無(wú)功電壓優(yōu)化控制是保證縣級電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的一項重要手段，是提高電能質(zhì)量的有效措施。本文分析了無(wú)功電壓化控制系統。希望本文的研究能為相關(guān)領(lǐng)域的研究帶來(lái)新的啟示。

要解決電網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化控制的問(wèn)題，就是要研制一套系統，來(lái)實(shí)時(shí)調節電網(wǎng)中各變電所主變有載調壓開(kāi)關(guān)與電容器投切。該系統從調度SCADA系統采集全電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行數據，利用專(zhuān)家系統、潮流計算等方法進(jìn)行計算，形成控制指令。

無(wú)功電壓化控制系統的組成、實(shí)現方法和計算流程

一、系統的組成

調度自動(dòng)化系統、變電所綜合自動(dòng)化系統和信息網(wǎng)的實(shí)施，實(shí)現了實(shí)時(shí)數據的采集和傳輸，為縣級無(wú)功電壓優(yōu)化控制打下了基礎，無(wú)功電壓優(yōu)化控制系統結線(xiàn)圖，該系統采用一臺無(wú)功電壓優(yōu)化工作站從調度SCADA系統采集全網(wǎng)各變電所實(shí)時(shí)運行數據，進(jìn)行無(wú)功電壓優(yōu)化計算，無(wú)功潮流計算，無(wú)功電壓潮流綜合優(yōu)化計算后，形成主變有載調壓開(kāi)關(guān)調節指令、電容器開(kāi)關(guān)投切指令以及相關(guān)控制信息，然后將控制信息發(fā)送至調度自動(dòng)化系統執行，此后循環(huán)往復。

二、實(shí)現方法

電網(wǎng)主要由變電所和輸電線(xiàn)路構成，電網(wǎng)一般有220kV、110kV和35kV三個(gè)電壓等級的變電所，主變一般均為有載調壓，變電所低壓側母線(xiàn)上均配有無(wú)功補償裝置。

在電網(wǎng)正常運行時(shí)，假設電網(wǎng)中各變電所無(wú)功功率均在合理的范圍內，此時(shí)若1(或2)變電所10kV母線(xiàn)電壓偏移合格范圍，此時(shí)應分析同電源同電壓等級的2變電所(或1變電所)和上一級3變電所電壓情況，若1(或2)變電所10kV母線(xiàn)電壓越限，則僅調節1(或2)變電所主變有載調壓開(kāi)關(guān)檔位，若1、2、3變電所10kV母線(xiàn)電壓同時(shí)越上限或超下限，則應調節3變電所主交主交有載調壓開(kāi)關(guān)檔位，使電壓恢復到正常范圍之內。

若所有變電所電壓都在合格范圍之內，當流經(jīng)1(或2)變電所主變10kV側無(wú)功加上流經(jīng)變電所主變空載無(wú)功功率大于本變電所1OkV電容器容量一半時(shí)(具體大到多少可以設定)，若該電容器投入后流經(jīng)3變電所1tOkV側A點(diǎn)無(wú)功功率不發(fā)生向220kV變電所倒送，此時(shí)1(或2)變電所的電容器即可投入，對于3、4、5、6這4個(gè)變電所的10kV電容器投入條件同1(或2)變電所，但要求220kV變電所B點(diǎn)無(wú)功不發(fā)生向220kV側電網(wǎng)倒送，從而實(shí)現無(wú)功分層平衡。

在電網(wǎng)中，4變電所內為二臺主變，如果此時(shí)電壓偏高，4變電所內主變有載調壓開(kāi)關(guān)檔位已調至1檔，而且上一級變電所主變有載調壓開(kāi)關(guān)檔位也已調至1檔，4變電所內電容器已切除，此時(shí)4變電所10kV母線(xiàn)電壓仍越上限，此時(shí)如果4變電所中1臺主變能承擔全部負荷，則可退出4臺變電所一臺主變，即降低了4變電所10kV母線(xiàn)電壓，同時(shí)又實(shí)現了變壓器的經(jīng)濟運行。

三、計算流程

無(wú)功電壓優(yōu)化系統首先從調度SCADA采集全電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行數據，然后以全電網(wǎng)電能損耗最小為目標函數，利用數學(xué)模型，求解主變分接開(kāi)關(guān)最佳檔位數、電容器最佳投入容量和電網(wǎng)最優(yōu)運行電壓等。再利用已求最優(yōu)解，求得電容器投切次數和主變有載調壓開(kāi)關(guān)調節次數。

限定全電網(wǎng)電能損耗最小數值范圍，在最小數值范圍內，多次求得次優(yōu)解，再計算出電容器與主變有載調壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數。當動(dòng)作次數最少時(shí)對應的解即為最優(yōu)解。然后發(fā)出控制指令，執行電容器投切與主變有載調壓開(kāi)關(guān)調節操作。

四、運行數據的采集與傳輸

無(wú)功電壓優(yōu)化控制系統數據采集和控制出口都通過(guò)調度自動(dòng)化系統，將分布在各個(gè)變電所的控制、保護、測量等實(shí)時(shí)信息迅速、準確、可靠地采集并傳輸到調度中心。這些信息可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是縣級電網(wǎng)的結構狀態(tài)信息，包括變壓器、輸電線(xiàn)路的等值參數、開(kāi)關(guān)位置等，另一類(lèi)是運行狀態(tài)信息，包括變電所母線(xiàn)電壓、變壓器、線(xiàn)路、電容器有功、無(wú)功功率等。

調度自動(dòng)化系統主網(wǎng)采用雙100M以太網(wǎng)結構。通過(guò)100M的集線(xiàn)器/交換機構建主網(wǎng)，運用調度自動(dòng)化系統軟件，對各變電所實(shí)時(shí)數據進(jìn)行采集處理。

各變電所實(shí)時(shí)數據的采集是通過(guò)各變電所綜合自動(dòng)化系統來(lái)完成的。變電所綜合自動(dòng)化系統是調度自動(dòng)化系統的基礎設備，負責各種信息的“上傳下達”工作，是縣級電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行數據采集與傳輸的一個(gè)重要的環(huán)節。它集數據采集、微機監控、微機保護于一體，對變電所設備實(shí)施遙測、遙信、遙控、遙調，即“四遙”。

信息的傳輸是一個(gè)非常重要的環(huán)節，變電所的各種實(shí)時(shí)信息要上傳給調度中心，由調度中心轉發(fā)給監控中心、監控中心的各種命令要下達到各個(gè)變電所，這種信息交換時(shí)刻都在進(jìn)行著(zhù)，因此信息的傳輸環(huán)節必須準確可靠，縣級電網(wǎng)一般依靠光纖通信去完成變電所綜合自動(dòng)化系統與調度中心信息傳輸。

五、系統安全控制

無(wú)功電壓優(yōu)化控制系統的安全策略。預算10kV母線(xiàn)電壓，防止電容器投切振蕩：預算無(wú)功負荷隨電壓交化量，防止主變有載分接開(kāi)關(guān)調節振蕩；雙主變并聯(lián)運行，先調節可能發(fā)生拒動(dòng)的主變有載分接開(kāi)關(guān)，以免發(fā)生另一臺主變有載分接開(kāi)關(guān)往返調節：根據負荷變化趨勢，決定是否實(shí)施逆調壓，以減少設備動(dòng)作次數；設備每日容許動(dòng)作次數及動(dòng)作間隔可迸行人工設置。并在此基礎上實(shí)現設備動(dòng)作次數按時(shí)段和負荷優(yōu)化分配；電容器、主變及有載調壓開(kāi)關(guān)異常變位系統進(jìn)行自動(dòng)閉鎖，且必須人工解鎖。電網(wǎng)、設備運行數據異常自動(dòng)閉鎖。10KV發(fā)生單相接地電容器自動(dòng)閉鎖。系統數據不刷新自動(dòng)閉鎖；

計算機與網(wǎng)絡(luò )傳輸的安全策略。使用了“內存數據庫技術(shù)”，極大的提高了數據存取速度，為無(wú)功優(yōu)化的快速計算提供了可能。同時(shí)，由于大量數據只與內存交互而不存取硬盤(pán)，防止了硬盤(pán)的早損；使用了“多線(xiàn)程技術(shù)”，實(shí)現了無(wú)功優(yōu)化系統并發(fā)事件的執行，達到實(shí)時(shí)控制的效果；動(dòng)態(tài)使用好定時(shí)器的個(gè)數，防止計算機系統運行性能的下降；根據傳輸數據的類(lèi)型和要求的不同，采用不同的傳輸協(xié)議。對于量大的重要的數據傳送采用TCP/IP協(xié)議，對于量少的需要廣播的數據傳輸采用UDP協(xié)議，這樣提高了網(wǎng)絡(luò )數據的傳輸效率和安全性；采用數據傳輸“回?！惫δ?，即網(wǎng)絡(luò )傳輸數據接受方向必須再向傳輸方進(jìn)行一次數據返送校驗，以核實(shí)數據傳輸的正確性。

無(wú)功電壓優(yōu)化運行管理的安全策略。制定“縣級電網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化運行集中控制系統”運行管理規程，并進(jìn)行操作培訓；廠(chǎng)、站、點(diǎn)號的調整必須嚴格保證無(wú)功優(yōu)化系統與調度SCADA系統的一致性。手動(dòng)操作時(shí)，應先對無(wú)功優(yōu)化系統進(jìn)行閉鎖；實(shí)施用戶(hù)級別控制，使不同的用戶(hù)具有不同的權限。同時(shí)，用戶(hù)對系統的修改，系統將自動(dòng)保存用戶(hù)名稱(chēng)、修改時(shí)間、修改內容等；無(wú)功優(yōu)化系統所作的操作記錄，必須妥善保管，以各安全分析。