农网电压的无功优化控制系统
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随着我国电力系统的发展，对电力系统的要求也越来越高。我国从自70年代以来，已经因为电压失稳导致了许多电网瓦解事故。每次都会因为电压的失稳导致了大面积、长时间的停电，为国家和人民造成了巨大的经济损伤。近年来，随着社会的发展，人们对电力质量的要求在不断提高。在电力系统市场化的今天，开展有效的方法，降低电网损失，改善电压水平，已成为现在最关心的课题，得到了电力工作人员的高度重视。在我国，目前依然还有很多地方使用的是分散调整的方法来实现农网电压的无功优化控制。在各自的变电所利用自身的无功优化资源对变电所电压实现无功优化控制，一般采用调节变压器分接头的档位。这样的办法虽然操作简单，但是相对分散不能实现全范围内的电压无功优化控制。从单个变电站来说，是提高了电气利用率和电压合格率，但会造成在二极的调压电网引起电压频繁的调整，会引发电压的不合理调节现象出现。随着电网改造的不断进行，许多电网中的电容器补偿装置和有载调压分接开关被大量使用。为了达到充分发挥此类设备作用的目的，就要求必须从现在的人工调整模式转变成使用专家决策系统进行自动调节的模式。伴随着调度自动化的发展，怎样在原有的条件下进行功能再扩充，在农网中发展电压无功优化控制系统，不仅可以减少电网系统网损耗，增加系统电压合格率，而且会使自动化系统的效益更直观、明显。目前我国许多农网中的无功优化系统容量不够或者格局分布很不合理，导致很多地区不仅电压水平偏低，而且稳定性能差，使用中电网损耗很大。由于系统的调压手段不合理，导致了电力系统在负载高峰时电压偏低，负荷低谷时电压偏高。随着电力系统规模的增加，无功优化调节手段也越来越丰富。以前单凭经验调节的方式已经不能适应社会的需要，要求在工作中不断创新，利用现代科技，建立农网的无功优化系统。随着农电电网自动化程度的提高，通过网络实现电力检测和遥控已经成为可能，为农网电压无功优化的建设提供了有利条件。
二、现有农网电压及无功优化控制系统存在的一些问题
1.控制还没有实现自动化
我国目前的农网电压无功优化控制，只是简单地将当地直接人工控制转变成远方的人工控制，在监控上仍然以人力监视盘面为主，一般发现问题后才进行调节。这种发现问题后再去进行人工控制的方式，往往会影响调节的及时性，始终没有摆脱人工控制的问题。2.没有实现农网全网的优化控制现在的电压无功优化控制主要还是立足在各变电所内的就地补偿原则。在以前没有先进的自动化系统时，还可以满足电力系统的安全运行需要，但随着整个电力系统自动化的提高，就已经不能满足现在的发展需要了。当出现高压变电所的电压不合格，同时涉及到多个变电所时，这种就地调节的办法就不能实现从全网范围内进行调节，只能增加厂站设备的调节次数，无形中增加了电网的损耗。
3.不利于实施最佳的控制方案
及时准确地判断电压运行状态来决定采用什么方式控制是实施控制的前提，现在的集中控制方式，只是根据自动化系统扫描监控点的运行参数，对越限地进行报警提醒。但是不是达到适时地综合分析电压运行状态的目的，这样会使调节设备不能够充分地合理利用，加大了设备调节的频繁度，严重影响设备的使用寿命。所以，无功优化控制的前提是在自动化的系统中定义相应的控制原则，并实现控制规则表的自动产生。目前这种远方集中控制虽然还有一些不足，但只要把自动化技术和科学的管理思维合理组合，还是能实现网损的最小化和电容器的最佳补偿量以及变压器分头的合体调节位置。
三、农网电压及无功优化控制系统的控制方法
农网的电压及无功优化控制很多是采用分区分层控制的原则，一般情况下，电力系统都会根据时间和空间将电压控制分为一级控制、二极控制和三级控制。这样做的好处是可以控制各级控制之间因为交互作用的影响，带来震荡和不稳定。
1.一级农网电压及无功控制系统一级农网电压及无功控制是指反应快速的闭环系统，如：同步电机的无功率控制、静止无功补偿器控制和自动快速投切电抗器、电容器等，一般的响应时间都是在几秒内。在电网的运行中，一般由电网切换和负载波动导致的电压快速变化，都是通过一级农网电压及无功控制进行调整。变压器有载分接开关自动切换就是一级电压的控制设备，但是在使用过程中，它的控制速度一般比较慢，都在几十秒，主要是在负载幅度变化大时保持电压稳定。同时，他会对电力系统的电压稳定会产生一定的消极影响。
2.二级农网电压及无功控制二级农网电压及无功控制响应时间在几分钟以内，它主要是协调此区域内一级农网电压及无功控制设备的工作。例如改变发电机、投切电抗器和电容器以及切负荷等，一般在控制过程中是通过自动闭环进行的。这些问题出现后，短时间内值班人员还来不及干预，二级农网电压及无功控制系统就可以将各种安全问题信息传送给值班人员，同时将控制命令送至执行地点。
3.三级农网电压及无功控制三级农网电压及无功控制，响应的时间会在几十分钟，一级农网电压及无功控制主要是在发现电压稳定性劣化时及时采取必要的措施。它主要是控制和协调二级农网电压及无功控制，指导值班人员进行干预。三级农网电压及无功控制系统除了要考虑安全监视外，还要考虑到经济问题，是降低农网电力系统运行成本的关键。
四、现有农网电压及无功优化控制系统的一些主要方法
农网电压及无功优化控制系统一直就是研究的主要方向，多年来通过不断探索和实践，已经总结出了一些切实有效的办法，但也都存在相应的缺点和不足，还需要在以后的工作中不断地创新、完善。
1.厂站的农网电压及无功优化控制在变电所内部，都会根据一定的原则，利用一定的硬件和软件资源来实现电压及无功优化控制，来实现对电压的调节，列入使用并联电容器投切或者无功出力等办法。这些方法都相对简单，易于操作，可以在一定程度上保证电压的稳定。但是它还不能满足全范围农网电压及无功优化控制需要，控制中出现的频繁调整会导致电压调节不合理。在新增设变电站时，还要重新添加相应的硬件和软件，提高了投资。
2.基于SCADA主站系统的农网电压及无功优化控制基于SCADA主站系统同上一种方法在控制原则上基本相同，不同的是它利用SCADA数据采集系统对母线的电压进行采集后传送到主站，通过主站的系统软件给出相应的方案，然后使用SCADA的遥控调节口将方案传送给厂站。这种方法可以充分利用SCADA的有效功能，如果新建变电站将来不需要重新添置设施，就可以节省开支，但对农网全范围内的电压无功控制不能实现。
3.基于EMS优化潮流功能的农网电压及无功优化控制EMS优化潮流功能控制，主要是利用EMS的状态评估和在线潮流，由SCADA将数据发送给EMS，通过在线潮流运行和状态评估后，对整个电网的无功优化问题利用EMS优化算法求解，并根据结果提出准确的控制方案。最后由SCADA系统下行命令通道进行执行，实现闭环控制。在通过EMS控制中，主要还是要注意无功优化的核心算法和实时控制部分。从电力系统的总体设计来看，这种方案有效地利用了SCADA的“四遥”功能来进行数据采集和控制方案执行。同时又有效利用了EMS的在线潮流和状态评估功能来对全网进行潮流分析，这样就可以有效地降低电网损耗，充分发挥两套系统的优势综合利用，有助于最大限度地发挥现有自动化调节系统的功能。
五、总结
近年来随着我国电力行业的飞速发展，对电力质量的要求也越来越高。提高电压稳定水平，降低电网损耗，一直就是业内十分关注的课题。尤其是在农网领域，越来越多的人投入到了农网电压及无功优化控制系统的研究，提出了大量有建设性的建议。笔者根据多年的生产实践和工作经验，对农网电压及无功优化控制系统的研究进行了分析，提出了自己的看法，对未来我国农网电压及无功优化控制系统的发展，做出了有意义的探索。
作者：许苏跃单位：苏州供电公司营销部
