無功控制軟件

(1)多功能模塊處理：在一個復(fù)雜的具有多臺變壓器的變電站里，每臺主變壓器和每一段母線都可能獨(dú)立運(yùn)行，也可能并列運(yùn)行。因此VQC的調(diào)節(jié)與控制應(yīng)能適用各種運(yùn)行方式下的調(diào)節(jié)。

(2)電壓與無功的上下限值動態(tài)變化：對應(yīng)于不同的高峰和低谷時段，電壓與無功的上下限值應(yīng)不同，以適應(yīng)逆調(diào)壓和無功功率調(diào)節(jié)的要求。

(3)調(diào)節(jié)方式的多樣性：由于變電站中有時變壓器或電容器組需要停運(yùn)檢修，因此考慮VQC調(diào)節(jié)時，調(diào)節(jié)方式應(yīng)設(shè)置“只調(diào)電壓”或“只調(diào)電容器”。對于控制策略中出現(xiàn)的矛盾，應(yīng)能“智能”變化。例如有時電容器組已經(jīng)全部投入或退出運(yùn)行，這時已無電容器可調(diào)，應(yīng)能“智能”地改為有載分接頭的相應(yīng)調(diào)節(jié)。軟件VQC還應(yīng)設(shè)置“只監(jiān)視不控制”方式，以適應(yīng)運(yùn)行需要，它相當(dāng)于只投入運(yùn)行不投連接片的保護(hù)運(yùn)行方式。

(4)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制VQC：就地VQC應(yīng)能接受調(diào)度端的控制，實(shí)現(xiàn)投退某個電容器組或有載調(diào)節(jié)變壓器的分接頭。

(5)閉鎖條件有如下幾條：

1)保護(hù)閉鎖。在對變壓器有載調(diào)壓分接頭開關(guān)和電容器組監(jiān)視控制過程中，如監(jiān)測到系統(tǒng)及變壓器、母線、電容器發(fā)生故障和異常的保護(hù)信號，應(yīng)立即閉鎖VQC的調(diào)節(jié)。

2)遙測閉鎖。當(dāng)遙測值超過VQC要求的范圍時，閉鎖VQC。

3)遙信閉鎖。當(dāng)變電站主接線運(yùn)行方式改變時，閉鎖VQC。

4)其他閉鎖。VQC的TV斷線，主變壓器調(diào)壓控制器、電容器組的控制回路斷線或異常時，閉鎖VQC。

(6)相關(guān)信號上送調(diào)度：軟件VQC應(yīng)適應(yīng)無人值班變電站的需要，把一些必要的信號，如VQC調(diào)節(jié)閉鎖、調(diào)節(jié)拒動、調(diào)節(jié)動作信號上送調(diào)度端以便于遠(yuǎn)方管理。

(7)并列運(yùn)行、拒動、滑檔等：在變壓器并列運(yùn)行時，VQC應(yīng)使并列的變壓器有載分接頭開關(guān)同步操作。母線并列時對應(yīng)的軟件模塊也應(yīng)做并列的相應(yīng)處理。主變壓器有載分接頭開關(guān)拒動、滑檔時應(yīng)立即停止調(diào)節(jié)并發(fā)出拒動和滑檔的信號上送調(diào)度，多次拒動、滑檔時應(yīng)閉鎖相應(yīng)操作。

(8)登錄操作：每一次調(diào)節(jié)都應(yīng)有相應(yīng)的記錄，包括對象、動作類型、時間、調(diào)節(jié)結(jié)果等。

根據(jù)上述軟件VQC的功能要求編制的控制程序流程圖如圖1所示。圖1中“讀入?yún)?shù)”是從監(jiān)控系統(tǒng)后臺機(jī)的數(shù)據(jù)庫讀出，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是通過遙測、遙信已采集好的，經(jīng)過串行通信傳送到后臺機(jī)的數(shù)據(jù)，包括主變壓器、電容器等在內(nèi)的變電站全面的數(shù)據(jù)和信息?！皡?shù)初始化”是指控制策略制定的電壓、無功的上下限及其他有關(guān)整定參數(shù)，它應(yīng)能根據(jù)調(diào)度端的要求相應(yīng)變化。

“閉鎖條件存在否”是檢測遙信、遙測和保護(hù)閉鎖條件是否存在，即檢測這些閉鎖條件的輸入開關(guān)量是否為“1”?！爱a(chǎn)生調(diào)節(jié)方案”就是根據(jù)已有數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判斷產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制策略，即上面描述過的控制策略之一。 2100433B

變電站中利用有載調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償電容器組進(jìn)行局部的電壓及無功補(bǔ)償?shù)淖詣诱{(diào)節(jié)，以保證負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)及進(jìn)線功率因數(shù)盡可能接近1，稱為變電站電壓、無功綜合控制。

作者依據(jù)現(xiàn)行有關(guān)無功補(bǔ)償和電壓管理的規(guī)程規(guī)范，在吸納專家的經(jīng)典理論、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)以及新科研成果的基礎(chǔ)上，重新梳理了多年來從事電網(wǎng)無功電壓運(yùn)行管理工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾易其稿編寫成《電網(wǎng)無功控制與無功補(bǔ)償》。|　 《電網(wǎng)無功控制與無功補(bǔ)償》全面、系統(tǒng)、詳盡地闡述了無功控制、無功補(bǔ)償、電壓調(diào)整、電壓穩(wěn)定、無功優(yōu)化、AVC、SVC、FACTS技術(shù)等專業(yè)知識，共分七章，主要內(nèi)容包括無功功率控制、電壓調(diào)整、電網(wǎng)無功優(yōu)化、電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)、電壓穩(wěn)定性、傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置和柔性輸電技術(shù)在電網(wǎng)無功控制中的應(yīng)用。|　 《電網(wǎng)無功控制與無功補(bǔ)償》可供從事電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)度、運(yùn)行及供電生產(chǎn)技術(shù)管理工作的技術(shù)人員和管理人員使用，也可供相關(guān)專業(yè)高等院校師生參考。|

無功功率是交流同步電網(wǎng)中最重要的因素之一，它與電網(wǎng)的供電能力、電能質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)損耗、安全穩(wěn)定運(yùn)行水平等密切相關(guān)。電網(wǎng)中多數(shù)元件需要消耗無功功率，大多數(shù)用戶負(fù)荷也需要消耗無功功率，這些無功功率必須從網(wǎng)絡(luò)中的某個地方獲得，而無功功率傳輸又有諸多的限制條件，這就引出了無功平衡與無功補(bǔ)償?shù)膯栴}。在電網(wǎng)中完全不傳輸無功功率實(shí)際上是不可能的，除非在同一電網(wǎng)、同一電壓等級的節(jié)點(diǎn)上無功功率的產(chǎn)生與需要量相等。因此，經(jīng)?？梢砸姷皆谕浑娋W(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)中使用并聯(lián)電容器進(jìn)行容性補(bǔ)償，而在輸電網(wǎng)絡(luò)中又使用并聯(lián)電抗器進(jìn)行感性補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)無功功率分層、分區(qū)就地平衡。控制無功功率是保證供電質(zhì)量的基本方法。為保證電網(wǎng)各樞紐點(diǎn)和用戶側(cè)電壓在一定的范圍內(nèi)變化，需要對這些節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，而通過對輸電網(wǎng)絡(luò)中無功功率的控制，既可實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)功率損耗最小，又可實(shí)現(xiàn)傳輸容量最大的目標(biāo)。另外，從實(shí)質(zhì)上看，交流網(wǎng)絡(luò)輸電中的電壓穩(wěn)定問題及電壓崩潰問題還是無功功率控制問題。由于在交流同步電網(wǎng)中無功功率控制如此重要，因而無功功率控制與無功功率補(bǔ)償是本書討論的主要問題。無功功率優(yōu)化是電網(wǎng)無功功率控制的理想方式，它是通過合理調(diào)節(jié)變壓器的分接頭及投切無功補(bǔ)償設(shè)備，達(dá)到保持系統(tǒng)電壓水平、促進(jìn)無功功率合理流動進(jìn)而減小系統(tǒng)有功功率損耗的目標(biāo)。預(yù)定目標(biāo)綜合最佳的優(yōu)化問題，屬于多約束非線性組合優(yōu)化范疇。近幾年來，國內(nèi)外對電網(wǎng)無功優(yōu)化的研究已經(jīng)非常深入和廣泛，已提出的無功優(yōu)化求解方法有二次規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法、內(nèi)點(diǎn)法、靈敏度法和單純形法，這些算法由于多數(shù)將離散變量作為連續(xù)變量處理，使求解時陷入局部最優(yōu)且時間過長。目前，利用遺傳算法求解非線性優(yōu)化問題較為成功，但仍然存在收斂速度慢、交叉和變異概率低等問題。本書對上述問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，無功調(diào)節(jié)手段數(shù)目多，相互影響大。這些因素導(dǎo)致電網(wǎng)電壓/無功功率優(yōu)化控制問題的規(guī)模越來越大，傳統(tǒng)的電壓/無功功率優(yōu)化控制方法已不能滿足電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的需求。有必要在繼續(xù)增加本地?zé)o功資源、提高電壓控制能力的同時，建設(shè)自動電壓控制系統(tǒng)，以完善對電網(wǎng)無功電壓分布的綜合決策、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)滿足電能質(zhì)量、電網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等要求的能力，減輕運(yùn)行人員工作量。而自動電壓/無功功率控制系統(tǒng)（Automatic Voltage Control,AVC）是利用電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)，從整個系統(tǒng)角度科學(xué)決策出最佳的無功電壓調(diào)整方案，自動下發(fā)各個子站裝置，以電壓安全和優(yōu)質(zhì)為約束，以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行為目標(biāo)，采用連續(xù)閉環(huán)進(jìn)行電壓的實(shí)時優(yōu)化控制，解決了無功電壓協(xié)調(diào)控制方案的在線生成、實(shí)時下發(fā)、閉環(huán)自動控制等一整套分析、決策、控制、實(shí)時追蹤的問題。AVC能夠有效地克服電網(wǎng)無功電壓控制中存在的不足，解決電網(wǎng)當(dāng)前和未來面臨的電壓控制問題。隨著電力領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的無功功率控制技術(shù)得到了進(jìn)一步豐富和提高。利用普通晶閘管相角控制的柔性輸電技術(shù)，對電網(wǎng)有功功率、無功功率進(jìn)行快速、靈活調(diào)節(jié)的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年且已經(jīng)成熟，國外應(yīng)用早且較為廣泛。近些年來，國內(nèi)在220 kV、500 kV和750 kV交/直流輸電工程中重點(diǎn)推廣應(yīng)用了串聯(lián)補(bǔ)償、可控串聯(lián)補(bǔ)償、靜止無功補(bǔ)償和可控電抗等輸電新技術(shù)，以不斷提高我國電網(wǎng)輸電能力和安全可靠性。本書由劉建英、張帆老師任主編，王飛和孟建平任副主編。本書項(xiàng)目一由王飛編寫，項(xiàng)目二、項(xiàng)目七由劉建英編寫，項(xiàng)目三、項(xiàng)目四由張帆編寫，項(xiàng)目五、項(xiàng)目六由孟建平編寫，林兆明參與編寫部分章節(jié)，同時，感謝李娜及陳利平對本書的審稿工作。由于編者水平有限，書中不當(dāng)之處在所難免，敬請廣大讀者指正。