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地區電網無功電壓控制應用現狀及發展
[ 通信界 / 張愛國 牛迎水 廖亨利 1.鶴壁供電公司 2.南京六都科技有限公司 / m.sese521.com / 2010/2/3 14:18:59 ]
 
  考慮到VQC和AVC的特點,國內也有專家提出AVC系統和VQC裝置聯合協調控制的技術思路。目前來看,在地區電網這一級,調度自動化系統得到了完全的實用化,在經濟發達地區甚至都升級到了第三代、第四代調度自動化系統,也由最初的單純的SCADA系統發展成為成熟的EMS系統,其底層通訊為光纖通訊,無論速度、容量和可靠性都非常高,從全國推廣的部分AVC系統應用來看,主站式AVC系統的控制可靠性和穩定性程度的非常高,有些電網AVC系統全年的使用率式100%。
  眾所周知,如果采用AVC和VQC聯合協調控制的方式,勢必會造成:每個變電站都需要安裝一套VQC裝置,投資非常大,維護成本高;對于大的地區電網可能會存在不同廠家的VQC裝置,控制風險較大,接口可靠性較低,從工程實施的角度甚至存在不同廠家協調的難題;從可靠性角度分析,使用的設備和模塊越少系統將越可靠、越穩定。
  進一步分析可知,VQC采集的遙測遙信數據AVC系統同樣能從SCADA系統獲取,在當前普通商用PC機上即可在線完成地級市電網的電壓無功優化計算。隨著綜合自動化技術的進一步發展,在具備四遙功能的地區電網,主站AVC軟件投資小、可靠性高、建設周期短、維護量小,因此,筆者看法是AVC與VQC裝置聯合協調控制的技術思路不再可取。
 
4 電壓無功控制的發展趨勢
4.1 分布式AVC系統
  隨著變電站綜合自動化技術的發展,無人值班變電站已被廣泛采用,在電網調度的層次之下建立多個集控站,由集控站管理若干個無人值班變電站,使得原來站內值班人員所作的工作可由集控站人員來遠方完成,因此電力系統運行管理模式逐步成為調度中心加多個集控站、調度管理與設備監視控制分離的模式。而且集控站是按地域劃分而不是按電網結構的耦合程度劃分,各集控站管理的變電所之間有可能緊密結合,但在電網結構上無法按照行政區域劃分來解耦,因此只有集中式自動電壓控制系統(集中式AVC系統)已經不能解決調度權與多個集控權之間的組織、優先級、責任歸屬的問題。
 
  譬如某省會城市電網總共有六十多個變電所,下轄八個集控站,其中調度自動化主站系統為南瑞OPEN3000系統,該系統可以獲取全網的遙測遙信數據,但并沒有控制下行通道;設備的監視與控制由集控站監視人員通過集控SCADA系統完成。正在建設中的AVC系統設計的分布式技術方案為:調度中心安裝AVC服務器,獲取全網數據,從全網的角度在線進行電壓無功優化計算分析,設備的參數,電壓、功率因數等參數和限值的考核由調度員在其工作站上設置;集控站監視人員通過集控AVC系統的工作站監視本地電網狀態,維護設備狀態(比如根據現場狀況決定某電容器是否由AVC控制),事項監視、設備控制;AVC系統的最終控制指令也有服務器發給AVC工作站,再由AVC工作站發給集控SCADA系統執行。可見,該技術方案既體現了調度中心對電網運行的決策、調度、管理、考核權,又能體現集控站的設備控制權和監控責任;既保持了AVC系統全網優化計算的優勢,又適應了調度運行的管理模式。
  筆者認為,在地區級電網的電壓無功控制當中,分布式AVC系統今后會成為主流。
4.2 不同調度管理級別的AVC分級協調控制
4.2.1 省網AVC系統與地網AVC系統的協調控制
  省級電網如果建設有AVC系統,那么,地區級AVC系統有與省網AVC系統協調控制的必要。就當前無功補償現狀而言,感性無功補償是比較充足的,再加之220kV以上電網的充電功率比較大,因此,在低谷負荷時,省級電網的電壓普遍偏高,有可能造成發電機組進相運行,從而危及電網運行安全,因此,有必要控制地區電網220kV母線的功率因數在一定范圍內。那么省網AVC系統有必要向地網AVC系統下達合理的功率因數指標或者無功指標,地網AVC系統有義務承擔功率因數調整的義務,降低主網發電機組調節的壓力。
  在緊急情況下,如主網的220kV母線電壓達到警戒線以外,必須限制AVC系統調節220kV分接頭的部分功能。如果220kV母線電壓高于警戒上限,則應該閉鎖220kV分接頭往下調節的功能;如220kV母線電壓低于警戒下限,則應該閉鎖220kV分接頭往上調節的功能。如此則避免主網的電壓進一步惡化,同時地網AVC系統要采取相應的減少無功投入或者增加無功投入的措施。
  省網AVC系統和地網AVC系統的協調控制還有許多地方值得研究,如電壓穩定的裕度分析,220kV母線等值、無功限值的推導等,相信今后在這方面會有許多研究成果產生。
 
4.2.2地網AVC系統與縣網AVC系統的協調控制
  地網和縣網均為配電網。配電網的特點為環網設計、開環運行,從調壓的角度看,電網呈縱向緊密耦合,下級電網的電壓水平受到上級電網分接頭調節的影響比較大,為避免下級電網調壓時的設備調節振蕩,必須考慮合理的上下級電網聯合調壓的方案。
  此外,依據調度管理的分工和責任歸屬,也不允許地區級調度中心的AVC系統直接分析和控制地網和縣網的所有無功補償設備和主變分接頭。并且電網中不管是地區級電網或者縣級電網,任何一節點無功的變化都會影響到全網的功率因數變化。
  因此從無功和電壓的角度考慮,地網AVC系統和縣網AVC系統同樣有協調控制的必要。文獻11從工程實用化的角度提出了可行的協調控制策略。
4.3 中低壓配電網無功補償集中優化控制
  隨著電力電子、移動通信技術的不斷發展,裝置性能不斷提高,中低壓無功自動補償裝置得到一定程度的推廣。將中低壓無功自動補償裝置納入區域電網電壓無功全網優化控制也是將來發展的趨勢。
  相對于載波通信的低可靠性、光纖通信的高成本、衛星通訊的高費用,

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作者:張愛國 牛迎水 廖亨利 1.鶴壁供電公司 2.南京六都科技有限公司 合作媒體:專網通信世界-中國電力通信網 編輯:顧北

 

 

 
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