基于调度自动化主站的电压无功自动控制系统

1、基于调度自动化主站的电压无功自动控制系统姜庆密1,杨国田1,朱旭刚2(1.山东临沂电业局,山东 临沂 276003;2.山东济南积成电子系统实验所,山东 济南 250100)    摘要：在分析了电压无功二十域图的基础上,介绍了iES500电压无功自动控制系统,该系统是基于调度自动化主站基础上实现有载变压器分头的自动调整和电容器的自动投切,拓展了SCADA系统的功能,相比常规的变电站的电压无功自动控制装置(VQC),投资小、效率高、便于监视、利于维护,并且可以实现全网电压的分等级自动控制。  &

2、#160; 关键词：电压无功自动控制;主站自动化;二十域图    中图分类号：TM73;TM761+.10 前言     电压是电能质量的重要指标,电压合格率是电力系统创一流的否决性指标,电压质量直接影响电网稳定及电力设备安全。为提高临沂电网的电压质量、降低损耗,实现临沂电网调度经济运行,临沂电业局和济南积成电子系统实验所于1996年在ES400自动化主站基础上,合作开发研制了WD-96无功电压自动控制系统,1999年随着自动化主站升级为iES500,也升级为iES500无功电压监控系统。 &#

3、160;   目前,我国电网网架不是很合理,各变电站自动化水平层次不齐,部分地区虽然采用了各变电站分散安装的电压无功自动控制装置1,但未实现自动化主站上的自动控制。国内各厂家电压无功自动控制装置都是采用电压无功九域图控制法1,而该系统采用的是二十域图控制法,使控制更准确,并作为调度自动化主站的一个高层应用软件模块(PAS)运行。该模块的主要作用是在主站端对变电站母线电压和主变压器高压侧无功量进行监视,当电压或无功超出规定限值时根据控制方案和监控方式,通过变电站的遥控、遥调设备以最佳方式调节变压器的分接头档位和进行电容器的投切,使指定的母线电压和无功维持在规定的范围

4、内。     基于主站的电压无功自动控制系统拓展了SCADA系统的功能,相比单个变电站的电压无功自动控制装置,投资小、效益高、便于监视、利于维护,并且可以实现电压的分等级自动控制,减少调节次数,更好的进行电压、无功的优化,适应电网自动化发展的趋势。     1 系统工作原理     1.1 系统基本准则     在保证电压合格的基础上,进行无功优化和平衡,并尽量减少调节次数。    &#

5、160;1.2 具体原则     1.2.1 分区控制图     以母线电压U做Y轴,以变压器无功Q做X轴,构成U-Q运行平面,按照母线电压考核上下限和功率因数上下限(根据有功转化为对应无功上下限后使用)将U-Q平面分为20个不同的区域(见图1)。 图1 U-Q运行平面分区控制图    水平方向为功率因数：上限Q1、上下限平均值(Q1+Q2)/2、下限Q2。     垂直方向为电压：上限U1、上下限平均值(

6、U1+U2)/2、下限U2。     1.2.2 控制规则表     每个分区对应一条控制规则,每条规则最多可由4种控制手段组成(见表1)。 表1 控制规则表 分区编号 第一方案 第二方案 第三方案 第四方案 0 强切电容 降档 报警   1、2 切电容 降档 强切电容 报警 3、4 降档 强切电容 报警   5 切电容       6、7、8 正常       9 降档       1

7、0 升档       11、12、13 正常       14 投电容       15、16、17 升档 强投电容 报警   18、19 投电容 升档 强投电容 报警     1.2.3 具体控制手段说明     (1)无：不控制;     (2)投电容：在电容器未投且不检修、保护无动作、容量小于当前无功、电压不越上限时投入电容器;   

8、0; (3)切电容：在切掉电容器功率因数不越下限、电压不越下限的情况下切除电容器;     (4)强投电容：在电容器未投且不检修、保护无动作时投入电容器;     (5)强切电容：切除电容器;     (6)降档：变压器不检修、有载调压、保护无动作、分接头高于1档、降档电压不越下限时降一档;     (7)升档：变压器不检修、有载调压、保护无动作、分接头低于最高档、升档电压不越上限时升一档;    

9、; (8)报警：对话框提示报警内容,同时声音警告。     强投与投相比,没有容量检查。强切与切相比,没有功率因数是否越下限检查。另外,当变压器和电容器的操作次数越限时不再使用;当变压器和电容器操作间隔延时未到时不再使用;当厂站操作间隔延时未到时不再进行操作。     1.2.4 变压器并列运行判据     (1)同一厂站2台主变压器同时运行;     (2)中压侧或低压侧至少有一侧的母联断路器在合上位置; 

10、0;   (3)档位对应关系正确：有对应关系的,必须符合预定义的对应关系;无对应关系的,型号相同的变压器,档位相同;两者之一档位无采集的,认为并列运行且不能调节。     (4)档位对应关系不正确则按错误报警。 2 系统的结构、工作方式和功能     2.1 系统主要模块     2.1.1 实时数据处理模块     定时获取实时数据,并生成监控点,对数据进行处理、重组和检查。

11、     2.1.2 显示模块     定时更新显示内容,处理用户输入。     2.1.3 检测模块     利用状态估计的结果来进行数据检测,防止因量测错误引起误动;越限检查,生成控制方案,进行方案等待处理计时。     2.1.4 方案处理模块     找出等待时间最长的方案进行处理。四模块实时独立运行,通过公用数据区交互

12、通信。另外,还有描述数据编辑输入模块,小监控窗口模块等。     2.2 程序数据流向(见图2) 图2 数据流向图    2.3 工作方式     本系统具有3种工作方式按级别由低到高排列为"退出"、"开环"和"闭环"。     2.3.1 退出方式     只显示运行状态,不进行电压无功的检测。

13、    2.3.2 开环方式     检测越限,并弹出控制方案提示对话框,可语音报警,一经确认,则下发遥控或遥调命令;否则过30s对话框自动消失。     2.3.3 闭环方式     自动检测数据,自动进行电容器的投切、有载调压变压器分接头位置的调整。此方式为正常的运行模式。     2.3.4 工作方式的说明     可对每

14、个变电站或每台设备进行工作方式的设置,使本模块具有了很大的灵活性和适应性。如根据各变电站的不同情况：设备可靠、测量准确的厂站可采取闭环方式,条件差一点的可采取开环工作方式;变压器可采取开环方式,电容器可采取闭环方式,等等。     2.4 全网电压的分层控制     对上下级厂站关系进行定义,优先处理电压等级高的厂站方案,方案处理分为三层：全网级,对各厂站方案进行协调;厂站级,对本厂站各监控点方案进行协调;监控点级,根据分区和规则表形成本监控点方案。     2.5

15、 图形化显示界面     可显示全网或选中厂站的电压无功运行图,合格区域绿色显示,运行状况一目了然;还有变压器分接头挡位图,电容器状态图,简单直观。     可切换至小监控画面,不妨碍其他程序的运行观察。     2.6 数据库     2.6.1 描述数据库     定义全网各变电站的变压器、电容器的容量、参数,定义上下级关系,定义控制参数,定义工作方式、控制规则等

16、。     2.6.2 实时数据库     开关有功、无功、开关状态、保护检修状态,变压器日动作次数、总动作次数,电容器总动作次数,母线电压、母线电压上下限等。     2.7 其他     采用了数字滤波、周期检测、声音报警等。 3 结束语     与常规无功电压自动控制系统相比,本系统具有以下特点：     (1)将九域图改

17、进为二十域图,控制更为精确。     (2)将控制规则由程序代码中独立出来,通过数据库实现,可根据需要修改,控制更加灵活。     (3)接线分析由固定厂站模型方式改进为学习式接线分析,可以适用于各种不同的接线方式。     (4)实现功能模块化,有独立的简单直观的界面显示,配置灵活,通用性好,甚至可以毫无困难地移植到变电站综合自动化系统中去。 4 参考文献     1 历吉文,潘贞存,李红梅.变电所电压和无功自动调

18、节判据的研究.中国电力,1995,28(7)     收稿日期：2000-09-20    作者简介：姜庆密(1967- ),男,工程师,从事继电保护和电网调度工作。     杨国田(1968- ),男,工程师,从事电网调度自动化工作。 Voltage and Reactive Power Automatic Control System in Master Station Based on Power Dispatching Automation Jiang Qingmi1,Yang Guotian1,Zhu Xugang2(1.Shandong Linyi Electric Power Bareau,Linyi City,Shangdong province,276003,China;2.Shandong Jinan Jicheng Electronic System Laboratory,Jinan City,Shangdong province,250100,China)Abstract：Base d on voltage and reactive power Twenty Realm Graphi