地级电网的超高压自动电压控制模式研究

杨 科，郑 婷，杜 磊，顾东健（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京211106）

地级电网的超高压自动电压控制模式研究

杨 科，郑 婷，杜 磊，顾东健
（国电南瑞科技股份有限公司，江苏南京211106）

为提高地区电网的电压调节能力，提出了地级电网中引入超高压自动电压控制系统，将超高压厂站作为各个地级供电区域的的枢纽变电站，通过负荷预测建立枢纽母线的电压控制目标，快速优化各个子供电区域的电压质量，减少调节次数。中山电网的闭环运行结果表明，该方案可以快速提高电压的合格率，并且有效减少了设备动作次数，提高了地区电网经济性。

地级电网；超高压；自动控制；优化

作为提高电压质量、降低系统网损和提高电压稳定水平的重要手段，近年来自动电压控制技术研究得到了国内外科研人员和运行人员前所未有的重视［1-5］。对于地级电网来说，由于受控目标点多且负荷波动频繁，调节设备需要大量的动作次数来控制合理的电压，调节次数越限后就无法调节，使得地区电网的电压调节能力和调节设备寿命大大减弱［6-8］。为此，提出了地级电网建立超高压自动控制系统，通过负荷预测制定枢纽母线的电压控制曲线［9］，并与传统的220 kV自动电压控制系统相结合。这种控制模式不依赖于省级电网的潮流计算，同时又增强了超高压和地级电网的耦合能力，为地级电网的电压控制模式提供了一种新的思路。

1　数学模型

自动电压控制以区域内经济性为目标函数，以安全性为约束条件，同时将控制设备动作次数还原为经济成本，实现全网的优化：

式中：Ploss为系统的有功损耗；n1，n2，n3，n4分别为电压考核节点个数、无功考核节点个数、可调主变数，可控容抗器数；Vi，Vimax，Vimin分别为各电压考核点的电压、电压上限、电压下限；Qg，Qgmax，Qgmin为当前关口的无功值、无功上限值和下限值；Qi，Qimax，Qimin分别为各无功考核点的无功值、无功上限值和下限值；λu，λg，λq分别为电压罚因子、关口无功罚因子、无功罚因子；λT，ΔXT为主变分头的调节罚因子和可动作次数；λC，ΔXCi为容抗器的调节罚因子和可动作次数。各个惩罚因子可按电网系统中安全权重来综合考虑，电压安全优先级最高，权重最大，一般取0.6，而关口无功罚因子、无功罚因子、主变和容抗器调节罚因子都取0.1。

2　基于地级电网的超高压自动控制方案

2.1负荷预测的处理

地区电网能量管理系统（EMS）基本可实现系统负荷预测及母线负荷预测功能，能够提供较高质量的负荷预测结果。自动电压控制系统根据母线负荷预测的结果划分为几个不同的区间，然后根据母线负荷预测结果以及电网的拓扑连接关系，计算各自动电压控制关口的负荷预测结果，从而可以判断各自动电压控制关口的负荷变化趋势，为关口母线制定合理的电压控制目标。

2.2控制方案

在电网实际运行中，在安全约束条件的约束下，尽可能少动作设备来达到快速优化电压质量。在地级电网中，220 kV枢纽变电所高压侧的负荷水平和负荷变化趋势影响了整个220 kV片区的电压质量。而传统的220 kV自动电压控制对220 kV侧的电压调节能力非常有限，为此，文中提出了地级电网的超高压自动电压控制模式，在地级电网加入超高压变电站模型，通过地级电网的500 kV和220 kV电压的联合控制，提升地级电网的电压控制效果和减少无功设备的调节次数。其控制流程如图1所示。

图1　控制流程

该控制策略是在地级电网中引入超高压控制，解决地区电网中控制的盲点。该算法检测到供电区域中枢纽母线（一般是220 kV）越限时，就启动超高压算法，快速解决220 kV电压越限点，整体快速优化该供电区域的质量。该算法比传统算法增加了地区电网的盲点（一般指220 kV母线）调节，使得地区电网电压调节能力大大增强和可靠。

3　算例分析

将文中的方案应用于中山电网EMS中，用户自定义选择常规控制方案和结合超压控制方案。超高压控制方案枢纽母线控制如图2、图3所示，对比结果见表1和表2。

图2　220 kV控制效果

图3　500 kV控制效果

表1　枢纽母线电压质量对比

表2　其余母线控制策略效果对比

由表1、表2可知，文中的控制方案较常规控制方案供电安全性和经济性都有一定程度的提高。

4　结束语

提出了地级电网中超高压与常规自动电压控制的混合策略方案，该方案不依赖于省级电网的潮流计算，独立运行于地级电网中。中山地区的闭环运行结果表明，该控制策略可有效提高电压合格率，并减少无功设备的动作次数。

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Research on the EHV Automatic Voltage Control Mode in Regional Power Grid

YANG Ke，ZHENG Ting，DU Lei，GU Dongjiang
（NARI Technology Development Co.Ltd.，NanJing 211106，China）

In order to improve regional power grid's voltage regulation ability，a method of introducing high voltage level automatic voltage control system to the grid is proposed.The EHV substation is taken as the key position substation in each regional power gird and the voltage control aim in the EHV substation is established based on load prediction.Using this method the voltage quality in this regional power grid can be fast optimized and voltage regulation times can be reduced.The results of the Zhongshan power grid show that the proposed method can rapidly improve voltage qualification rate，reduce action times of equipment effectively，and improve the economical performance of regional power grid.

regional power grid；EHV；auto-control；optimization

TM76

B

1009-0665（2015）03-0052-02

2015-01-08；

2015-03-05

杨科（1986），男，江苏无锡人，工程师，从事电网自动电压控制的研究工作；

郑婷（1988），女，江苏镇江人，工程师，从事电网数据分析的研究工作；

杜磊（1983），男，山东高唐人，工程师，从事电网自动电压控制的研究工作；

顾东健（1985），男，江苏南通人，工程师，从事电网状态估计的研究工作。