论文部分内容阅读
[摘 要]为了提高地区电网AVC系统利用效率和电网全网的无功优化调控质量、效率水平，利用SCADA调度自动化系统，建立地区AVC系统联合调控无功动态优化策略模型。通过数学模型设计来检测AVC控制系统实现节点电压无功优化的可行性，可以有效的提高节点电压质量，减少电网网损，确保电网节点控制在1.02～1.06范围。
[关键词]地区电网 无功优化 AVC控制系统 应用分析
中图分类号： U665.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0036-01
在电网建设过程中，AVC控制具备动态平衡能力，确保电压质量、电压稳定和降低线路损耗，目前，地区电网系统中无功补偿存在补偿位置选择不当、补偿容量不匹配等问题，为提高电网运营的安全性、稳定性和经济性，降低网损，结合SCADA系统，对全网运行工况数据进行遥测、遥信、分析和计算，确保电网安全可靠运行，进行电压无功优化调控。
1.地、县AVC分层协调控制系统
电网系统中的无功优化是指无功就地平衡，通过合理的无功调控实现降压变电站、发电厂、输电线路和终端用户4个元件处的无功就地平衡。地、县AVC分层协调控制系统中，无论是地网AVC系统还是县网AVC系统，均应满足电网与电气设备运行安全稳定的基础上，从全网角度出发实施无功电压的优化调控，以实现区域电网系统无功补偿设备准确、实时、可靠的投入和无功分层就地平衡确保电压稳定合格，达到主变分接开关调节次数最少、无功补偿装置投切位置和容量最合理、电压合格率最高、输电网损率最小等无功优化综合调控目标，进一步提高地区电网节能经济调控自动化水平。基于地调和县调综合调度自动化SCADA系统，按照县网AVC系统调压请求和地网AVC系统功率因素考核指标作为耦合因子，建立地、县AVC分层协调联合控制系统方案。以地网SCADA系统和县网SCADA系统为基础，分别组建地调AVC系统和县调AVC系统，其中：地调AVC系统从地网SCADA系统接收到地区电网运行的遥测遥信数据后，进行在线智能分析和计算，从地网角度形成地区电网电压无功优化的遥控遥调指令，并综合县调AVC系统上传的无功调控能力和调压请求，经通信线路给县调AVC系统下达对应的县网功率因数考核指标；县调AVC系统从县调SCADA系统接收到县域电网运行的遥测遥信数据后，进行在线智能分析和计算，从县网角度将地调AVC下达的县网功率因数考核指标作为控制目标进行电压无功优化调控，形成县域电网电压无功优化的遥控遥调指令，科学优化选择无功补偿位置、补偿装置、补偿容量，建立合理无功潮流，确保电网安全经济运行.
2.电网无功电压优化控制
2.1 目标函数
以能耗损失费用和调节代价运行费用最低作为地区电网无功优化目标，同时结合SCADA系统引入对PQ节点电压幅值、省网关口功率因数考核指标注入的无功约束项和县网无功调节能力约束项，其具体函数表达为：
（1）
式（1）中：为地区电网系统的有功功率损耗；、、、、分别为PQ节点个数、省网关口功率因数考核节点数、地网和县网无功调节能力考核节点数、有载可调变压器数、无功补偿节点数；为电压成分因素；、为无功惩罚因子；、分别为有载调压变压器的抽头变化量和调节成本；、分别为无功补偿装置组数变化量和调节成本。地、县调AVC系统间无功协调优化调节可以划分为无功调节能力询问、无功调节能力评估、无功优化计算、无功调节四个步骤，即：
（1）无功调节能力询问。地调AVC系统在预设周期性时间段进行无功寻优计算分析前，通过通信联络节点向县调AVC系统询问各联络线节点所具备的无功调节能力。（2）无功调节能力评估。县调AVC系统在接收询问后，对县网范围内的所有无功调控设备进行可控性评估，其中：无功补偿设备由县网AVC系统进行自动调节控制；当评估对象存在安全、保护、检修等运行工况时不进行能力评估；评估过程中要确保该设备在动作后不会引起厂站母线发生电压越限问题。（3）无功优化计算。地网AVC系统在获得各联络线节点处的无功调节上/下限后，经式（1）建立的无功优化模型进行无功优化计算与分析，并将优化结果下达给县网AVC系统，形成联络线节点的实时无功功率目标调控指标。（4）无功调节。县网AVC系统在获得地网AVC系统的无功优化调节指令后，通过调节无功补偿设备、分接头开关等实现电压无功的优化调节。
2.2 动态调整惩罚因素
为了确保AVC系统无功潮流运算结果能够真实反映电网的运行工况，结合适应度函数对每个考核节点电压无功灵敏度增加相应惩罚因子，以利用惩罚因子实现对无功优化的动态自适应调整，以实现在全网范围内进行无功动态优化调控。对于地区电网而言，经无功潮流节点计算，其总有功损耗和无功损耗可以简化为：
（2）
式（2）中：n为电网系统考核节点数；i、j两节点间有电气联络；、、分别为节点i和节点j间线路的电导、电纳和节点电压相位差。结合牛顿-拉夫逊法潮流计算，由潮流平衡方程可以获得：
（3）
由式（3）可以求出节点i、j间的无功惩罚因子，并作为各节点无功响应的灵敏度指标，即：各节点在满足电压合格的基础上，按灵敏度排序来依次选择无功补偿装置进行无功优化调节，直到功率因数满足地调AVC系统下达值，以地调AVC系统指导全网系统中县调AVC系统进行无功动态优化调节。
3.结论
地区电网无功优化调控并不是孤立的技术问题，而是一个涉及多方面因素的相互约束问题。结合SCADA调度自动化系统，按照地、县AVC系统联合电压无功动态优化调控策略，从全网角度进行各节点电压无功优化运算分析，形成实时准确的无功补偿设备投切指令和有载调压开关升降指令，并经SCADA遥控功能完成远程操控。地、县AVC系统联合调控，不仅实现电网无功在关口满足功率因数考核指标要求，同时从全网范围内实现无功 的小区域就地平衡，确保节点电压恢复到1.02～1.06限制范围内，能够满足地区电网经济调度运行需求。
参考文献
[1]郑瑜.电网地县一体化AVC系统建设与应用[J].电源技术应用，2013（12）：78-79.
[2]陈波.AVC系统在中山电网的应用与优化[J].科技创新导报，2012（25）：68-69.
[关键词]地区电网 无功优化 AVC控制系统 应用分析
中图分类号： U665.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0036-01
在电网建设过程中，AVC控制具备动态平衡能力，确保电压质量、电压稳定和降低线路损耗，目前，地区电网系统中无功补偿存在补偿位置选择不当、补偿容量不匹配等问题，为提高电网运营的安全性、稳定性和经济性，降低网损，结合SCADA系统，对全网运行工况数据进行遥测、遥信、分析和计算，确保电网安全可靠运行，进行电压无功优化调控。
1.地、县AVC分层协调控制系统
电网系统中的无功优化是指无功就地平衡，通过合理的无功调控实现降压变电站、发电厂、输电线路和终端用户4个元件处的无功就地平衡。地、县AVC分层协调控制系统中，无论是地网AVC系统还是县网AVC系统，均应满足电网与电气设备运行安全稳定的基础上，从全网角度出发实施无功电压的优化调控，以实现区域电网系统无功补偿设备准确、实时、可靠的投入和无功分层就地平衡确保电压稳定合格，达到主变分接开关调节次数最少、无功补偿装置投切位置和容量最合理、电压合格率最高、输电网损率最小等无功优化综合调控目标，进一步提高地区电网节能经济调控自动化水平。基于地调和县调综合调度自动化SCADA系统，按照县网AVC系统调压请求和地网AVC系统功率因素考核指标作为耦合因子，建立地、县AVC分层协调联合控制系统方案。以地网SCADA系统和县网SCADA系统为基础，分别组建地调AVC系统和县调AVC系统，其中：地调AVC系统从地网SCADA系统接收到地区电网运行的遥测遥信数据后，进行在线智能分析和计算，从地网角度形成地区电网电压无功优化的遥控遥调指令，并综合县调AVC系统上传的无功调控能力和调压请求，经通信线路给县调AVC系统下达对应的县网功率因数考核指标；县调AVC系统从县调SCADA系统接收到县域电网运行的遥测遥信数据后，进行在线智能分析和计算，从县网角度将地调AVC下达的县网功率因数考核指标作为控制目标进行电压无功优化调控，形成县域电网电压无功优化的遥控遥调指令，科学优化选择无功补偿位置、补偿装置、补偿容量，建立合理无功潮流，确保电网安全经济运行.
2.电网无功电压优化控制
2.1 目标函数
以能耗损失费用和调节代价运行费用最低作为地区电网无功优化目标，同时结合SCADA系统引入对PQ节点电压幅值、省网关口功率因数考核指标注入的无功约束项和县网无功调节能力约束项，其具体函数表达为：
（1）
式（1）中：为地区电网系统的有功功率损耗；、、、、分别为PQ节点个数、省网关口功率因数考核节点数、地网和县网无功调节能力考核节点数、有载可调变压器数、无功补偿节点数；为电压成分因素；、为无功惩罚因子；、分别为有载调压变压器的抽头变化量和调节成本；、分别为无功补偿装置组数变化量和调节成本。地、县调AVC系统间无功协调优化调节可以划分为无功调节能力询问、无功调节能力评估、无功优化计算、无功调节四个步骤，即：
（1）无功调节能力询问。地调AVC系统在预设周期性时间段进行无功寻优计算分析前，通过通信联络节点向县调AVC系统询问各联络线节点所具备的无功调节能力。（2）无功调节能力评估。县调AVC系统在接收询问后，对县网范围内的所有无功调控设备进行可控性评估，其中：无功补偿设备由县网AVC系统进行自动调节控制；当评估对象存在安全、保护、检修等运行工况时不进行能力评估；评估过程中要确保该设备在动作后不会引起厂站母线发生电压越限问题。（3）无功优化计算。地网AVC系统在获得各联络线节点处的无功调节上/下限后，经式（1）建立的无功优化模型进行无功优化计算与分析，并将优化结果下达给县网AVC系统，形成联络线节点的实时无功功率目标调控指标。（4）无功调节。县网AVC系统在获得地网AVC系统的无功优化调节指令后，通过调节无功补偿设备、分接头开关等实现电压无功的优化调节。
2.2 动态调整惩罚因素
为了确保AVC系统无功潮流运算结果能够真实反映电网的运行工况，结合适应度函数对每个考核节点电压无功灵敏度增加相应惩罚因子，以利用惩罚因子实现对无功优化的动态自适应调整，以实现在全网范围内进行无功动态优化调控。对于地区电网而言，经无功潮流节点计算，其总有功损耗和无功损耗可以简化为：
（2）
式（2）中：n为电网系统考核节点数；i、j两节点间有电气联络；、、分别为节点i和节点j间线路的电导、电纳和节点电压相位差。结合牛顿-拉夫逊法潮流计算，由潮流平衡方程可以获得：
（3）
由式（3）可以求出节点i、j间的无功惩罚因子，并作为各节点无功响应的灵敏度指标，即：各节点在满足电压合格的基础上，按灵敏度排序来依次选择无功补偿装置进行无功优化调节，直到功率因数满足地调AVC系统下达值，以地调AVC系统指导全网系统中县调AVC系统进行无功动态优化调节。
3.结论
地区电网无功优化调控并不是孤立的技术问题，而是一个涉及多方面因素的相互约束问题。结合SCADA调度自动化系统，按照地、县AVC系统联合电压无功动态优化调控策略，从全网角度进行各节点电压无功优化运算分析，形成实时准确的无功补偿设备投切指令和有载调压开关升降指令，并经SCADA遥控功能完成远程操控。地、县AVC系统联合调控，不仅实现电网无功在关口满足功率因数考核指标要求，同时从全网范围内实现无功 的小区域就地平衡，确保节点电压恢复到1.02～1.06限制范围内，能够满足地区电网经济调度运行需求。
参考文献
[1]郑瑜.电网地县一体化AVC系统建设与应用[J].电源技术应用，2013（12）：78-79.
[2]陈波.AVC系统在中山电网的应用与优化[J].科技创新导报，2012（25）：68-69.