电网自动电压无功控制系统(AVC)设计

电网自动电压无功掌握系统(AVC)设计随着电力工业的进展,大容量电厂和电力用户的大电力系统的消灭,电压问题已经不只是一个供电质量的问题,而且是关系到大系统安全运行和经济运行的重要问题。一：电网电压无功优化的意义和当前争论现状在电网的无功电压治理方面，当前比较突出的问题有：1、顶峰负荷期间，无功补偿缺乏，变电所母线电压普遍偏低在低谷负荷期间，无功过剩，引起变电所母线电压上升。2、并联电容器分组和有载调压变压器分接头档位组合不合理。有的并联电容器每组容压过大，不能满足运行电压平稳调整的需要。3、无功调整设备质量不过硬。电容器损坏率较高有载调压变压器的频繁调压也易造成分接头故障，从而使变压器被迫退出运行。4、无功计量误差较大，测量数据不完整，给电压无功分析带来困难。5、缺乏有效的电压无功实时分析计算手段。电容器的投切和有载调压变压器的调压根本上凭阅历，调整不够准时、准确。给出一个合理的掌握措施，从而保证全网范围内的电压质量合格和无功功率的合理分布。二：AVC系统概述1、AVC系统介绍电网无功电压闭环掌握系统(以下简称AVC系统)是通过监视关口的无功和变电站母线电电压质量，降低网损。系统优化的目标为关口无功合格，母线电压合格，网损最优。图1为系统的原理框图。现依据图1对系统简洁介绍如下:AVC系统接口与SCADA系统的的连接它是通过地区变电站内的RTU与系统效劳器及SCADA运行信息送给调度掌握中心，把调度的掌握、调整等命令送给厂站执行。AVC系统接口与省网主站AVC系统的连接通过与省网主站AVC系统的连接通信，地区电网可依据省局下发的无功指令对电容器和掌握。系统的根本功能①全网电压优化功能:当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线电压越上限或越下限调整本变电站有载主变分接头开关还是调整上级电源变电站有载主变分接头开关档位图1电压无功掌握系统原理框图提高电压水平，同时避开了多变电站多主变同时调整主变分接开关可能引起的调整振荡。实施有载调压变压器分接开关调整次数优化安排动作安全和削减日常维护工作量。实现热备用有载调压变压器分接开关档位联调与运行有载调压变压器分接开关档位以致调整，可快速完成热备用变压器的并联运行。②全网无功优化功能:当电网内各级变电站电压处在合格范围内时，可掌握本级电网内无功功率流向，使其更为合理，到达无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。电站不同容量电容器组谁优先投入。省网关口功率因数不合格时，优化220kV及其下级变电所的电容器组的投切。③无功电压综合优化功能:当变电站10kV如达不到要求，再切除电容器。当变电站10kV母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要10kV母线电压和负荷变化，防止无功补偿设备投切振荡。太大变化。通过定义设备的调整费用来掌握调整频度和调整优先级。优先级依据用户考核和治理的规定设定。三：AVC的性能指标1、AVC系统掩盖率要求≥50%计算公式：AVC掩盖率100%地调调度管辖范围内实际厂站数考核依据：a．地调调度管辖范围；b．地调AVC系统掌握厂站数；c．被验收单位的自查报告。核实方法：依据市供电公司供给调度管辖范围及可控厂站数。2、AVC月可用率要求≥90%计算公式：AVC月可用率AVC全月计算正确次数100%AVC全月计算总次数用该指标进展考核时，要求AVC全月计算总次数一般不少于2800次(至少5分钟计算一次)。考核依据：a．地调系统AVC有关统计数据；b．被验收单位的自查报告。核实方法：依据所供给的资料，核实指标的完成状况，并对该项指标进展实测时间(一般不少于2个小时)。3、AVC系统投运率要求≥85%计算公式：AVC月投运率AVC全月闭环时间100%全月时间考核依据：a．地调系统AVC有关统计数据；b．被验收单位的自查报告。核实方法：依据所供给的资料，核实指标的完成状况。4、AVC掌握合格率要求≥90%计算公式：AVCAVC全月掌握成功次数100%AVC全月掌握总次数考核依据：a．地调系统AVC有关统计数据；b．被验收单位的自查报告。核实方法：依据所供给的资料，核实指标的完成状况，现场抽测(不少于2次)。5、AVC单次计算时间要求≤10秒该指标中的时间是指从AVC计算周期开头计至结果显示到画面上为止的时间。核实方法：现场抽测，不少于三次。6、AVC单次掌握完成时间要求≤30秒该指标中的时间是指从AVC掌握命令开头下发至结果正确显示到画面上为止的时间。核实方法:现场实测，不少于三次。四:AVC系统的设计1、系统的设计原则掌握费用综合评估量算得到的综合指标进展选择，实现优化掌握。实现变压器和电容器分时段协调协作⑤在保证不向上一级电网倒送无功即保证关口无功合压器的合理解决方案⑦具备对每次的掌握费用和操作节约的网损进展比较功能电网运行本钱。行。优化掌握模式具有的功能：在状态估量运行正常且量测合格率大于设定的低限，自动电压掌握使用优化掌握模式。利用潮流计算的灵敏度分析功能，得到掌握设备对母线电压、关口功率因数、网损的影响，掌握频度，替代分区掌握的简单规章使系统易于维护，同时实现无功电压的优化掌握。分区掌握模式具有的功能：主要依据系统当前各个监控点在电压和无功平面中所处的运行区域规章，实现对全网功率因数和电压的自动监控。2、AVC系统的构成此系统主要由硬件和软件两个局部组成作站组成。软件局部主要包括无功优化数学模型、数据采集、电压及无功优化计算和处理、掌握执行等模块。电压无功优化系统的构成损节能和改善电压质量的目的。电压无功优化系统承受的根本原理及算法将不考虑发电机因素。FminPLOSS约束条件：1、节点电压约束：Vimin

VVi imax2、有载调压分接头档数调整上下限：Timin

TTi imax3、支路电流上下限：I IIimin i imax4NNi imax有动作次数约束的设备包括电容器、电抗器、有载调压分接头。5、潮流方程约束P VV(Gcos Bsin)Gi Di i j ij ij ij ij

jhV

V(G

sin

Bcos)Gi 其中

i j jh

ij ij ij全部节点i都需要满足有功方程；PQ节点都需要满足无功方程；GBij

—节点导纳阵元素；V—第i条母线电压；i —母线ij的电压相角差；ijP 、QGi

—母线i上所带发电机的有功功率和无功功率；、QDi

—母线i上所带负荷的有功功率和无功功率；h—与节点i相连的节点集，包括节点i。本系统所实现的即是在满足上述约束条件下，查找网损最小的无功潮流最优分布方案，投切电容器、电抗器、调整有载调压分接头。灵敏度分析①网损对节点补偿电容的灵敏度假设电网总的节点数为n，则其网损为：

UU(Gni j n

cos )iji1j1电网中节点iP与注入的无功功率Q

的极坐标形式表示为：PUUi i

(Gj

cosij

i iBsin)ij ijjiQ i iji

(Gj

sinij

Bcos)ij ij和相角的函数。依据隐函数求导法则，可求出网损对各节点注入无功功率的偏导数P PU P U

P U12QU U12

U

〔i=1,2,n〕niniQ Ui

Q1 i(Gsin

Q2 i n iBcos)U i j

ij ij ij而U而jQ

Q

1/Ui i j从而可得：PnQ

Gj

cos

kj UG

1sin

cosi k1 k

i ik

ik ik ik②网损对有载调压变压器分接头的灵敏度设节点i和jj侧，并假定注入功率分别为P、QP、i i jQ，如下图：j当变压器分接头转变tij

图2变压器注入功率化，以下图表示了这种变化的相互关系。图3转变t 时，变压器注入功率变化ij变压器分接头变动引起的节点功率变化为： P PPPP

ijt

ijti i i

t ij t ijijQQ tiji t ijjiPP tjij t ijijQ

ij ijQ j

jitt ijij由节点i和j的注入功率变化而引起的网损变化是：PPPi

PPi Qi

QPi Pj

PPQj Q jj

P

P

Q t

ij

ij

ji

ji P t Qi ij i

t Pij j

t Qij j

t ijPP

P

PQ t tij

i

ij t ij i

ij t ij j

ji ij j

ji tij 其中的支路功率对分接头的偏导数与非标准变比在哪一侧i侧或j侧)有关，表示为如下形式(四个表达式中等号右边上面的表达式对应1在i1在j侧情况)。 1UU Gcos

Bsint ijijP ijijijijij

ij ij ijt 2ij

1

U2G t UU Gcos

Bsin 2 i ij

i j ij

ij ij ij 1UU

Bcos

GsinQ t i j ij ij ij ijij ijt 1 2ij

UU

BcosGsin

U2Bt

i j

ij ij

t2

i ijij2

1

ij U2G

UU Gcos

BsinP t2 i ij t i j ij

ij ij ijji ij ijtij 1UU Gcos

Bsin t i j ij

ij ij ij1

ij

2 UU BcosGsin U2BQ t i ji ij

ij ij ij

t2 i ijijt 1ij UU

Bcos

Gsin t i j ij

ij ij ij ij实时潮流计算通过有用化验收后精度已经能够满足无功电压掌握的需求提高计算速度满足对速度的要求。电容器的灵敏度分析承受逐个的投/切扫描计算。对变压器进展分组只承受升或降的分组扫描计算，同时考虑并列运行变压器的同步调整。3、系统的掌握流程及实现方法系统流程：如图4所示。系统开头运行时首先读取拓扑数据库，启动三个独立的线程一个用于保护信号的监视，时产生最优校正掌握方案另一个用于执行掌握方案。每一个独立的监控母线母线的电压受考核为一个电压监控点，每个220kV变电所高压侧掌握，上、下级变电站的联合掌握，同级变电站的协调掌握等问题。主要掌握过程为循环监控，包括以下主要步骤：取实时数据并进展滤波。当有非电容器开关变位时重进展拓扑分析生成监控点，并进展灵敏度扫描计算。运行时猎取状态估量数据，进展拓扑分析产生监控点，并进展灵敏度扫描计算。(3)掌握时假设灵敏度扫描周期到，猎取状态估量数据，进展网损、功率因数、电压的灵敏度扫描计算。依据扫描结果进展电压、功率因数、网损的设备操作灵敏度分析。依据灵敏度分析结果计算各个设备的综合指标，利用滤波后的实时量测进展监视，因素及保护信号，如设备不行用则进展闭锁。假设有最优掌握方案，执行该方案，否则进展报警。图4系统流程图系统的掌握方案：变电站母线电压的校正掌握通过并联补偿设备的投切和变压器分接头的调整来保证监控点的电压在规定的运行区间内。关口功率因数的校正掌握投切某个并联补偿设备来掌握功率因数，保证电压变化不大，网损增加最少或削减最多。网损的优化掌握电压的太大变化系统的安全掌握：为保证掌握的安全，实行了以下措施：实时监视变压器、电容器等掌握设备的主保护信号，一旦有保护动作时马上闭锁该对量测进展数字滤波，监视量测的质量，当主要监视量测消灭质量问题时，即闭锁进展报警.对电压承受实时测量加计算偏移量的方式进展掌握后的越限推断，保证与考核电压的全都。五:总结目前我国电力行业对电压的掌握只是每日分为几个典型时段进展比较粗的掌握员在觉察电压越限时凭阅历进展简洁的调整动电压掌握来满足对电压质量的更高需求。电网的经济调度中一个格外重要的方面是