。
可见，现在的电压无功控制并没有充分的利用SCADA系统(Supervisor Control And Data Acquisition，即数据采集和监控系统)的数据进行分析、计算，因而也无从保证无功和电压的优化处理。应用无功优化控制软件，实现电压无功的自动控制是解决这一问题的最佳方案。
2电压无功优化控制系统的特点
2.1软件的控制模式
电压无功优化控制系统通过调度自动化SCADA系统采集全网各节点运行电压、无功功率、有功功率等实时数据，以电网电能损耗最少为目标，以各节点电压合格为约束条件，进行综合优化处理后,形成有载调压变压器分接开关调节和无功补偿设备投切控制指令，然后利用调度自动化系统的“四遥”功能，实现地区电网电压无功优化运行自动控制。只需要在调度或集控站安装一套电网电压无功优化集中控制软件,即可对电网电压无功进行自动优化、集中控制。
2.2 软件控制的先进性
系统能够在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行电压无功优化控制，实现无功补偿设备和调压设备资源网络化运行，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变压器调压分接开关调节次数最少和电压合格率最高，实现网络损耗最小，进一步提高电网调度自动化水平，提高电力系统运行的稳定性和安全性，全面改善和提高电网电压质量，降低电网损耗，提高设备出力。
2.3 软件控制的安全性
⑴预算10kV母线电压，防止电容器投切振荡；预算无功负荷随电压变化量，防止主变有载分接开关调节振荡。
⑵设备每日容许动作次数及动作间隔可进行人工设置。并在此基础上实现设备动作次数按时段和负荷优化分配。
⑶电容器、主变压器及有载调压开关异常变位系统进行自动闭锁，且必须人工解锁。电网、设备运行数据异常自动闭锁。10kV发生单相接地电容器自动闭锁。系统数据不刷新自动闭锁。
⑷采用“遥测”与“遥信”联判方式，确信“遥信”量的真伪，避免误动作。
⑸实施用户级别控制，使不同的用户具有不同的权限。同时，用户对系统的修改，系统将自动保存用户名称、修改时间、修改内容等。
⑹系统具有事故告警与闭锁功能，在电网出现不正常状态时，系统会给出相关的文字提示和语音提示，并自动封锁本软件对相关设备的控制权，但不影响对其他厂站设备的控制。
⑺任何情况下不会发出影响电网与主设备安全的操作指令，系统闭环运行时不影响SCADA系统上的操作和性能指标。
3电压无功优化控制系统的应用和效益分析
3.1应用情况
我局的电网电压无功优化运行集中控制系统是独立于SCADA系统的电压无功优化控制功能模块。从2006年7月至2006年9月，经过调试运行，各项动作指令正确，能够根据现场的无功、电压情况对变压器的分接开关和电容器开关发出遥控升降和拉合命令。经过2个月的试运行，集中优化控制的很多优势体现了出来。
首先，是无功的补偿更加合理有效。例如东连变电站的206电容器，原来人工投入的时间一般为上午9时，往往不能迎峰投入，影响电容器无功的出力。但是采用集中控制系统控制后，电容器投入的时间明显提前，通常是从早晨7：30投入，中午低谷时切除，无功补偿的效果明显增加了。
其次，优化控制系统的逆调压方法提高了电压质量。采用逆调压的方法，就是在高峰负荷的时候适当的提高运行电压，将此时的电压下限提高，同理，在低谷负荷的时候适当降低运行电压，降低这个时间段的电压下限。这样可以减少损耗，提高出力。我们对3个变电站的电压曲线按照时段进行了设置。通过2个多月来的运行检验，采用电压无功集中优化控制，不但在电压合格率上有了更好的保证，而且在无功的合理分布，提高电网的经济运行方面有更多的优势。
3.2效益分析
以东连35kV变电站数据为例，系统投入后，系统功率因数和电压均得到了提高，功率因数由0.9提高到0.92，提高设备出力2%，线路末端电压明显提高，用户电压质量明显改善，消除了高峰时无法用电的现象，其社会效益更不容忽视。降损效益测算表明，2年内便可回收投资。
4电压无功集中优化控制系统的完善
电网电压无功集中优化控制系统在使用中体现了较强的技术优势和先进特征。但是，在使用中也发现了一些需要进一步的完善的问题。
（1）电容器的合理配置。由于现阶段电容器配置容量较大，在无功较小时，容易出现无功过补和电容器切除后无功缺失。集中优化控制的一个特点就是能够根据无功的需要，投入电容器。如母线上同时配置两组容量不同的电容器，由系统控制投切，将会取得更好的效果。
（2）功率因数和母线电压的记录。系统提供了功率因数和母线电压的合格率，如果能够提供任意时段的平均功率因数和母线电压记录，就能够更方便的进行电压无功的降损节能分析。