摘要：随着智能电网的发展，对电压无功优化控制的要求越来越高。本文阐述了无功电压控制策略，分析了佛山电网无功电压运行存在的问题，并从电网运行方式安排、静态无功补偿、无功分层分区平衡控制、动态无功支撑、电压无功自动控制和电压无功监督管理等方面对佛山电网的无功电压工作提出建议。
关键词：地区电网；无功；电压； ＡＶＣ ；无功电压控制
0引言
近年来，随着智能电网的发展，对电压无功优化控制的要求越来越高，电压和无功的管理水平将直接影响到系统的安全经济运行。佛山电网是广东电网乃至南方电网的重要枢纽和西电东送的重要门户。为加强佛山电网的无功平衡和电压控制的管理，本文分析了佛山电网的无功电压存在的问题，并提出了相应的措施，用以指导佛山电网下一步无功电压重点工作。
1无功电压控制策略
传统的电压无功控制一般以控制区域来进行调节[1] ，比如九区图控制策略，但由于其控制边界固定所以存在误动作问题，因此又提出了面向五种基本控制行为的五区图控制策略，以使装置动作准确可靠。基于人工智能的电压无功控制策略则包含模糊控制、专家系统控制和神经网络控制等。
随着电网调度自动化、信息化、互动化水平的显著提高，在各调度中心建设自动电压控制系统(AVC)，实现电压和无功功率的闭环管理已成为共识[2] 。AVC 是在满足全网安全约束条件下，通过调整电网的无功电源和变压器分接头及投切无功补偿设备，以实现全网网损最小的目标。经过研究发展，AVC 已经从原来的厂站端电压无功控制 (VQC) 发展到整个电网范围内的自动电压控制。
佛山电网的无功电压控制模式主要为三级电压控制模式，三级电压控制模式是由法国电力公司提出的。在三级电压控制模式中，调控中心的 AVC 主站作为控制的第三级，进行全网统一优化后，将各控制区域的中枢点电压指令下发给第二级电压控制层。第二级电压控制层由各个控制区域组成，每个控制区域内都装设二级电压控制器，二级电压控制器接收 AVC 主站的指令后，将指令分解并发送至各厂站端的 AVC 子站执行，目标是跟踪 AVC 主站下发的中枢节点电压目标值。厂站端的 AVC 子站是第一级控制的执行者，负责执行二级电压控制器下发的控制命令，自动调节本厂站内的无功设备来跟踪指令。AVC 体系架构被分为一级电压控制 (PVC)、二级电压控制 (SVC) 和三级电压控制(TVC) 三个层次。显然，每一层都承担着各自的任务，下层接收上层的指令作为本层的控制目标，并向更下一层发出控制目标。各级电压控制的比较见表 1 [3] 。
表1 各级电压控制的比较
2 佛山电网无功电压问题
1) 部分地区无功支撑有限，无功补偿配置不足。部分地区容性无功补偿配置不足，负荷高峰期部分地区电压偏低，尤其是重负荷地区无功下送过多，潮流较重片区无功缺额大，无功功率不能就地平衡。南海和顺德片区为负荷中心，又缺乏容性无功补偿装置，在高峰负荷时易发生一些重要枢纽变电站电压偏低的情况。而低压电抗器配置普遍不足，负荷低谷时段部分地区电压偏高，尤其是电缆接线多，地方电源集中的片区，电压偏高问题尤为突出。在节假日时期，感性无功补偿不足的矛盾尤为突出，为降低电压需要采用停运厂站AVC运行、改变大量线路的运行方式等等，不利于电网的安全稳定运行。
2) 不能做到无功分层分区平衡。首先分析无功分层平衡情况。佛山电网夏大方式下，全网容性无功均有一定的盈余，具有一定的调节能力。但 220kV 电压层面无功不能就地平衡。
3) 动态无功补偿不足。目前广东电网主要补偿装置为电容器和高低压电抗器，安装了部分 SVC 和 STATCOM 装置，动态无功补偿不足，影响了电网安全稳定运行，而佛山电网基本以电容器和高低压电抗器为补偿装置，动态无功补偿装置基本没有配置。
4)AVC 系统建设有待加强。AVC 能实现无功电压的闭环控制，佛山电网目前已经有一定的 AVC 系统，但AVC 的运行管理和维护工作有待进一步提高。优化功能也有待进一步加强。
3 改善无功电压运行的措施
根据南方电网无功电压运行存在的问题，现提出以下措施及工作安排。
1) 合理安排运行方式。如在夏季用电高峰期，应相应增加电源的投入和无功补偿，根据不同的负荷需求，安排相应的开关机组和无功补偿。
2) 增投电容器或提高发电机组无功出力以提高系统运行电压水平从而提高系统的电压稳定性。稳定判据原则上以《电力系统安全稳定导则》和《南方电网安全稳定计算分析导则》为依据，电压稳定即暂态和动态过程中系统中枢点母线电压下降持续低于 0.75p.u.的时间不超过 1s，且动态过程平息后，220kV 及以上电压等级中枢点母线电压不低于0.9p.u.。
3) 加强无功分层分区平衡控制。500kV 主变的 220kV 侧无功交换，原则上应不超过有功负荷的15% 或 80Mvar ；500kV 线路无功穿越原则上不超过100Mvar。加强 500kV 电网与 220kV 电网无功分层控制，500kV 主变的 220kV 侧无功交换原则上应不超过有功负荷的 15% 或 80Mvar。负荷高峰时段功率因数不低于 0.95，负荷低谷时段功率因数不高于0.95。负荷中心区域，应要求其功率因数在负荷高峰时段不低于 0.98，避免大量的下送无功。
4) 加强动态无功设备运行控制。由于西电东送规模加大，广东省直流落点密集，对于西电对重负荷地区和直流落点密集的地方可增设动态无功补偿。同时为增加动态无功控制手段，应按计划推进快速投切电容器试点、广东电网发电机组的调差系数优化整定等工作。
5) 合理制定无功优化控制措施。无功优化涉及无功补偿设备投入地点的选择、补偿容量的确定、变压器分接头的调整和发电机机端电压的配合等问题，故应通过全网的静态、暂态和动态电压稳定性分析计算，来确定合理的无功优化方案。继续推进网省地三级 AVC 系统的建设，加强全网 AVC 策略管理 , 通过试行 AVC 系统，逐步实现利用电压、无功功率控制由就地功能向全系统优化控制功能过渡[4] 。
6) 加强无功电压监督管理。关注无功电压设备的投入情况，实时监测其运行情况，完善监控统计和评价的技术手段。
4 结语
本文总结了无功电压控制策略，分析了佛山电网无功电压问题，包括无功补偿配置不足，无功跨层跨区流动，动态无功补偿不足和 AVC 系统建设不完善等。提出了 6 项措施，包括合理安排运行方式，增投电容器或提高发电机组无功出力，加强无功分层分区平衡控制，加强动态无功设备控制，合理制定无功优化控制措施和加强无功电压监督管理。
参考文献：
[1] 余涛，周斌 . 电力系统电压 / 无功控制策略研究综述 [J]. 继电器，2008，36(6) ：79-85.
[2] 燕福龙 . 电力系统电压和无功功率自动控制 [M].北京 ：中国水利水电出版社，2013.
[3] 刘君华 . 电力系统无功源配置与分级电压控制的研究 [D]. 杭州 ：浙江大学，2006
[4] 曾艳，徐柏榆，陈晓科.广东电网电压无功运行管理现状分析及建议[J].广东电力，2010，23(11)：50-55.
论文作者:黄雄浩,李伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：电压论文; 电网论文; 佛山论文; 负荷论文; 动态论文; 广东论文; 策略论文; 《电力设备》2018年第24期论文;