惠水电工培训学校,无功优化的典型问题

摘要：该文首先介绍了地区电网无功优化功能的含义，重点论述了地区电网无功优化功能实用化过程中出现问题的解决方法，较后提出了地区电网无功优化系统的较佳方案。

　　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），较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较优安装位置、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，网损较小，或能耗较小，或运行费用较小的目的。

　　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

　　·PTC：电子拒合开关，也称“电子保险”，是防止过压、过流保护运行设备及元器件免受冲击，隔离故障点，故障恢复时能自动接通运行设备及元器件。

　　·TVS：防浪涌元件，保护元器件以防冲击损坏，吸收过流、过压能量。

　　·有源信号转换：将交流电压信号经过特殊整流、稳压、限流处理，转换成恒定直流量，供信号驱动使用。

　　·微型信号传感器：将直流信号转换成双开接点供VQC及RTU采样使用。

　　·档位指示灯：并在分头档位显示器前端，用来指示档位信号供参考、维护。

　　2.2.2 档位变送器的优点
　　·首先在设计上笔者先后征求了设计、保护、变电站值班员及厂家的意见，保证了设计的合理性。其次施工方便、简单，不用停电和打孔（如果更换市场现有的产品就不会如此）。

(整理：电工培训学校)