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主网AVC主要负责变电站之间的配合,包括上下级变电站的配合,以及变电站之间线路的无功优化问题。主网AVC主要下发“变电站区域控制装置”子站的电压无功目标范围,不直接控制具体设备,这种分层控制方式,能提高平台可靠性。主网AVC具备建模和监控功能,同时具备远程维护“变电站区域控制装置”的功能。采用组态软件+优化算法+专家系统+实时数据库的模式实现,支持多种平台,可以方便地在Windows、Linux、Unix平台下部署,系统使用商用数据库+实时库的模式,既保证计算的规模,又保证计算的速度。主网AVC同时还承担数据库服务器、权限管理服务器、曲线报表服务器等功能。主站通过监控工作站、维护工作站和Web访问实现配电网的监控、建模和报表平台。
“变电站区域控制装置”能够统一计算变电站内部电压无功设备相关数据发送给主网AVC,用于主站的协调优化,同时根据主网AVC优化计算出本地母线的最优电压和无功范围,根据变电站内设备的控制范围和动作次数等约束,协调控制变电站内部的无功补偿设备投切、变压器分接头档位的调整。
“分布式配电网控制器”能够综合控制若干条馈线上的所有电压无功设备,获取配电网AVC的无功和电压的调节指令,通过下发遥控或者遥调指令,实现对应的配电网电压无功设备的闭环协调控制。能够实现控制的配电网电压无功设备包括单相线路调压器、双向线路调压器、串联电容器、有载调压配变、配变无功补偿装置、低压SVG等。“分布式配电网控制器”同时也计算每条馈线的无功裕度,定时上传给配电网AVC,用于实现主配电网的协调控制。
“变电站区域控制装置”和“分布式配电网控制器”采用相同的架构设计,基于嵌入式硬件模块,采用基于Linux的操作系统,功能上包括数据采集通道、指令执行通道、本地优化决策逻辑、上下级协调机制接口等。这2个模块可以根据现场实际情况、通信类型等决定子站布置在调度侧还是变电站侧。子站布置在调控中心便于管理和维护,布置在变电站则有利于控制的安全和执行的快速性。
“配电网智能控制器”为配电网本地控制器,可用于控制配变低压台区无功补偿装置、配变有载调压分接头、线路无功补偿装置、线路调压器等终端一次设备。由于配电网的特点,该装置能够自动适应有无通信的情况,具备监控数据上传的功能。能够实现根据负荷波动来自动调整控制指令、优化动作次数、减少故障率。通信不具备或者通信中断的情况下,智能控制器能够实现就地优化控制。装置的嵌入式硬件模块,采用VXWORKS的实时操作系统,设有本地保护以及根据电压、功率因数和无功控制设备投切等功能,具备通信接口、上下级协调机制接口等。
3应用情况分析
某35kV变电站,工区下属8条10kV线路,公用配变203台,小水电5座,总装机容量4830kW。变电站10kV母线电压常因小水电发电量波动而出现不合格情况,枯水期时,母线电压偏低,需人为手动升档;丰水期时,母线电压过高,最高达11.5kV,部分时段变电站内无降压措施。10kV中压线路主干线长度长,分支线多,线路末端电压较低,部分达到8.9kV。台区配变均为无载调压配变,在时段性、季节性负荷波动时,人员需前往现场进行停电调节;台区无功补偿不足,现场实测台区功率因数在负荷低谷时为0.95左右,在负荷高峰期时为0.80左右。另外,该变电站下用户电压低于198V的用户有763户,电压合格率为92%,而与小水电共线的用户,在丰水期时会出现高电压,最高达到256V。
为解决目前配电网中单层级调压措施不能有效消除低电压问题的现状,考虑变电站、中压线路、台区之间的相互关系,在适当增加电压、无功调节设备的同时使用配电网电压无功多级协调控制策略来挖掘各设备的调压潜力,减少设备故障,提升电压治理效果。
该项新技术于2016年2月投入实际使用,能有效消除低电压、调节过电压,该地区电压质量有了显著提高,设备故障次数明显降低。由表2~表3数据对比可见,供区电压合格率由原先的92%提高到98%以上,功率因数由0.80提高到0.98以上。通过综合优化协调控制,大大减少了各设备投切次数,大幅提高了设备可靠性。其中,根据电网实际情况对无载调压配变分接头进行在线优化,实现预先调整,减少了季节性负荷引发的低电压,提高了用户电压合格率。采用新策略还实现对变电站、中压线路、台区各电压无功设备的实时监控,提高了配电网运维效率,促进配电网自动化建设,是智能配电网建设的有益实践。
延伸阅读:实例丨湖北省农村配电网低电压的治理
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