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淺談電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中的無功電壓及優(yōu)化
摘要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)也逐步邁入新的臺(tái)階。作為城市運(yùn)作中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，電網(wǎng)的建設(shè)和優(yōu)化決定了人們?cè)诔鞘兄械纳钯|(zhì)量，并且對(duì)于城市的運(yùn)作有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。由于目前電網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了調(diào)度的自動(dòng)化，但無功電壓的損失仍然十分嚴(yán)重，導(dǎo)致供電質(zhì)量下降、電能浪費(fèi)。針對(duì)目前這種情況，本文針對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化詳細(xì)調(diào)研后進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，提出進(jìn)行無功電壓管理的主要措施，并且提出可靠的優(yōu)化措施。
關(guān)鍵詞 ：電網(wǎng)調(diào)度;調(diào)度自動(dòng)化;無功電壓
Abstract: With the rapid development of China's economy, the urbanization has gradually entered a new stage. Operation as an important city infrastructure projects, construction and optimization of the grid determines the quality of life in cities, and for the functioning of the city has a long-term impact. Due to the current grid basically automated scheduling, but the loss of voltage and reactive power is still very serious, leading to lower quality power supply, waste of energy. For the current situation, this paper after dispatching automation detailed research brief introduction, the main measures were put forward voltage and reactive power management, and reliable optimization measures proposed.
Keywords: grid scheduling; dispatching automation; reactive voltage
隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)一步加快，城市發(fā)展對(duì)于電力的需求與日俱增。由于傳統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行中的無功調(diào)整是以分區(qū)為主，在區(qū)內(nèi)平衡的基礎(chǔ)上保證輸電功率達(dá)到90%。但在電網(wǎng)調(diào)度過程中，實(shí)際情況往往是無法達(dá)到無功調(diào)整區(qū)內(nèi)平衡，在長(zhǎng)距離電力輸送時(shí)，在各級(jí)變電過程中無功功率過高;并且各級(jí)電壓雖然基本處于理想范圍內(nèi)，但偶爾會(huì)發(fā)生超出誤差范圍的情況;在用電高峰期，線損會(huì)加劇，從而導(dǎo)致負(fù)載電壓要小于額定電壓。不過由于我國(guó)加大對(duì)于電網(wǎng)改造的投入，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化基本已經(jīng)完成，電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平比以往有很大的提高。而且通過對(duì)于電網(wǎng)的實(shí)時(shí)計(jì)算，完成了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的理論支持。
1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化無功電壓管理的主要措施
做好無功電壓的管理，首先就需要配備足夠數(shù)量的無功補(bǔ)償設(shè)備，每個(gè)電力供應(yīng)企業(yè)都要根據(jù)自身情況并按照《導(dǎo)則》中的要求進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)備的配備工作。在配備過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生由于一時(shí)電壓的高低而少配甚至不配無功補(bǔ)償設(shè)備。特別是在超過110 kV的變電所中，其電纜線路復(fù)雜繁多，經(jīng)常發(fā)生向系統(tǒng)倒送無功的情況，這時(shí)就需要切除并聯(lián)的電容器以解決無功倒送的問題，若還不能解決，就需要在低壓母線上安裝并聯(lián)電抗器，從而改變變電所的無功負(fù)載，達(dá)到無功平衡的目的。
其次，合理配置無功補(bǔ)償設(shè)備的容量。無功補(bǔ)償設(shè)備的容量大小一定要適量，特別是單組容量不能過大。若單組容量過大，當(dāng)輸電電壓負(fù)載較低時(shí)，不會(huì)進(jìn)入電容器，這樣次級(jí)的輸電線路上的負(fù)載電壓降低，導(dǎo)致線損增加，從而造成向電網(wǎng)上倒送無功。目前，我國(guó)輸電線路上的負(fù)載呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，因此，在電容器配備的時(shí)候應(yīng)考慮到負(fù)載的增加，以便于適應(yīng)后期的操作。
在完成無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置后，無功電壓管理的重點(diǎn)就是保證分層和分區(qū)內(nèi)的平衡。這樣就可以達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)睦硐霠顟B(tài)，即各級(jí)的輸電線路沒有無功電流，各級(jí)的電壓母線上的輸電功率都接近1，并且減少由于長(zhǎng)距離線路輸送電能導(dǎo)致過多的線損以及負(fù)載電壓的下降。
2 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化無功優(yōu)化系統(tǒng)的建立
由于城市用電需求在不斷增加，不同城區(qū)的用電需求也是在不斷變化，再加上設(shè)備老化等問題，這樣設(shè)定好的無功電壓補(bǔ)償措施也許很難適應(yīng)目前或?qū)淼淖兓�。因此，在做好電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的無功電壓的管理工作后，就應(yīng)用針對(duì)無功電壓管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。如果通過無功優(yōu)化系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，不但可以減少電網(wǎng)管理人員的工作量，還能通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力進(jìn)行精確計(jì)算，使得調(diào)節(jié)更加效率化、準(zhǔn)確化。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)于無功電壓系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：
1)優(yōu)化原則。保證電力供應(yīng)全網(wǎng)內(nèi)的最大范圍內(nèi)的負(fù)載電壓達(dá)到額定值;保證電力供應(yīng)全網(wǎng)內(nèi)盡量降低電能在線路上的損失;所有的參與電網(wǎng)調(diào)度的工作人員，其行為準(zhǔn)則要遵循安全、運(yùn)行和調(diào)度規(guī)范。
2)控制目標(biāo)。在保證電網(wǎng)和電網(wǎng)中人員、設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，通過全網(wǎng)內(nèi)的無功電壓補(bǔ)償措施，對(duì)于無功電壓管理進(jìn)行優(yōu)化。不但能夠保證電網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，還要通過合理計(jì)算，有效控制無償設(shè)備的成本投入。最終實(shí)現(xiàn)主變壓器的調(diào)節(jié)次數(shù)最少、負(fù)載電壓在額定電壓規(guī)定的誤差范圍內(nèi)波動(dòng)，全網(wǎng)的線損最小。在進(jìn)一步提高電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平的基礎(chǔ)上，保證電網(wǎng)能夠具有更高的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。
3)約束條件。母線的負(fù)載電壓處于規(guī)定范圍內(nèi);調(diào)壓開關(guān)動(dòng)作次數(shù)處于規(guī)定范圍內(nèi);電容器投切次數(shù)處于規(guī)定范圍內(nèi);供電效率合格。
4)系統(tǒng)功能。①通過調(diào)度自動(dòng)化以及無功電壓的優(yōu)化管理后，調(diào)壓變壓器可以分接調(diào)節(jié)指令進(jìn)行開關(guān)控制、獲取無功補(bǔ)償設(shè)備投切指令及其控制信息并且將信息傳送至各個(gè)工作站，然后在工作站處理后再反饋回SCADA系統(tǒng)中執(zhí)行;②在各級(jí)電網(wǎng)的負(fù)載電壓合格的前提下，控制層級(jí)電網(wǎng)中的無功功率，使其進(jìn)行合理流動(dòng)，保證無功分層平衡;③根據(jù)計(jì)算，決定同等級(jí)電網(wǎng)下的不同變電所中的電容器使用順序。
3 電網(wǎng)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電壓的控制措施
通過調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，以及在線計(jì)算和離線計(jì)算獲得的負(fù)載電壓的對(duì)應(yīng)曲線，在保證供電質(zhì)量的前提下，選擇合理的發(fā)電機(jī)端電壓、投切電容器、變壓器分接頭以及調(diào)壓手段等措施，使電網(wǎng)在自動(dòng)化運(yùn)行的過程中，盡量降低線損，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制措施如下。
1)在保證無功功率平衡的基礎(chǔ)上，利用負(fù)載電壓對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線進(jìn)行變壓器分接頭的調(diào)整。調(diào)整后，當(dāng)母線電壓降低時(shí)，電容器的進(jìn)行主變分頭調(diào)整，變壓器調(diào)整時(shí)需要進(jìn)行逐個(gè)分接頭調(diào)整;當(dāng)母線電壓升高時(shí)，調(diào)整主變分接開關(guān)檔來降低電壓，無法調(diào)整的時(shí)就可以停止電容器運(yùn)行。
2)通過調(diào)度自動(dòng)化調(diào)整，在保證負(fù)載電壓在規(guī)定范圍基礎(chǔ)上，使電網(wǎng)負(fù)載電壓在用電高峰期的電壓值高于在用電低谷期的電壓值。
3)除非電網(wǎng)調(diào)壓能力達(dá)到極限，否則不能出現(xiàn)各級(jí)電網(wǎng)負(fù)載發(fā)生電壓超值的情況。
4)調(diào)度工作人員要實(shí)時(shí)控制變電站的無功電壓調(diào)整，保證母線負(fù)載電壓的穩(wěn)定以及無功電壓補(bǔ)償設(shè)備的使用合理。如果使用一切調(diào)節(jié)手段后仍無法將負(fù)載電壓控制在正常范圍內(nèi)，需要及時(shí)上報(bào)上級(jí)值班人員進(jìn)行及時(shí)處理。
5)在35 kV的電網(wǎng)中，負(fù)載損耗約占總損耗的80%，并且負(fù)載電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線一般運(yùn)行偏高，因此需要適當(dāng)升高母線的運(yùn)行電壓。
6)在6 kV-10 kV的電網(wǎng)中，變壓器造成的損耗在總損耗中占有絕大比例，其中變壓器空載而造成的損失約為50%左右，特
別是農(nóng)村電網(wǎng)在深夜時(shí)的空載損耗更為嚴(yán)重。因此，就需要在深夜用電量下降后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，按電壓的下線運(yùn)行，從而降低損耗。
7)在保證二次電壓處于規(guī)定范圍內(nèi)的前提下，每個(gè)季度進(jìn)行一至兩次的分接頭檔位調(diào)整，從而降低鐵心磁通密度。
4 結(jié)束語
隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平不斷的進(jìn)步，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展支柱，電網(wǎng)將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步加快其調(diào)度自動(dòng)化的進(jìn)程，從而優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行。如今，調(diào)控信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電力輸送，特別是隨著無功優(yōu)化處理，就使得電網(wǎng)調(diào)度的無功電壓管理水平得到很大的提高。經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)際檢驗(yàn)，在完成無功電壓的優(yōu)化管理后，使得線損率大大降低。因此，有理由相信，經(jīng)過科研工作者的努力，我國(guó)電網(wǎng)將以更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式運(yùn)行下去。
參考文獻(xiàn)
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