无功优化的典型问题

电力18讯：    作者：常华 王津

　　电力系统电压/无功优化控制是指在保证满足运行约束的同时，用尽量少的无功投入（或尽量少的无功补偿设备投资），最大限度地改善电压质量、降低网损。电力系统电压无功优化控制主要是通过调整发电机的端电压、变压器分接头位置、无功补偿设备等手段来实现的。电力系统电压/无功优化问题分成规划和运行优化与控制两类。规划问题计算无功补偿设备的最优安装位置、类型和容量，以达到节省投资费用的目的。运行优化与控制问题认为无功补偿设备的配置已定，需要根据实际负荷的变化，确定无功补偿设备的投切方案和变压器分接头位置等，以达到在满足电压质量要求的情况下，网损最小，或能耗最小，或运行费用最小的目的。

　　1 目前存在的问题

　　首先，过分强调主站功能,对站端监控装置缺乏重视。目前投入运行的地区电网无功优化系统的控制过程是：通过SCADA系统收集信息，由主站根据分析结果发出控制命令，通过站端监控装置执行。站端监控装置只要实现四遥功能即可，即站端监控装置本身不具备分析功能。

　　其次，信息量采集不全,尤其是主变档位信号。

　　2 解决方案

　　2.1 站端监控装置的问题

　　站端监控装置应该是一个有多输入/多输出的闭环系统。该系统需要连续地对各母线电压和主变各侧电流进行交流采样，计算出电压、有功功率、无功功率和功率因数，分析电压水平和无功平衡状况。同时采集变电站内相关断路器和隔离开关的状态信息，能够在失去上级控制后，分析本变电站运行方式和结线状况，得出投切电容器组、调节分接头开关档位的控制策略，达到保证电压合格率和无功就地平衡的目的。

　　对站端执行机构的基本要求如下：

　　2.1.1 数据精度和准确性

　　要对采集到的数据进行数字滤波处理，以及真伪判断等抗干扰措施，保证进入策略的数据正确无误。

　　2.1.2 控制策略正确、合理

　　分析电压、有功功率、无功功率、功率因数，以及变电站运行方式和结线状况，确定符合当时运行方式的控制策略。

　　2.1.3 延长控制设备的使用寿命

　　保证对控制设备的动作次数不能超过限值，同时要使动作次数尽量地少。

　　2.1.4 控制操作的安全性和可靠性

　　控制操作的安全性和可靠性应在装置的硬件、软件和执行机构等各个环节加以保证，保证控制操作正确无误。

　　2.1.5 控制故障的闭锁及提示

　　在输出控制命令之前，必须检测各类闭锁条件（如总告警信号、谐波超标、执行电路出错、遥信变位、主变过流、系统电压严重超标等）。当闭锁条件满足时，立即取消控制命令，并给出闭锁提示信息。

　　2.1.6 拒动和滑档处理

　　当对电容器组和主变分接头的控制命令发出后，监测电容器组的状态和主变分接头开关档位是否变化,如果没有变化，则提示该设备拒动。如果主变分接头开关档位越过了预定的控制档位，则提示该主变分接头滑动，同时发生控制命令，切断分接头开关操作机构的电源。

　　2.1.7 运行方式的自适应

　　变电站中主变的个数可以是1台、2台甚至3台，母线有单母、双母、双母带旁路等不同的运行方式，对控制设备的使用不同，控制策略也不同。因此，要能自动地识别不同的运行方式，制定不同的控制策略。

　　2.1.8 自诊断和自恢复

　　装置要做到板级故障诊断，板内部分部件故障自诊断，当干扰使软件运行异常时，能自动恢复正常工作。

　　2.1.9 预留通信接口

　　预留的通信接口可以用RS-232/422/485方式与站内的RTU、综合自动化系统以及调度中心进行通信，使得该装置既可以独立工作，又可统一管理。

　　2.2 档位问题

　　根据现场经验，地区一级电网无功优化系统110 kV以上等级的变电站主变档位必须采集。在衡水电网无功优化功能实用化过程中，出于对现场原运行设备的可靠性及安装改造的方便性的需要，更考虑到改造后原设备及增加设备的安全运行可靠性的需要，笔者自行设计一套档位变送器，现将主变分接头改造方案综述如下:

　　原现场运行档位显示器不予改造，可正常使用。在档位信号输入端子处并出信号（AC 24 V电压信号），接入主变分头信号转换装置输入端子，AC 24 V变压器档位信号经过 PTC、TVS防过压、过流保护电路，进入整流桥整流滤波输出20 V至30 V直流信号，经过1 kW电阻限流驱动直流 24 V继电器，使流过继电器线圈的电流为12 mA，使继电器吸合。其两组开接点可分别单独送出两组空接点，一组变压器档位分接头接点供RTU遥信采集使用，另一组变压器档位分头接点还可以供VQC遥信采集使用。其工作原理见图1。



　　2.2.1 档位变送器的技术要点

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