基于县供电局OPEN2000平台建设电网电压自动控制系统

摘 要：随着县级电网的规模不断发展，对电网安全优质运行要求越来越高。镇海电网按照省电力公司和宁波电业局的总体部署，根据镇海电网的实际情况出发建设电压自动控制系统。通过前期调研，在南瑞科技公司及河海大学自动化研究院的2套系统里进行挑选。最终选择了与现有的OPEN2000 SCADA应用软件匹配更适合的南瑞科技公司软件。既利用镇海电网现有的SCADA系统模型以及系统采集的实时数据，以电压合格率最高和全网网损最小为目标，以各考核母线的电压合格和功率因数、电容器与变压器分接头两类控制设备的动作次数最少为约束条件，通过分析计算，实时给出全网无功电压优化控制方案，并通过目前SCADA的遥控遥调功能实现对电容器和主变分接头的闭环控制。同时具备与宁波市局电网电压自动控制系统联合调整区域电网电压的功能。

关键词：OPEN2000平台建设电网电压自动控制系统分析

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0130-02

1 镇海电网建设AVQC概述

镇海电网调度控制中心负责对区内电压合格率的监测及调整。调度控制中心EMS系统采用南瑞调度自动化系统OPEN2000。目前镇海的平台可以在电力调控中心对管辖的110 kV及以下电压等级变电所进行电容电抗器投切、变压器分接头升降等遥控遥调操作。

1.1 镇海电网AVQC硬件情况

镇海AVQC系统主/备服务器采用与前置机统一的硬件平台（包括主机系统与存储系统）和UNIX操作系统，适合工业级实时控制应用，安全、实时、稳定、可靠性高，实时多任务处理能力强。

1.2 镇海电网AVQC软ek8BHvlJEppDaSxtEuuhVIwgTcTMD15IxfwWGavGWIQ=件情况

镇海AVQC的软件系统采用南瑞科技开发的高级应用软件，即在原来的OPEN2000平台里的PAS高级应用软件中电压无功优化控制软件，这样可以减少新增AVQC系统的主机及服务器，避免自动化人员维护多套系统而加大工作量。

1.3 镇海电网AVQC网络情况

AVQC系统进程应采用网络化配置，主备服务器双机热备用与原来SCADA服务器主备原理一致，即主机进程故障时，备机进程能自动启动，保证AVQC系统不间断运行。并可以通过数据网络与宁波调度控制中心的地区AVQC相联调，实现全宁波区域的电网电压自动控制。

2 镇海电网AVQC控制范围及目标

2.1 镇海电网AVQC控制范围

镇海电网AVQC控制范围包括区域内的所有110 kV及以下电压等级的变电站电力网络，控制对象是有载调压变压器分接头及电容器、电抗器开关。正常时由调控中心AVQC主机根据全区模型直接给出电气区域与行政区域不交叉部分的协调目标值给镇海整个AVQC软件执行。如果与宁波地调AVQC配合使用时，也应考虑宁波地区整个AVQC发出的指令进行判断，县调AVQC应能够根据网络边界等值模型进行计算和控制。

2.2 镇海电网AVQC控制目标

（1）保证镇海电网控制安全，协助宁波地区电网维持镇海电网局部电压稳定。

（2）提高镇海电压和电网关口功率因数合格率。

（3）闭环控制，减轻运行人员无功电压调节负担。

3 镇海电网AVQC系统工作模式

3.1 镇海电网AVQC正常运行模式

镇海电网110 kV及35 kV变电所（不包含用户变）都装有VQC装置。为实现镇海电网全网电压自动控制，目前镇海AVQC采用集中控制，退出装设的变电所内VQC硬件装置，由AVQC主站按照某种控制策略直接调整区域内的控制对象形成闭环控制。该控制方式通过现有SCADA遥控遥调功能实现。

3.2 镇海电网AVQC非正常运行模式

如果镇海电网出现电压或关口功率因数非正常情况时，需要进行调整。那么镇海电网AVQC软件控制软件应该先实施电压及功率因数控制策略使电网恢复至正常运行状态。

3.3 镇海电网AVQC事故模式

在镇海电网发生事故时，需立即采取控制措施以保证电网的安全稳定。那么镇海电网AVQC软件控制应该先进行电压校正控制，实施快速调节，开放所有闭锁的就地控制无功设备，来保证电网的安全稳定，尽快使电网的电压和无功平衡恢复到较好的水平。

3.4 镇海电网AVQC与地调协调模式

（1）镇海电网调度侧AVQC：在满足镇海电网电压合格条件下，镇海县调AVQC控制主变所带电网的电容器、变压器分接头，尽量满足地调AVQC下发无功目标指令。

（2）市局电网调度侧AVQC：在正常情况下尽量维持区域内变电所110 kV主变无功就地平衡，在220 kV电网电压越限且电厂失去调节能力情况下，对县调AVQC下发110 kV变电所无功目标指令。

3.5 AVQC系统数据流程图如图1

4 镇海电网AVQC系统数据处理及优化

镇海电网AVQC具备对SCADA实时数据分析处理功能。实时数据处理不仅能处理单个量测质量，而且能面向多测点进行网络关联分析、能面向多次采样进行滤波处理，以保证控制数据源的准确性。

4.1 镇海电网数据处理策略

（1）数据质量检验选出SCADA量测的不合格数据。

（2）数字滤波：对量测多次采样，滤除明显不合理量测，避免量测瞬间波动引起误动或频繁调节。

4.2 镇海电网无功优化控制

（1）如果镇海电网AVQC控制仅仅使镇海电网无功在关口满足功率因数要求、达到平衡是远远不够的。为实现镇海电网无功优化控制，必须在尽可能小区域范围内使无功就地平衡。为此镇海电网AVQC系统通过镇海3个220 kV变电所，把对应供电的10个110 kV变电所及6个35 kV公用变电所划成3个小区域。当电网电压合格并处于较高运行水平后，先进行单个小区域里面优化，检查线路无功传输是否合理，通过实时潮流灵敏度优化分析计算决定投切无功补偿装置、尽量减少线路上无功流动、降低线损并调节有关电压目标值，使各电压等级网络之间无功分层平衡、提高受电功率因数。如果一个220 kV变电所所在的小区域优化还达不到要求，再进行另外一个220 kV变电所所在的小区域优化，这样可以减少线路无功传输、降低网损。

（2）镇海电网无功不足时，根据实时灵敏度分析从一个220 kV变电所所在的小区域寻找可投入无功设备，具体而言即在一个最有效的小系统内来补充无功，这样可以最快实现镇海电网无功平衡，而且投入的厂站电容器组数最少。

（3）镇海电网无功过补，使镇海电网无功倒流时，如果镇海电网不允许无功倒流，根据实时潮流灵敏度分析，从一个220 kV变电所所在的小区域寻找可切除无功设备，消除无功越限。

（4）电容器等无功补偿装置的无功出力是非连续变化的，由于无功负荷变化及电容器容量配置等原因，实际运行中无功不可能完全满足就地或分层分区平衡，在保证区域关口无功不倒流的前提下，各个220 kV变电所所在的小区域里面各个变电所允许无功倒流，使无功在尽可能小区域内平衡，优化网损。

4.3 镇海电网AVQC全网电压优化调节

（1）镇海电网电压控制：镇海电网电压水平受镇海区域厂站无功设备控制影响，目前影响较大的是35 kV用户变及地方小发电厂（因镇海化工区大用户负荷很高，波动很大）。当镇海区域内无功分布合理，但区域内电压普遍偏高（低）时，AVQC系统下发指令到厂站调节无功设备，以尽可能少的控制厂站设备调节次数，避免区域内多主变同时调节引起振荡，实现区域电压控制的优化。

（2）镇海电网就地电压控制：当一个220 kV变电所所在的小区域厂站电压越限时，启动该厂站内无功设备调节。该厂站内变压器和电容器按九区图基本规则分时段协调，实现电压无功综合优化。

（3）镇海电网电压控制协调：根据三个220 kV变电所所在的小区域自动选择控制模式，控制模式优先顺序为“220 kV变电所所在的区域电压控制”>“110 kV变电所所在的区域电压控制”。某个区域电压偏低（高）时采用“区域电压控制”，仅个别厂站母线越限时采用“电压校正控制”，自适应给出合理的全网电压优化调节措施。

（4）镇海电网优化动作次数：因为变电所设备性能关系及开关动作次数限制，每天调压次数是有限制的，所以要根据镇海电网历史负荷曲线优化分配各时段动作次数，使设备的动作次数较均匀地分配到各个时段，确保设备安全及动作可靠有效。

4.4 镇海电网AVQC全网关口力率控制

按分时段功率因数考核标准进行控制，镇海功率因数考核标准是：0～8点、10～14点和20～24点低谷负荷功率因数控制在0.9和0.96之间，9～12点和13～20点高峰负荷功率因数控制在0.96以上。

5 镇海电网建设AVQC的效益及需完善的地方

镇海电网AVQC的建设完成使镇海电网的安全运行可靠性更上一层。电压合格率指标比原来提高了5%，达到97%以上。同时减少了调度监控人员的工作量，原来2个监控人员的量减少到1个。

镇海电网比较复杂，区内化工企业等大用户数量较多，“T”型接线及三双接线较多，这对建设AVQC带来很大的压力，部分潮流方向较难明确。电网的电源点有来自不同的500 kV供区，部分变电所进线电源跨行政区域。镇海的OPEN2000系统投运年限较早，部分模块接口与AVQC软件系统匹配不上，与地区OPEN3000系统内部联调存在部分差异。这些都制约着镇海电网AVQC系统的功效，还有待进一步完善。

参考文献

[1]国家电网公司电力安全工作规程[S].2009，7.

[2]国家电力调度通信中心.继电保护及安全自动装置技术标准[S].2007，7.

[3]地区电网调度自动化系统应用软件基本功能实用要求及验收细则（试行）.

[4]国家电网公司关于颁发《电力系统电压和无功电力管理条例》的通知[R].2007.

[5]浙江省电力公司企业标准，Q/ZDJ 17-2003[S].浙江省220kV变电所计算机监控系统电压无功控制功能技术规范.

[6]浙江省电力公司企业标准，Q/ZDJ 01-2001[S].浙江省110kV及以下变电所计算机监控系统电压无功控制功能技术规范.