无功电压化控制系统的研制(1)

摘要：无功电压优化控制是保证县级电网安全经济运行的一项重要手段，是提高电能质量的有效措施。本文分析了无功电压化控制系统。希望本文的研究能为相关领域的研究带来新的启示。

要解决电网无功电压优化控制的问题，就是要研制一套系统，来实时调节电网中各变电所主变有载调压开关与电容器投切。该系统从调度SCADA系统采集全电网实时运行数据，利用专家系统、潮流计算等方法进行计算，形成控制指令。

一、无功电压化控制系统的组成、实现方法和计算流程

一、系统的组成

调度自动化系统、变电所综合自动化系统和信息网的实施，实现了实时数据的采集和传输，为县级无功电压优化控制打下了基础，无功电压优化控制系统结线图，该系统采用一台无功电压优化工作站从调度SCADA系统采集全网各变电所实时运行数据，进行无功电压优化计算，无功潮流计算，无功电压潮流综合优化计算后，形成主变有载调压开关调节指令、电容器开关投切指令以及相关控制信息，然后将控制信息发送至调度自动化系统执行，此后循环往复。

二、实现方法

电网主要由变电所和输电线路构成，电网一般有220kV、110kV和35kV三个电压等级的变电所，主变一般均为有载调压，变电所低压侧母线上均配有无功补偿装置。

在电网正常运行时，假设电网中各变电所无功功率均在合理的范围内，此时若1(或2)变电所10kV母线电压偏移合格范围，此时应分析同电源同电压等级的2变电所(或1变电所)和上一级3变电所电压情况，若1(或2)变电所10kV母线电压越限，则仅调节1(或2)变电所主变有载调压开关档位，若1、2、3变电所10kV母线电压同时越上限或超下限，则应调节3变电所主交主交有载调压开关档位，使电压恢复到正常范围之内。

若所有变电所电压都在合格范围之内，当流经1(或2)变电所主变10kV侧无功加上流经变电所主变空载无功功率大于本变电所1 OkV电容器容量一半时(具体大到多少可以设定)，若该电容器投入后流经3变电所1tOkV侧A点无功功率不发生向220kV变电所倒送，此时1(或2)变电所的电容器即可投入，对于3、4、5、6这4个变电所的10kV电容器投入条件同1(或2)变电所，但要求220kV变电所B点无功不发生向220kV侧电网倒送，从而实现无功分层平衡。

在电网中，4变电所内为二台主变，如果此时电压偏高，4变电所内主变有载调压开关档位已调至1档，而且上一级变电所主变有载调压开关档位也已调至1档，4变电所内电容器已切除，此时4变电所10kV母线电压仍越上限，此时如果4变电所中1台主变能承担全部负荷，则可退出4台变电所一台主变，即降低了4变电所10kV母线电压，同时又实现了变压器的经济运行。

三、计算流程

无功电压优化系统首先从调度SCADA采集全电网实时运行数据，然后以全电网电能损耗最小为目标函数，利用数学模型，求解主变分接开关最佳档位数、电容器最佳投入容量和电网最优运行电压等。再利用已求最优解，求得电容器投切次数和主变有载调压开关调节次数。

限定全电网电能损耗最小数值范围，在最小数值范围内，多次求得次优解，再计算出电容器与主变有载调压开关动作次数。当动作次数最少时对应的解即为最优解。然后发出控制指令，执行电容器投切与主变有载调压开关调节操作。