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無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)的分析

更新時(shí)間:2012-12-06      瀏覽次數(shù):1484

無功電壓優(yōu)化控制是保證縣級(jí)電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一項(xiàng)重要手段,是提高電能質(zhì)量的有效措施。本文分析了無功電壓化控制系統(tǒng)。希望本文的研究能為相關(guān)領(lǐng)域的研究帶來新的啟示。

要解決電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制的問題,就是要研制一套系統(tǒng),來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)中各變電所主變有載調(diào)壓開關(guān)與電容器投切。該系統(tǒng)從調(diào)度SCADA系統(tǒng)采集全電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),利用專家系統(tǒng)、潮流計(jì)算等方法進(jìn)行計(jì)算,形成控制指令。

無功電壓化控制系統(tǒng)的組成、實(shí)現(xiàn)方法和計(jì)算流程

一、系統(tǒng)的組成

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和信息網(wǎng)的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和傳輸,為縣級(jí)無功電壓優(yōu)化控制打下了基礎(chǔ),無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)線圖,該系統(tǒng)采用一臺(tái)無功電壓優(yōu)化工作站從調(diào)度SCADA系統(tǒng)采集全網(wǎng)各變電所實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),進(jìn)行無功電壓優(yōu)化計(jì)算,無功潮流計(jì)算,無功電壓潮流綜合優(yōu)化計(jì)算后,形成主變有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)指令、電容器開關(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(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)執(zhí)行,此后循環(huán)往復(fù)。

二、實(shí)現(xiàn)方法

電網(wǎng)主要由變電所和輸電線路構(gòu)成,電網(wǎng)一般有220kV、110kV和35kV三個(gè)電壓等級(jí)的變電所,主變一般均為有載調(diào)壓,變電所低壓側(cè)母線上均配有無功補(bǔ)償裝置。

在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),假設(shè)電網(wǎng)中各變電所無功功率均在合理的范圍內(nèi),此時(shí)若1(或2)變電所10kV母線電壓偏移合格范圍,此時(shí)應(yīng)分析同電源同電壓等級(jí)的2變電所(或1變電所)和上一級(jí)3變電所電壓情況,若1(或2)變電所10kV母線電壓越限,則僅調(diào)節(jié)1(或2)變電所主變有載調(diào)壓開關(guān)檔位,若1、2、3變電所10kV母線電壓同時(shí)越上限或超下限,則應(yīng)調(diào)節(jié)3變電所主交主交有載調(diào)壓開關(guān)檔位,使電壓恢復(fù)到正常范圍之內(nèi)。

若所有變電所電壓都在合格范圍之內(nèi),當(dāng)流經(jīng)1(或2)變電所主變10kV側(cè)無功加上流經(jīng)變電所主變空載無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(shè)定),若該電容器投入后流經(jīng)3變電所1tOkV側(cè)A點(diǎn)無功功率不發(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(duì)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)無功不發(fā)生向220kV側(cè)電網(wǎng)倒送,從而實(shí)現(xiàn)無功分層平衡。

在電網(wǎng)中,4變電所內(nèi)為二臺(tái)主變,如果此時(shí)電壓偏高,4變電所內(nèi)主變有載調(diào)壓開關(guān)檔位已調(diào)至1檔,而且上一級(jí)變電所主變有載調(diào)壓開關(guān)檔位也已調(diào)至1檔,4變電所內(nèi)電容器已切除,此時(shí)4變電所10kV母線電壓仍越上限,此時(shí)如果4變電所中1臺(tái)主變能承擔(dān)全部負(fù)荷,則可退出4臺(tái)變電所一臺(tái)主變,即降低了4變電所10kV母線電壓,同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

三、計(jì)算流程

無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)首先從調(diào)度SCADA采集全電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),然后以全電網(wǎng)電能損耗zui小為目標(biāo)函數(shù),利用數(shù)學(xué)模型,求解主變分接開關(guān)*檔位數(shù)、電容器*投入容量和電網(wǎng)*運(yùn)行電壓等。再利用已求*解,求得電容器投切次數(shù)和主變有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)。

限定全電網(wǎng)電能損耗zui小數(shù)值范圍,在zui小數(shù)值范圍內(nèi),多次求得次優(yōu)解,再計(jì)算出電容器與主變有載調(diào)壓開關(guān)動(dòng)作次數(shù)。當(dāng)動(dòng)作次數(shù)zui少時(shí)對(duì)應(yīng)的解即為*解。然后發(fā)出控制指令,執(zhí)行電容器投切與主變有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)操作。

四、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與傳輸

無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制出口都通過調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),將分布在各個(gè)變電所的控制、保護(hù)、測量等實(shí)時(shí)信息迅速、準(zhǔn)確、可靠地采集并傳輸?shù)秸{(diào)度中心。這些信息可分為兩大類,一類是縣級(jí)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息,包括變壓器、輸電線路的等值參數(shù)、開關(guān)位置等,另一類是運(yùn)行狀態(tài)信息,包括變電所母線電壓、變壓器、線路、電容器有功、無功功率等。

調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主網(wǎng)采用雙100M以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過100M的集線器/交換機(jī)構(gòu)建主網(wǎng),運(yùn)用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)軟件,對(duì)各變電所實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理。

各變電所實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集是通過各變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來完成的。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備,負(fù)責(zé)各種信息的“上傳下達(dá)”工作,是縣級(jí)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)囊粋€(gè)重要的環(huán)節(jié)。它集數(shù)據(jù)采集、微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)于一體,對(duì)變電所設(shè)備實(shí)施遙測、遙信、遙控、遙調(diào),即“四遙”。

信息的傳輸是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),變電所的各種實(shí)時(shí)信息要上傳給調(diào)度中心,由調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心、監(jiān)控中心的各種命令要下達(dá)到各個(gè)變電所,這種信息交換時(shí)刻都在進(jìn)行著,因此信息的傳輸環(huán)節(jié)必須準(zhǔn)確可靠,縣級(jí)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(tǒng)與調(diào)度中心信息傳輸。

五、系統(tǒng)安全控制

無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全策略。預(yù)算10kV母線電壓,防止電容器投切振蕩:預(yù)算無功負(fù)荷隨電壓交化量,防止主變有載分接開關(guān)調(diào)節(jié)振蕩;雙主變并聯(lián)運(yùn)行,先調(diào)節(jié)可能發(fā)生拒動(dòng)的主變有載分接開關(guān),以免發(fā)生另一臺(tái)主變有載分接開關(guān)往返調(diào)節(jié):根據(jù)負(fù)荷變化趨勢,決定是否實(shí)施逆調(diào)壓,以減少設(shè)備動(dòng)作次數(shù);設(shè)備每日容許動(dòng)作次數(shù)及動(dòng)作間隔可迸行人工設(shè)置。并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)作次數(shù)按時(shí)段和負(fù)荷優(yōu)化分配;電容器、主變及有載調(diào)壓開關(guān)異常變位系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)閉鎖,且必須人工解鎖。電網(wǎng)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)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(tǒng)數(shù)據(jù)不刷新自動(dòng)閉鎖;

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩呗?。使用?ldquo;內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)”,極大的提高了數(shù)據(jù)存取速度,為無功優(yōu)化的快速計(jì)算提供了可能。同時(shí),由于大量數(shù)據(jù)只與內(nèi)存交互而不存取硬盤,防止了硬盤的早損;使用了“多線程技術(shù)”,實(shí)現(xiàn)了無功優(yōu)化系統(tǒng)并發(fā)事件的執(zhí)行,達(dá)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(shù),防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行性能的下降;根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的類型和要求的不同,采用不同的傳輸協(xié)議。對(duì)于量大的重要的數(shù)據(jù)傳送采用TCP/IP協(xié)議,對(duì)于量少的需要廣播的數(shù)據(jù)傳輸采用UDP協(xié)議,這樣提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率和安全性;采用數(shù)據(jù)傳輸“回校”功能,即網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)接受方向必須再向傳輸方進(jìn)行一次數(shù)據(jù)返送校驗(yàn),以核實(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。

無功電壓優(yōu)化運(yùn)行管理的安全策略。制定“縣級(jí)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化運(yùn)行集中控制系統(tǒng)”運(yùn)行管理規(guī)程,并進(jìn)行操作培訓(xùn);廠、站、點(diǎn)號(hào)的調(diào)整必須嚴(yán)格保證無功優(yōu)化系統(tǒng)與調(diào)度SCADA系統(tǒng)的一致性。手動(dòng)操作時(shí),應(yīng)先對(duì)無功優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行閉鎖;實(shí)施用戶級(jí)別控制,使不同的用戶具有不同的權(quán)限。同時(shí),用戶對(duì)系統(tǒng)的修改,系統(tǒng)將自動(dòng)保存用戶名稱、修改時(shí)間、修改內(nèi)容等;無功優(yōu)化系統(tǒng)所作的操作記錄,必須妥善保管,以各安全分析。

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