(国网福建龙岩市永定区供电有限公司 364100)
摘要：无功优化补偿是降低网损、保障配网供电质量的有效措施之一。特别是在市场环境下,用户对电能质量的要求越来越高,对供电可靠性的要求也越来越苛刻；同时,配网普遍提高的自动化水平为无功/电压的实时控制提供了可能。介绍的基于实测数据的配网无功/电压闭环控制系统正是在这种条件下产生的,已经在某电业局试点应用。
关键词:无功优化；SCADA；闭环控制
1前言
随着社会经济的发展和电网规模的不断扩大,配网的无功/电压控制问题也显得越来越重要。无功/电压的控制也要求随着网络运行状态和负荷的变化,不断调整。特别是随着配网自动化程度的不断提高,给无功/电压的实时控制提供了硬件上的保障。
2系统分析
传统的无功优化技术大部分是离线应用的,或者是在规划阶段对无功补偿的容量进行规划,按照主变容量的1/4～1/6配置,或者进行优化配置；在实际运行过程中,无功补偿设备的投切按照负荷的高低进行补偿,但是并没有做到实时补偿。
随着配网自动化程度的提高,以及电力市场环境下对供电质量和供电可靠性要求的提高,配网的控制也越来越精确,这样不仅可以保证供电质量,而且还可以降低配网运行的成本。配网无功/电压闭环控制系统正是在这种条件下产生的,并且这也是配网发展的方向。
本系统采用了先进的分析手段,以最优潮流方法作为无功优化配置的技术手段。整个系统分为两个模块:无功优化模块和电压调整模块。系统不仅对电容器组进行优化配置,在调压手段方面考虑了有载调压变压器分接头的调整以及减负荷等措施。并且可以确定整个网络的无功最优配置容量,以提高计算效率,更加适合于实际系统的推广、应用,经过某电业局的配电系统实际应用,说明此方法是有效的,可以推广使用。
3系统构成
系统的物理组成见图1。实时量测数据,包遥信、遥测数据经过数据采集系统送到前置机上，然后经过前置机转发或者将实时数据直接送到共享数据库中,相应的无功优化分析软件安装在无功工作站上,经过优化分析之后,再从相反的路径以遥控和遥调命令经过SCADA系统下发,从而构成闭环控制系统。整个系统经由SCADA-前置机-服务器-无功工作站-服务器-前置机-CADA,形成闭环的实时控制系统。
图1 闭环无功优化控制系统的构成
由此可见,在已有的调度自动化系统上,很容易实现无功/电压闭环控制系统,也可以在配网自动化规划阶段进行设计,预留相应的通信通道。在整个过程中,不需要调度人员干预,这要求相应的分析软件有很高的可靠性。
4配电网无功补偿设备配置原则
电网的稳定安全运行，需要电力系统配置一定的无功补偿装备，本文主要研究配电网中的无功补偿设备优化控制策略。电力系统的无功补偿装置的配置原则应该满足无功电压的分层分区的无功平衡。其中分层无功平衡是指相同电压等级下的无功平衡，及不同电压等级下不应该进行无功的交换。分区平衡是指电网中的电压应该保持就地平衡，减少无功功率的传输。电网中无功补偿方式主要有集中补偿和分散就地补偿两种补偿方式，为了减少无功传输，应该以就地补偿方式为主。
其中集中补偿方式主要有变电站集中补偿和配电变压器低压侧集中补偿。变电站集中补偿装置主要有同步调相机，并联电容器组，静止补偿器等。这些装置安装在变电站内部，具有补偿容量大，运行方便等特点，在维护电网无功功率的分层平衡方面起了很大作用。
配电网低压侧进行集中补偿目前得到广泛应用，一般釆用自动无功控制方式，这种无功补偿方式可以实现配电网地区的无功平衡，对提高配电网低压侧的电压有明显作用。此外，对于一些无功需求较大的地区可以采用在架空线路杆塔上装设无功补偿电容器，可以补偿此杆塔以后线路的无功需求，这也是集中补偿方式之一。此种补偿方式可以提供装设电容器末端地区的无功，减少线路的无功传输，对于提高电压的电压水平及减少网损有很好的改善作用。
分散补偿方式一般是直接对配电网末端配置无功补偿装置，直接补偿用户的无功需求，减少电网无功功率在配电网线路上的流动，从而减少网损，提高用户节点电压。其中，对一些无功需求比较大的用户单独配置无功补偿装置是分散无功补偿方式之一。
5配电网无功设备的控制策略
5.1SVC与SVG控制策略
静止无功发生器与静止无功补偿器可以快速连续发出无功功率，从而达到配电网短时无功补偿的目的。与都有控制装置通过接收外界指令，改变其无功出力，从而达到补偿系统无功缺额，稳定电压波动或者系统电压的作用。无功补偿策略主要有四种：功率因数控制，无功出力控制，电压控制和负荷控制。
5.2电容器组控制策略
并联电容器组因为造价便宜结构简单，目前仍广泛应用于配电系统,但是电容器组的投切往往会伴随过电压过电流，容易造成电容器组绝缘介质老化加速，使其过电压自愈性提前失效，并使电容器产生局部放电加剧，促进绝缘介质的老化并使其电容器衰减。
研究配电网中无功补偿设备静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）以及并联电容器组的工作原理，运行特性。SVC与SVG能够实现连续迅速的改变无功出力，既能发出感性无功有能发出容性无功，且相应速度快，在实际电网中越来越多的得以应用。
6计算方法
传统的无功优化技术是以等网损微增率方法为基础的,这种方法的主要优点是简单、有效。对于配网来说,却存在两个主要的缺点:由于配网总的无功最优补偿容量无法确定,所以等网损微增率方法无法得到一个较优的补偿方案；在配网的实际运行中,当电压偏差较大时,有载调压变压器往往作为调节电压的手段而对无功功率的分布产生影响,在等网损微增率方法中使用是困难的。
基于配网无功补偿的特点,有人提出了一些以数学优化方法为基础的无功优化技术,如线性规划方法、非线性规划方法、Benders分解方法及一些现代的优化技术等。这些方法解决了等微增率方法在数学上的不严密性,在处理可调电容器组的离散特性时是非常有效的。
基于配网运行的特点,文中提出了以最优潮流方法作为无功优化配置的技术手段。不仅对电容器组进行优化配置,而且对于有载调压变压器分接头的优化配置也是非常有效的,并且可以确定整个网络的无功最优配置容量。
7结束语
无功/电压的实时控制,使电网的无功/电压控制更加精确,一方面使电网的运行更加合理,降低损耗；另一方面,使供电质量大幅度提高,满足电网供电的可靠性指标。
本系统中采用了多种先进的技术手段,在无功优化模块中,采用最优潮流技术,以降低网损为目标函数,可以确保无功补偿的容量在一个最佳的状态；在电压调整模块当中,采用多种调压手段,包括电容器控制、有载调压变压器分接头调整以及负荷调整等措施。
本系统与就地无功补偿装置相结合,做到集中与分散控制相协调。集中控制具有全局性和综合性,在大范围内进行无功补偿和电压调整；而就地控制解决局部无功/电压控制问题,使具体的各个节点满足无功/电压需要。
参看文献
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论文作者:邱茂庆
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电压论文; 电容器论文; 闭环论文; 电网论文; 控制系统论文; 方法论文; 方式论文; 《电力设备》2016年第22期论文;