（電氣工程專業(yè)論文）南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

摘要 i i i l ll ti ii l l t l1 1 1 1 1 1 1111l y 17 4 6 5 7 5 摘要 電力系統(tǒng)及電力企業(yè)管理運行的基本目標(biāo)是安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地向用戶提 供電能，而電壓是電能質(zhì)量重要指標(biāo)之一。利用無功電壓控制技術(shù)手段，提高 電壓質(zhì)量、減少線路無功流動、提高受電功率因數(shù)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行、降低 線路損耗和保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低用電單耗等都有積極的 作用。 自動電壓控制( a v c ) 系統(tǒng)對全網(wǎng)無功電壓狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)視和分析計算， 從全局的角度對廣域分散的電網(wǎng)無功裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，是保持系統(tǒng)電壓 穩(wěn)定、提升電網(wǎng)電壓質(zhì)量和整個系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平、提高無功電壓管理水平的 重要技術(shù)手段。 本文以國內(nèi)外研究為基礎(chǔ)，以南昌電網(wǎng)作為建模對象，對南昌電網(wǎng)自動電 壓控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行研究測試。 關(guān)鍵詞：電壓質(zhì)量；無功優(yōu)化；自動電壓控制 l i a b s t r a c t a b s t r a c t p o w e rs y s t e m sa n de l e c t r i cp o w e rc o r p o r a t i o nt or u nt h eb a s i co b j e c t i v ei st h e s a f e t y , q u a l i t ya n de c o n o m i cp o w e rt ot h eu s e r s ，w h i l ev o l t a g ei sa ni m p o r t a n ti n d e x o fp o w e rq u a l i t y u s eo fr e a c t i v ep o w e ra n dv o l t a g ec o n t r o lt e c h n i q u e st oi m p r o v et h e v o l t a g eq u a l i t y , r e d u c et h er e a c t i v ep o w e rf l o w , i m p r o v ee l e c t r i c a lp o w e rf a c t o rb y t h es t a b l eo p e r a t i o no ft h ep o w e rs y s t e mt or e d u c el i n el o s sa n dt oe n s u r et h es a f e t yo f i n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，i m p r o v ep r o d u c tq u a l i t y , r e d u c ee l e c t r i c i t y i n t e n s i t ya n do t h e r sh a v ed i r e c t l y a u t o m a t i cv o l t a g ec o n t r o l ( a u t o m a t i cv o l t a g ec o n t r o l a v c ) s y s t e m w i d e s t a t eo fr e a c t i v ep o w e ra n dv o l t a g em o n i t o r i n ga n da n a l y s i so fc e n t r a l i z e dc o m p u t i n g ， f r o mt h eo v e r a l lp e r s p e c t i v eo ft h ew i d e a r e ad i s t r i b u t e dr e a c t i v ep o w e ro p t i m i z a t i o n c o n t r o ld e v i c ec o o r d i n a t i o n ，i st om a i n t a i nt h es y s t e mv o l t a g es t a b i l i t ye n h a n c et h e 酣dv o l t a g eq u a l i t ya n de c o n o m i cp e r f o r m a n c et h r o u g h o u t t h es y s t e ml e v e l ，t o i m p r o v em a n a g e m e n to fr e a c t i v ep o w e ra n dv o l t a g el e v e lo fa ni m p o r t a n tt e c h n i c a l m e a n s i nt h i sp a p e r , d o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h - b a s e d ，p o w e r 酣da sam o d e lo b j e c to f n a n c h a n g ，n a n c h a n ga u t o m a t i cv o l t a g ec o n t r o ls y s t e mn e t w o r kd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f r e s e a r c ht e s t i n g k e yw o r d s ：v o l t a g eq u a l i t y ；r e a c t i v ep o w e ro p t i m i z a t i o n ；a u t o m a t i cv o l t a g ec o n t r o l i i i 目錄 目錄 第一章緒論1 1 1 項目背景與研究意義1 1 2 國內(nèi)外研究情況2 1 3 項目研究內(nèi)容和實施方案5 1 4 預(yù)期目標(biāo)和成果6 1 4 1 預(yù)期目標(biāo)：6 1 4 2 預(yù)期取得成果6 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理7 2 1 基于“軟分區(qū)”的三級電壓控制模式7 2 2 基于動態(tài)分區(qū)的分級控制策略7 2 2 1 實時動態(tài)分區(qū)9 2 2 2 全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)。lo 2 2 - 3 全網(wǎng)無功優(yōu)化控制10 2 3 二級電壓控制1 1 2 3 1 數(shù)學(xué)模型1 1 2 3 2 控制流程12 第三章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法1 4 3 1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1 4 3 1 1 硬件系統(tǒng)1 4 3 1 2 軟件系統(tǒng)1 5 3 2 地調(diào)a v c 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)1 6 3 3 地調(diào)控制范圍和控制手段1 6 3 4 控制環(huán)節(jié)17 3 4 1 控制建模17 3 4 2 數(shù)據(jù)采集17 3 4 3 數(shù)據(jù)濾波17 3 4 4 控制計算一18 3 4 5 控制執(zhí)行18 3 5 安全策略19 3 5 1 閉鎖定義1 9 3 5 2 閉鎖條件2 0 3 6 區(qū)域控制策略2 l 3 6 1 電壓控制模式2l 3 6 2 無功控制模式2 1 3 6 3 控制模式協(xié)調(diào)2 2 3 6 4 優(yōu)化動作次數(shù)2 2 3 7 軟件功能2 2 目錄 3 7 1 模型及參數(shù)維護(hù)2 2 3 7 1 1 控制廠站2 3 3 7 1 2 控制母線2 3 3 7 1 3 考核功率因數(shù)2 4 3 7 1 4 控制電容器2 5 3 7 1 5 控制變壓器2 5 3 7 1 6 閉環(huán)控制參數(shù)2 5 3 7 2 數(shù)據(jù)通信2 6 3 7 3 閉環(huán)計算。2 6 3 7 3 1 啟動閉環(huán)計算2 6 3 7 3 2 數(shù)據(jù)采集和濾波2 7 3 7 4 閉環(huán)控制：。2 8 3 7 5 信息統(tǒng)計查詢一2 8 3 7 6 人機界面2 9 3 8 與省網(wǎng)e m s 系統(tǒng)a v c 功能接口3 0 3 9 系統(tǒng)管理31 第四章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的測試3 2 4 1 自動電壓控制( a v c ) 系統(tǒng)開環(huán)測試3 2 4 1 1 測試內(nèi)容3 2 4 1 2 測試環(huán)境3 2 4 1 3 功能測試3 2 4 1 3 1a 、廠c 數(shù)據(jù)源3 2 4 1 3 2a v c 控制策略3 3 4 1 3 3a v c 安全策略3 4 4 2 自動電壓控制( a v c ) 系統(tǒng)閉環(huán)測試3 6 4 2 1 西湖變電站閉環(huán)測試：3 6 4 2 2 東湖變電站閉環(huán)測試：3 8 4 2 3 萬溪變電站：一4 0 4 2 42 2 0 k v 關(guān)口變電站a v c 閉環(huán)控制測試：4 4 第五章結(jié)論4 6 參考文獻(xiàn)4 8 至| 【謂 4 9 v 第一章緒論 1 1 項目背景與研究意義 第一章緒論 電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行是電力系統(tǒng)調(diào)度與控制所追求的目標(biāo)，為了 保證電壓質(zhì)量，無功電壓的控制至關(guān)重要。由分散的當(dāng)?shù)乜刂破鹘M成電網(wǎng)電壓 控制方法無法從全局的角度進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化。主要有幾個方面的局限性： 1 ) 電壓合格率不高，無法滿足用戶同益對電能質(zhì)量的高要求； 2 ) 電網(wǎng)中需要監(jiān)視的電壓點多，調(diào)度員日常調(diào)壓工作量大； 3 ) 無功電壓的非線性關(guān)系較強，電壓控制設(shè)備的特點不同，人工調(diào)壓難度 大； 4 ) 無功功率的不合理流動影響電網(wǎng)的安全運行，會引起較大的網(wǎng)損，不利 于電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。 偽保證系統(tǒng)的電壓運行水平，目前在南昌電網(wǎng)更多的通過提前制定并下發(fā) 電壓定值的方式來指導(dǎo)無功電壓控制，因此變電站電壓無功綜合控制裝置及軟 件【lj 在南昌電網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用。7 南昌電網(wǎng)采用的基于九區(qū)圖基本原理的變電站電壓無功綜合控制裝置，按 電壓上、下限和功率因數(shù)分為九個區(qū)域?qū)τ休d調(diào)壓變壓器分接頭和電容器組進(jìn) 行分級控制。這種自動裝置能夠提高變電站二次母線的電壓合格率，并減輕了 值班人員的負(fù)擔(dān)。但是，這種電壓無功綜合控制裝置明顯存在著以下的欠缺和 不足【2 4 】： 1 自動裝置僅在一個變電站的范圍內(nèi)進(jìn)行電壓無功綜合控制，不能顧及 到整個配電網(wǎng)的運行工況； 2 電壓無功綜合控制裝置，不能實現(xiàn)全網(wǎng)網(wǎng)損最小的優(yōu)化目標(biāo)； 3 不能考慮到用電高峰時段和低谷時段的工況分別采用不同的控制策略； 4 在系統(tǒng)事故時，不能采用與正常運行時不同的控制方法，有些情況下 甚至可能會加重事故的后果； 5 配電控制中心不能對各變電站的電壓無功綜合控制裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)，現(xiàn) 場運行工況不能直接反映到配電控制中心； 6 各變電站都各裝一套電壓無功綜合控制裝置，總的投資以及日常的運 第一章緒論 行維護(hù)工作量都會比較大： 7 電壓無功綜合控制裝置只是在進(jìn)線功率因數(shù)或二次側(cè)電壓越限時才動 作，將進(jìn)線功率因數(shù)和二次側(cè)電壓提上去。) 隨著南昌電網(wǎng)的快速發(fā)展，現(xiàn)有電壓控制機制將難以滿足電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì) 和經(jīng)濟運行的要求，為了更好的適應(yīng)南昌電網(wǎng)發(fā)展和電力市場建設(shè)的需要，在 繼續(xù)增加本地?zé)o功資源，提高電壓控制能力的同時，建設(shè)南昌電網(wǎng)自動電壓控 制系統(tǒng)，能夠完善對電網(wǎng)無功電壓分步的綜合決策、調(diào)度和管理，優(yōu)化調(diào)度現(xiàn) 有的無功電壓調(diào)控資源，提高系統(tǒng)電能質(zhì)量、電網(wǎng)安全和經(jīng)濟運行等要求的能 力，減輕計劃、調(diào)度和運行人員的工作量，從而提高南昌電網(wǎng)的調(diào)度自動化水 平。 。 自動電壓控制系統(tǒng)架構(gòu)在能量管理系統(tǒng)( e m s ，e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ) 之上，能夠利用電網(wǎng)實時運行的數(shù)據(jù)，從整個系統(tǒng)的角度科學(xué)決策出最佳的無 。i 功電壓調(diào)整方案自動下發(fā)給各個子站裝置，以電壓安全和優(yōu)質(zhì)為約束，以系 統(tǒng)運行經(jīng)濟性為目標(biāo)，連續(xù)閉環(huán)的進(jìn)行電壓的實時優(yōu)化控制。解決無功電壓協(xié) 調(diào)控制方案的在線生成，實時下發(fā)，閉環(huán)自動控制等一整套分析、決策、控制； 再分析、再決策、再控制的無功電壓實時追隨控制問題。 1 2 國內(nèi)外研究情況 目前，國內(nèi)外已實現(xiàn)的自動電壓控制系統(tǒng)大體上可以分為二類： 1 、兩級電壓控制模式：調(diào)度控制中心統(tǒng)一決策，將控制方案直接下發(fā)到控 制設(shè)備，完成全局的電壓控制。淇代表有德國r w e 電力公司【5 7 1 、福建電力公 司、河南電力公司等。優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)；不足是對能量管理系 統(tǒng)( e m s ) 的高級應(yīng)用軟件依賴性很強，運行可靠性不高。以r w e 電力公司為 代表的兩級模式比較簡單，投資也小。但由于存在上述缺點，要進(jìn)一步提高控 制性能，尚有許多技術(shù)問題需要解決。在歐洲等電壓控制技術(shù)最先進(jìn)的電力公 司，只有少量公司采用了這種兩級控制模式。 2 、三級電壓控制模式：f 調(diào)度控制中心以協(xié)調(diào)全網(wǎng)經(jīng)濟性和安全性為目標(biāo)進(jìn) 行統(tǒng)一決策：二級區(qū)域控制中心以在電網(wǎng)動態(tài)過程中盡可能逼近控制中心下發(fā) 的控制決策為目標(biāo)，兼顧區(qū)域無功動態(tài)儲備和均衡，僅收集區(qū)域內(nèi)少量的 s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 采集數(shù)據(jù)作為決策的輸入信 2 第一章緒論 息，以區(qū)域為基本單元完成電壓閉環(huán)控制；一級電壓控制器安裝在廠站中，執(zhí) 行二級區(qū)域控制中心下發(fā)的控制命令，實現(xiàn)電壓的自動調(diào)節(jié)。其代表有法國e d f 電力公司【8 1 2 l 、意大利電力公司、江蘇電力公司等。 此種模式的優(yōu)點是對e m s 高級應(yīng)用軟件依賴性不強，運行可靠性高，能較 好的協(xié)調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟性和安全性之間的關(guān)系，控制過程與長期以來的無功電壓控 制實踐相一致；缺點是結(jié)構(gòu)較直接電壓控制模式為復(fù)雜。 法國e d f 的三級電壓控制模式的研究和實施始于上世紀(jì)7 0 年代，經(jīng)歷了三 十余年的研究、開發(fā)和應(yīng)用，是目前較為先進(jìn)的電壓控制系統(tǒng)。如下圖所示： 圖1 1 法國e d f 三級電壓控制模式 ( 該控制系統(tǒng)完整地實現(xiàn)了無功電壓的三個控制級別，三級控制協(xié)調(diào)二級控 制【1 3 14 1 ，二級控制協(xié)調(diào)一級控制。) 其中，二級控制是由多個分布在電力系統(tǒng)各區(qū)域控制中心的二級電壓控制 ( s v c ，s e c o n d a r yv o l t a g ec o n t r 0 1 ) 組成。每個s v c 負(fù)責(zé)一個獨立的區(qū)域，根 據(jù)無功電壓的局域性和控制靈敏度，協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)的一級控制器的行為，其控制 作用通過修改控制區(qū)域內(nèi)的一級控制器的整定值來實現(xiàn)，將區(qū)域內(nèi)某一個( 或 幾個) 重要的中樞母線的電壓控制在一定限值內(nèi)，同時保證區(qū)域的無功可控裕 度，淚的是對付較慢的或高振幅變化的負(fù)荷波動，0 維持區(qū)域范圍的電壓品質(zhì)和 安全，) 實現(xiàn)自動的閉環(huán)的控制，典型的響應(yīng)時間在1 分鐘到幾分鐘之間。 第一章緒論 三級優(yōu)化控制基于o p f ( o p t i m a lp o w e rf l o w ) 1 5 1 7 l ，典型的響應(yīng)周期是小 時級。o p f 考慮運行約束下的網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)，在實時環(huán)境下，給出實時 態(tài)下的中樞母線電壓的最優(yōu)設(shè)定值，該最優(yōu)設(shè)定值作為二級控制的整定值來協(xié) 調(diào)二級控制的動作。 在上述三級組織中，與r w e 的二級組織不同，由于合理地確定了各級控制 的響應(yīng)時間，通過時問解耦，一方面保證了各級控制作用之間不會相互干擾， 另一方面系統(tǒng)地實現(xiàn)了多目標(biāo)控制，即：電壓安全和質(zhì)量是第一位的，需要快 速響應(yīng)( 由一、二級控制來完成) ；而經(jīng)濟性控制是第二位的，響應(yīng)速度可以慢 得多( 由三級控制來實現(xiàn)) 。另外，三級組織利用無功電壓的局域性，在二級區(qū) 域解耦控制中只利用了區(qū)域內(nèi)少量關(guān)鍵信息，有效降低了控制系統(tǒng)對狀態(tài)估計 等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)分析軟件的依賴性，提高了優(yōu)化控制的可靠性和實現(xiàn)的可行性。 但是，這種三級控制模式仍存在缺點，這是因為區(qū)域二級電壓控制( s v c ) 一是基于龜力系統(tǒng)無功電壓的局域性而開發(fā)的，而區(qū)域間無功電壓是有耦合的， 因此控制系統(tǒng)的質(zhì)量在根本上取決于各區(qū)域間無功電壓控制的耦合程度。但是， 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和運行工況的實時變化，設(shè)計時認(rèn)為相對解耦的區(qū)域并非 一成不變，而且以固定的控制參數(shù)形式存在的控制靈敏度更是隨運行工況而實 時變化，因此這種以硬件形式固定下來的區(qū)域控制器難以適應(yīng)電力系統(tǒng)的不斷 發(fā)展和實時運行工況的大幅度變化，因此難以持久地保證有良好的控制效果。 f 江西省電力公司使用的是由清華大學(xué)率先提出了采用基于“軟分區(qū)”的三 級電壓控制模式【l 睨引。具有以下特點： 1 、借鑒了法國等歐洲發(fā)達(dá)國家提出的三級電壓優(yōu)化控制模式的基礎(chǔ)上，針 對江蘇電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行方式發(fā)展變化頻繁的實際，發(fā)明了適合江蘇電網(wǎng)的基于 o p f 和在線軟分區(qū)的三級電壓優(yōu)化控制新模式。( 整個a v c 系統(tǒng)按照三級電壓控 制的模式，通過時空解耦，上級控制為下級控制提供最優(yōu)設(shè)定值，實現(xiàn)了電壓 優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟和安全控制目標(biāo)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。1 2 、a v c ( a u t o m a t i cv o l t a g ec o n t r 0 1 ) 系統(tǒng)的三級電壓控制可以按周期方式 或者定點方式啟動o p f 計算，并根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果自動修改二級電壓控制的中 樞母線電壓設(shè)定值。最優(yōu)潮流模塊采用交叉逼近算法，計算速度快，收斂性好， 單次最優(yōu)潮流計算時間小于0 2 秒。a v c 系統(tǒng)實現(xiàn)了在線電壓動態(tài)分區(qū)功能，一 方面為分級電壓控制提供基礎(chǔ)，另一方面可以動態(tài)適應(yīng)電網(wǎng)運行方式的變化， 實現(xiàn)了在線“軟 分區(qū)。 4 第一章緒論 3 、a v c 系統(tǒng)的二級電壓控制可以利用區(qū)域內(nèi)參與a v c 控制的廠站，將中 樞母線電壓控制在三級電壓控制給出的優(yōu)化曲線或者用戶手工指定的默認(rèn)曲線 附近，同時實現(xiàn)了無功出力在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電機之問的均衡分配，控制性能穩(wěn)定 良好，即使在狀態(tài)估計計算失敗或者精度不高時，二級電壓控制仍然可以有效 地閉環(huán)運行，系統(tǒng)的運行具有很高的可靠性。 4 、a v c 系統(tǒng)還實現(xiàn)了靜態(tài)電壓穩(wěn)定在線評估和監(jiān)視功能，提供了最小奇異 值曲線、p v 曲線、可用傳輸容量等多種直觀指標(biāo)來衡量當(dāng)前電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水 平。同時，江蘇a v c 系統(tǒng)實現(xiàn)了與廣域測量系統(tǒng)w a m s ( w i d e a r e a m e a s u r e m e n t s y s t e m ) 的數(shù)據(jù)接口。a v c 系統(tǒng)利用w a m s 系統(tǒng)提供的發(fā)電機實時無功限值作 為電壓控制約束。通過參數(shù)估計算法，修正了電網(wǎng)參數(shù)中的錯誤，進(jìn)一步改善 了a v c 實施的基礎(chǔ)條件。 1 3 項目研究內(nèi)容和實施方案 江西電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)采用的是基于“軟分區(qū)”的三級電壓控制模式， 南昌電網(wǎng)屬于江西電網(wǎng)的下屬電網(wǎng)，處于二級電壓控制區(qū)域，因此，南昌電網(wǎng) 采用基于區(qū)域的協(xié)調(diào)二級電壓控制模式。 該項目的研究內(nèi)容主要包括：南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)( a v c ) 主站系 統(tǒng)研制和實旌和、相關(guān)廠站r t u ( r e m o t et e r m i n a lu n i t ) 裝置的改造。 具體實施方案分為以下幾個步驟： 1 實現(xiàn)a v c 主站系統(tǒng)開環(huán)運行，主要包括：狀態(tài)估計軟件、基于軟分區(qū)的 協(xié)調(diào)二級電壓控制子系統(tǒng)、在線動態(tài)分區(qū)軟件、靜態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)警子系統(tǒng)等。 通過開環(huán)運行完成階段的調(diào)試完成與s c a d a e m s 系統(tǒng)的整合。 2 基礎(chǔ)自動化的改善：根據(jù)狀態(tài)估計結(jié)果中量測殘差的統(tǒng)計情況，改善通 道質(zhì)量和r t u ，進(jìn)一步提高電壓和無功采集的精度和可靠性；用參數(shù)估計軟件 修正電網(wǎng)參數(shù)的錯誤，進(jìn)一步提高狀態(tài)估計的全局精度和合格率。 3 在選定控制區(qū)域的廠站中，安裝和調(diào)試a v c 子站裝置，可靠實現(xiàn)當(dāng)?shù)?閉環(huán)控制( 即一級控制) 。 4 完成主站和子站通信的規(guī)約定義和通信接口，完成a v c 主站和a v c 子 站之間的上下行通道測試，完成遙控試驗。 5 協(xié)調(diào)二級電壓控制投入閉環(huán)運行。 第一章緒論 1 4 預(yù)期目標(biāo)和成果 1 4 1 預(yù)期目標(biāo) 為了實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行，而建設(shè)的南昌電網(wǎng)自動電 壓控制系統(tǒng)預(yù)計能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個目標(biāo)： 1 ) 保證電網(wǎng)控制安全，協(xié)助省級電網(wǎng)維持南昌地區(qū)電網(wǎng)局部電壓穩(wěn)定； 2 ) 提高電壓和電網(wǎng)關(guān)口功率因數(shù)合格率； 3 ) 優(yōu)化網(wǎng)損，盡可能減少線路無功傳輸、降低電網(wǎng)因無功潮流不合理引起的 有功損耗； 4 ) f 1 環(huán)控制，減輕運行人員無功電壓調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)。 1 4 2 預(yù)期取得成果 1 完成南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)( a v c ) 主站系統(tǒng)研制和實施； 2 提高南昌電網(wǎng)電壓合格率； 3 有效降低網(wǎng)損。隨著投入閉環(huán)控制的主力發(fā)電廠和變電站逐漸增加，預(yù) 計項目完成后能夠很好的降低電網(wǎng)的網(wǎng)損，并且提高南昌供電公司的經(jīng)濟效益； 4 提高無功電壓管理水平，將原有的人工調(diào)節(jié)變?yōu)樽詣诱{(diào)節(jié)，大大降低方 式人員和調(diào)度人員的日常工作量，和人工預(yù)先設(shè)定的調(diào)節(jié)計劃相比，自動調(diào)節(jié) 方式能夠?qū)崟r追蹤負(fù)荷變化，實現(xiàn)閉環(huán)控制； 5 提高整體的自動化水平。電壓控制系統(tǒng)是e m s 高級應(yīng)用功能的進(jìn)一步 延伸，對s c a d a 、e m s 的現(xiàn)有監(jiān)視和分析功能都提出了更高的要求，隨著項目 的建設(shè)，必然促使現(xiàn)有的s c a d a e m s 系統(tǒng)整體水平得到全面提升。 6 第二章南呂電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 2 1 基于“軟分區(qū)的三級電壓控制模式 江西電網(wǎng)采用基于“軟分區(qū)”的三級電壓控制模式，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示： 圖中，在線軟分區(qū)模塊根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點，將電網(wǎng)在線劃分成彼此 耦合松散的控制區(qū)域，在每個控制區(qū)域都有相應(yīng)的中樞母線和控制發(fā)電機，由 于可以在線追隨電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，因此稱為“軟分區(qū)”： 三級電壓控制處于整個控制的中心環(huán)節(jié)，它周期進(jìn)行優(yōu)化計算，給出每個 區(qū)域中樞母線電壓的設(shè)定值壚，供二級電壓控制使用；二級電壓控制模塊針 對每個控制區(qū)域，利用s c a d a 的實時遙測采集當(dāng)前中樞母線電壓場，以二者 的差值作為輸入。通過求解個二次規(guī)劃模型，給出控制策略，使得中樞母線 電壓控制到設(shè)定值附近。 二級電壓控制給出的控制策略是調(diào)整控制發(fā)電機所掛接的高壓側(cè)母線電壓 設(shè)定值哳并通過電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)下傳給子站系統(tǒng)，子站系統(tǒng)再根據(jù)v h r e f 求 解發(fā)電機無功的調(diào)整量，利用發(fā)電機自動電壓調(diào)節(jié)器a v r ( a u t o m a t i cv o l t a g e r e g u l a t o r ) 實現(xiàn)一級的閉環(huán)控制。選擇研作為協(xié)調(diào)變量主要是為了使主站和子 站之間界面分割清晰，保證即使和主站之間的通道出現(xiàn)問題子站仍能夠根據(jù)預(yù) 置曲線獨立完成本地控制，從而提高控制的可靠性。 2 2 基于動態(tài)分區(qū)的分級控制策略 電壓無功控制可以歸結(jié)為最優(yōu)潮流( o p f ) 問題，理論上能夠達(dá)到最優(yōu)。但 在實際工程應(yīng)用中，o p f 幾乎不可能在線實現(xiàn)。除算法因素外，影響o p f 應(yīng)用 于控制的主要原因是不便考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量及控制動作次序等工程問題，可操作性 不強。 從潮流物理意義分析，頻率是衡量有功平衡的全網(wǎng)統(tǒng)一指標(biāo)。相對而言， 無功平衡影響電壓，但是電壓監(jiān)測點多且分散。電力系統(tǒng)無功分布應(yīng)滿足高電 壓水平下分層分區(qū)平衡優(yōu)化原則，即： 1 ) 保持高電壓水平運行，減少有功傳輸損耗； 2 ) 實現(xiàn)無功分層平衡，降低變壓器損耗； 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 3 ) 保證無功分區(qū)甚至就地平衡，降低線路損耗。 圖2 。l 三級電壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 8 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 無功平衡局域性和分散性決定了a v c 必須采取分層分區(qū)的空間解耦，并在 時間上也進(jìn)行解耦，使控制協(xié)調(diào)執(zhí)行，避免產(chǎn)生電壓無功波動或振蕩。 a v c 總體控制方案是在分層分區(qū)空間解耦基礎(chǔ)上構(gòu)建不同的a v c 控制模 式，且各控制模式按響應(yīng)周期在時間上解耦?？刂颇Ｊ綐?gòu)建方法遵循高電壓水 平下無功分層分區(qū)平衡優(yōu)化原則，綜合了廠站九區(qū)圖控制原理明晰簡單、運行 可靠和區(qū)域無功平衡全網(wǎng)協(xié)調(diào)性好、能實現(xiàn)全局優(yōu)化的優(yōu)點?？刂颇Ｊ街g的 協(xié)調(diào)優(yōu)先保證電壓和功率因數(shù)約束，系統(tǒng)網(wǎng)損則次之。通過模式優(yōu)先級和響應(yīng) 周期考慮控制動作次序問題，避免控制過調(diào)或振蕩。 根據(jù)總體控制方案，a v c 主要基于如下三種控制模式，不同控制模式采用 相應(yīng)控制策略： 區(qū)域電壓控制：數(shù)十秒，控制區(qū)域樞紐廠站電壓無功設(shè)備，校正或優(yōu)化 區(qū)域內(nèi)母線群體電壓水平； 一。一r 一一電壓校正控n - 數(shù)十秒，主要由各廠站就地控制無功設(shè)備快速響應(yīng)就燈” 電壓變化； _ 區(qū)域無功控制：5 分鐘一1 5 分鐘，全面協(xié)調(diào)控制發(fā)電機無功出力、容抗 器投切、變壓器分接頭升降，使全網(wǎng)電壓水平盡可能高、線路無功潮流 最小、降低網(wǎng)損。 f2 2 1 實時動態(tài)分區(qū) l 1 ) 根據(jù)無功平衡的局域性和分散性，a v c 對地區(qū)電網(wǎng)分層分區(qū)控制。在網(wǎng) 絡(luò)模型基礎(chǔ)上，a v c 運行時根據(jù)s c a d a 遙信信息，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，自動識別 電網(wǎng)任意運行方式： a 、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R別變壓器是否并列運行，如兩臺三卷變壓器中低壓側(cè)只 要任意一側(cè)并聯(lián)即可判斷變壓器并列運行； 。 b 、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵崟r跟蹤電網(wǎng)運行方式變化進(jìn)行動態(tài)分區(qū)，不僅能識別變 電站的上下級供電關(guān)系，而且支持自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分，即可以識別任意廠站 之間連接關(guān)系。 2 ) 分區(qū)具備容錯功能：即動態(tài)分區(qū)通過遙信預(yù)處理自我校驗，防止因刀閘 位置錯誤或其它因素造成的分區(qū)和連接關(guān)系錯誤。 3 ) 多個分區(qū)并行處理，計算時間對電網(wǎng)規(guī)模不敏感，保證大規(guī)模電網(wǎng)分析 計算實時性。夕 9 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 2 2 2 全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié) a v c 根據(jù)電網(wǎng)電壓無功分布空間分布狀態(tài)自動選擇控制模式并使各種控制 模式自適應(yīng)協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)。 1 ) 區(qū)域電壓控制：區(qū)域群體電壓水平受區(qū)域樞紐廠站無功設(shè)備控制影響， 是區(qū)域整體無功平衡的結(jié)果。結(jié)合實時靈敏度分析和自適應(yīng)區(qū)域嵌套劃分確定 區(qū)域樞紐廠站。當(dāng)區(qū)域內(nèi)無功分布合理，但區(qū)域內(nèi)電壓普遍偏高( 低) 時，調(diào) 節(jié)樞紐廠站無功設(shè)備，以盡可能少的控制設(shè)備調(diào)節(jié)次數(shù)，使最大范圍內(nèi)電壓合 格或提高群體電壓水平，同時避免區(qū)域內(nèi)多主變同時調(diào)節(jié)引起振蕩，實現(xiàn)區(qū)域 電壓控制的優(yōu)化。 2 ) 電壓校正控制：由實時靈敏度分析可知，就地?zé)o功設(shè)備控制能夠最快、 最有效校j 下當(dāng)?shù)仉妷海妷涸较?。?dāng)某廠站電壓越限時，啟動該廠站內(nèi)無 功設(shè)備調(diào)節(jié)。該廠站內(nèi)變壓器和電容器按九區(qū)圖基本規(guī)則分時段協(xié)調(diào)配合，實 現(xiàn)電壓無功綜合優(yōu)化：電壓偏低時，優(yōu)先投入電容器然后上調(diào)有載主變分頭； 電壓偏高時，首先降低有載主變分頭，如達(dá)不到要求，再切除電容器。 3 ) 電壓控制協(xié)調(diào)：根據(jù)電網(wǎng)電壓無功空間分布狀態(tài)自動選擇控制模式，控 制模式優(yōu)先順序為“區(qū)域電壓控制” “電壓校正控制”。區(qū)域電壓偏低( 高) 時采用“區(qū)域電壓控制”，僅個別廠站母線越限時采用“電壓校正控制”，自適 應(yīng)給出合理的全網(wǎng)電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)措施。 4 ) 逆調(diào)壓：電壓限值根據(jù)逆調(diào)壓規(guī)則和歷史負(fù)荷統(tǒng)計、當(dāng)前負(fù)荷大小動態(tài) 確定，高峰時段電壓下限偏高，低谷時段電壓上限偏低，實現(xiàn)逆調(diào)壓。 2 2 3 全網(wǎng)無功優(yōu)化控制 1 ) 區(qū)域無功控制：a v c 控制僅僅使電網(wǎng)無功在關(guān)口滿足功率因數(shù)要求、達(dá) 到平衡是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為實現(xiàn)全網(wǎng)無功優(yōu)化控制，必須在盡可能小區(qū)域范圍內(nèi) 使無功就地平衡。當(dāng)電網(wǎng)電壓合格并處于較高運行水平后，按無功分層分區(qū)甚 至就地平衡的優(yōu)化原則檢查線路無功傳輸是否合理，通過實時潮流靈敏度分析 計算決定投切無功補償裝置、盡量減少線路上無功流動、降低線損并調(diào)節(jié)有關(guān) 電壓目標(biāo)值，使各電壓等級網(wǎng)絡(luò)之間無功分層平衡、提高受電功率因數(shù)，在各 電壓等級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無功在盡量小的區(qū)域范圍內(nèi)就地平衡，減少線路無功傳輸、 降低網(wǎng)損。 1 0 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 2 ) 區(qū)域無功不足( 欠補) 時，根據(jù)實時靈敏度分析從補償降損效益最佳廠 站開始尋找可投入無功設(shè)備，具體而言即不但可以決定同電壓等級廠站電容器 誰優(yōu)先投入，而且可以決定同一廠站電容器組誰優(yōu)先投入； 3 ) 區(qū)域無功過補( 富余) ，使區(qū)域無功倒流時，如果該區(qū)域不允許無功倒 流，根據(jù)實時潮流靈敏度分析，從該區(qū)域校正無功越限最靈敏廠站開始尋找可 切除無功設(shè)備，消除無功越限。 4 ) 同一廠站無功設(shè)備循環(huán)投切，均勻分配動作次數(shù)。 5 ) 電容器等無功補償裝置的無功出力是非連續(xù)變化的，由于無功負(fù)荷變化 及電容器容量配置等原因，實際運行中無功不可能完全滿足就地或分層分區(qū)平 衡，在保證區(qū)域關(guān)口無功不倒流的前提下，區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)各廠站之間無功可以倒 送，使無功在盡可能小區(qū)域內(nèi)平衡，優(yōu)化網(wǎng)損。 6 ) 投入或切除無功設(shè)備可能使電壓越限時，考慮控制組合動作，如投入電 容器時預(yù)先調(diào)整主變分頭，使控制后電壓仍然在合格范圍內(nèi)，但減少了線路礦 功傳輸。 2 3 二級電壓控制 南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)是與江西省調(diào)a v c 系統(tǒng)相連接的，在整個省網(wǎng)級a v c 系統(tǒng)中，南昌電網(wǎng)屬于二級電壓控制部分，因此，下面詳細(xì)介紹一下二級電壓 控制原理。 2 3 1 數(shù)學(xué)模型 根據(jù)協(xié)調(diào)二級電壓控制的思想，構(gòu)造了二次規(guī)劃形勢的目標(biāo)函數(shù) m i n j ， 恤 a a v p c g a q g ：2 一 喝箋訾；1 2 - s t j 厶3 級i a v i , 一 ( 2 ) y 1 1 晌y h g 。3 嫉y m 一 ( 3 ) y h 。i 。y p c 9 3 q g y 。m 。 ( 4 ) q 郵汛嫉一q 皺。 ( 5 ) 第二章南昌電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)設(shè)計原理 式中：q 作為控制變量，表示控制發(fā)電機無功出力的調(diào)節(jié)量；場，a ，脅加 分別表示中樞母線當(dāng)前電壓、中樞母線電壓下限及上線；q g ，絞，啊加和q g ， 分別表示控制發(fā)電機當(dāng)前無功、無功下限及上限；，一和，黼分別 表示發(fā)電機高壓側(cè)母線的當(dāng)前電壓、電壓下限、電壓上限和單步最大調(diào)整量； 蚴和為權(quán)重系數(shù)；a 為增益系數(shù)；c g 和c 曙為靈敏度矩陣，滿足： j l ；= e j q 。 ( 6 ) a 1 7 t t = c 喧3 q # ( 7 ) 目標(biāo)函數(shù)由兩部分組成，第1 部分是保證中樞母線電壓在控制后與設(shè)定值 偏差盡可能小，第2 部分是保證各臺發(fā)電機盡可能多保留無功出力裕度，同時 發(fā)電機之間出力較均衡。 2 3 2 控制流程 二級電壓控制模塊的整體控制流程可分為數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)過濾環(huán)節(jié)、 決策環(huán)節(jié)、策略計算環(huán)節(jié)、策略執(zhí)行環(huán)節(jié)幾大部分，如圖2 4 所示： 其中數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)從電網(wǎng)中實時采集二級電壓控制所需要的數(shù)據(jù)，主要包 括中樞母線電壓值、控制母線電壓值、發(fā)電機有功和無功出力、重要線路潮流 值、直控變電站無功電壓等信息，這些信息直接從s c a d a 實時庫中獲取，可以 降低對狀態(tài)估計的依賴，從而防止?fàn)顟B(tài)估計效果不好導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常。 濾波環(huán)節(jié)根據(jù)前后5 個采樣斷面的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較，過濾掉明顯錯誤的 采樣數(shù)據(jù)，防止由于瞬問擾動或者通信錯誤引起的數(shù)據(jù)波動進(jìn)人控制環(huán)節(jié)。 決策環(huán)節(jié)根據(jù)中樞母線實際電壓幅值和設(shè)定值之間的偏差決定是否需要進(jìn) 行反饋控制，如果不需要，直接下發(fā)當(dāng)前值使得控制發(fā)電機保持此刻狀態(tài)；如 果需要控制，進(jìn)人控制策略計算環(huán)節(jié)，在考慮各種約束的條件下，求解得到控 制變量的調(diào)節(jié)策略，交給策略執(zhí)行環(huán)節(jié)利用遙控和遙調(diào)等手段下發(fā)。 1 2 圖2 4 二二級電壓控制流程圖 對于a v c 系統(tǒng)來說，由于涉及到實際調(diào)整發(fā)電機的無功出力，對電網(wǎng)影響 比較大，因此必須充分考慮安全因素，防止給電網(wǎng)帶來負(fù)面的影響。在主站系 統(tǒng)方面采取了如下安全策略： 對于每個采集點的測量，都同時保留時標(biāo)。如果較長時間內(nèi)數(shù)據(jù)沒有刷 新，則把該點的數(shù)據(jù)置成不可用，從而防止由于數(shù)據(jù)通道中斷導(dǎo)致不可 用數(shù)據(jù)進(jìn)入控制環(huán)節(jié)。 _ 測量數(shù)據(jù)需要過濾波，通過前后五個采集斷面數(shù)據(jù)對比，防止由于瞬間 擾動或者測量異常導(dǎo)致電壓控制系統(tǒng)的誤動。 - 在核心的計算模塊中，綜合考慮了調(diào)控后中樞母線電壓限制、控制母線 電壓限制、發(fā)電機無功出力限制等各種約束條件，保證計算得到的控制 量能滿足系統(tǒng)安全運行。 _ 在控制執(zhí)行前，對控制策略再做一次電壓穩(wěn)定校核。 第二章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法 第三章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法 3 1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計是基于南昌地調(diào)現(xiàn)有的調(diào)度自動化e m s 系統(tǒng)建設(shè)，所 有的軟件和功能操作均要求完全嵌入現(xiàn)有的e m s 系統(tǒng)o p e n 2 0 0 0 中，并融合成 為一套完整的調(diào)度自動化系統(tǒng)。 3 1 1 硬件系統(tǒng) a v c 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如下圖： 圖3 1 南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 a v c 采用與s c a d a e m s 一體化設(shè)計方案，如圖3 1 中顯示原有的e m s 系 統(tǒng)已經(jīng)具有2 臺s c a d a 服務(wù)器，l 臺p a s 服務(wù)器和1 臺w e b 服務(wù)器，其中 s c a d a 部分還配備了2 臺與廠站端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的前置服務(wù)器，均采用的是 h p e s 4 0 型服務(wù)器，同時還配備了十余臺d s l 0 型和d s l 5 型工作站。在此基礎(chǔ) 1 4 第三章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法 上，新增了2 臺h p d s 2 5 型服務(wù)器作為a v c 系統(tǒng)的主服務(wù)器，其中主機負(fù)責(zé)閉 環(huán)控制、命令下發(fā)、歷史存儲等實時任務(wù)，備機負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)建模、a v c 控制模型 生成等維護(hù)工作。主備服務(wù)器采用雙機熱備用運行方式，即主機進(jìn)程故障時， 備機進(jìn)程能自動啟動，保證a v c 系統(tǒng)不間斷運行，且主備切換時間短，應(yīng)保證 不丟失任何控制數(shù)據(jù)。a v c 工作站則與原有的e m s 系統(tǒng)工作站共用，所有節(jié)點 工作站均可瀏覽a v c 畫面、數(shù)據(jù)，用作觀摩和演示。、 a v c 主備服務(wù)器采用與o p e n 2 0 0 0e m s 統(tǒng)一的硬件平臺( 包括主機系統(tǒng)與 存儲系統(tǒng)) 和u n i x 操作系統(tǒng)，適合工業(yè)級實時控制應(yīng)用，安全、實時、穩(wěn)定、 可靠性高，實時多任務(wù)處理能力強，無病毒感染。 3 1 2 軟件系統(tǒng) 南昌電網(wǎng)調(diào)度控制中心e m s 系統(tǒng)采用南瑞調(diào)度自動化系統(tǒng)o p e n 2 0 0 0 ， s c a d k d p a s 等已經(jīng)達(dá)到實用化水平。在設(shè)計體系上，o p e n 2 0 0 0e m s 平臺支持 a v c 應(yīng)用子系統(tǒng)功能擴展，將為電壓無功控制提供統(tǒng)一平臺支撐軟件。南昌電 網(wǎng)自動化硬件水平發(fā)展已經(jīng)具備了進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)控制的能力。通過 完備的高速電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，利用e m s 系統(tǒng)的s c a d a 應(yīng)用功能，可以在控 制中心采集包括母線電壓、發(fā)電機出力、線路潮流、開關(guān)刀閘位置等在內(nèi)的實 時信息，并可以在控制中心遠(yuǎn)方完成發(fā)電機無功出力調(diào)整、電容電抗器投切、 變壓器分接頭升降等遙控遙調(diào)操作。 a v c 是e m s 重要應(yīng)用子系統(tǒng)，為減少網(wǎng)絡(luò)不安全因素和控制命令傳輸環(huán)節(jié)， 保證控制過程流暢性和可靠性，應(yīng)采用與e m s 平臺一體化設(shè)計方案，包括統(tǒng)一 的支持軟件系統(tǒng)( 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和應(yīng)用中間件系統(tǒng)等) 、統(tǒng)一的s c a d a f e m s 平臺 軟件系統(tǒng)及使用許可( 服務(wù)器客戶端e m s 軟件平臺及使用許可、服務(wù)器瀏覽 器端s c a d k d e m s 軟件平臺及使用許可等) ，以此避免自動化人員維護(hù)多套系統(tǒng) 而加大工作量及調(diào)度運行人員同常監(jiān)視操作的不適應(yīng)。a v c 系統(tǒng)與現(xiàn)有e m s 系 統(tǒng)一體化設(shè)計需要滿足： 1 ) 一體化的網(wǎng)絡(luò)模型：a v c 采用e m s 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型，包括模型參數(shù)、 靜態(tài)拓?fù)涞刃畔⒕鶑膃 m s 系統(tǒng)建模中獲取。 2 ) 一體化的實時數(shù)據(jù)：與e m s 系統(tǒng)共享實時數(shù)據(jù)庫。 3 ) 一體化的支撐平臺：a v c 作為e m s 的一個子模塊，所以a v c 應(yīng)該使用 第三章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法 e m s 所有的支撐平臺，包括實時庫平臺、圖形建模、任務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)通信、日 志報警和管理等。 4 ) 一體化的基礎(chǔ)分析應(yīng)用：與a v c 相配合的各種分析應(yīng)用可以直接采用 e m s 系統(tǒng)中相應(yīng)的模塊，包括狀態(tài)估計、潮流分析、拓?fù)浞治龅取?5 ) 一體化的人機界面：a v c 操作界面采用e m s 的人機交互界面，理想的 情況下應(yīng)該做到a v c 的操作融合在調(diào)度員操作界面上。 3 2 地調(diào)a v c 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo) 建設(shè)該項目預(yù)期達(dá)到的具體控制目標(biāo)包括： 1 1 完成變電站當(dāng)?shù)責(zé)o功控制裝置所執(zhí)行的工作，根據(jù)母線電壓和無功情況， 自動投退電容器，保證電壓合格率。 2 ) 確保1 1 0 k v 變電站主變二次側(cè)考核母線的電壓合格率。 3 ) 確保2 2 0 k v 變電站主變高壓側(cè)受電關(guān)1 2 1 的功率因數(shù)合格率。 4 ) 能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)的無功電壓控制。對輻射狀的區(qū)域電網(wǎng)，能夠自動調(diào)整 高壓側(cè)母線電壓從而提高整體電壓水平。 5 ) 夠充分地降低網(wǎng)損，可以考慮區(qū)域內(nèi)的無功電壓分配，保證局部電網(wǎng)和整 體電網(wǎng)處于優(yōu)化狀態(tài)下運行。 6 ) 統(tǒng)有開環(huán)運行和閉環(huán)運行兩種狀態(tài)：在開環(huán)狀態(tài)下，可以給調(diào)度員提供決 策上的支持；在系統(tǒng)運行正常情況下，a v c 可以轉(zhuǎn)入閉環(huán)運行，自動進(jìn)行電壓 控制。 7 ) s c a d a 采集數(shù)據(jù)，對于s c a d a 的量測數(shù)據(jù)有分析和預(yù)處理的能力，能 夠屏蔽掉那些明顯量測不j 下常不合理的測點和廠站。 8 ) 功電壓控制策略能夠靈活進(jìn)行配置，用戶可以自行制定各種控制策略，配 置各種控制參數(shù)。 9 ) a v c 系統(tǒng)出現(xiàn)各種事故時，能夠自動進(jìn)行判斷，并能夠及時閉鎖相關(guān)功 能。 3 3 地調(diào)控制范圍和控制手段 地區(qū)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化閉環(huán)控制的最大范圍為由地區(qū)電網(wǎng)管轄的具有 s c a d a 遙控遙調(diào)功能的2 2 0 k v 及以下變電所。以這些變電所為考察單元，將 1 6 第三章南昌電網(wǎng)a v c 系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法 2 2 0 k v 變電所作考察單元為其送電的1 1 0 k v 變電所考察單元的上一級單元，建 立考察單元之間的上下級層次關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)，通過不同層次的考察單元 之間的相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)二級無功電壓優(yōu)化控制。 無功電壓優(yōu)化閉環(huán)控制的控制手段( 控制對象) 為2 2 0 k v 變電所變壓器有 載分接開關(guān)；1 1 0 k v 、3 5 k v 變電所的變壓器有載分接開關(guān)、電容器、電抗器。 控制對象也包括地區(qū)電網(wǎng)管轄的具備控制條件的發(fā)電機組。 地調(diào)a v c 系統(tǒng)采用基于區(qū)域的二級無功電壓控制。a v c 系統(tǒng)對地區(qū)電網(wǎng)進(jìn) 行自動分區(qū)。基于s c a d a p a s 中的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)庫，以2 2 0 k v 變電所的中樞 母線作為分區(qū)的出發(fā)點，根據(jù)設(shè)備拓?fù)溥B接關(guān)系以及開關(guān)刀閘的實時狀態(tài)自動 對1 1 0 k v 、3 5 k v 變電所進(jìn)行分區(qū)。 動態(tài)分區(qū)應(yīng)采取周期運行方式，并能根據(jù)方式變化或事件( 如遙信變位) 觸發(fā)執(zhí)行，使控制區(qū)域與電網(wǎng)實際運行方式自動保持一致。 3 4 控制環(huán)節(jié) 3 4 1 控制建模 控制建模應(yīng)直接讀取e m s 數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，自動生成a v c 監(jiān)測和控制點， 減少維護(hù)人員工作量?？刂颇Ｐ蛻?yīng)首先在離線態(tài)下進(jìn)行驗證，正確后才能裝載 到實時控制運行，確?？刂茀?shù)安全性。驗證錯誤應(yīng)給予維護(hù)人員告警信息。 3 4 2