配电网电压无功多级协调控制策略及应用

张翻+张乐

摘 要：随着科技的不断发展，人们实际的用电需求也在不断提高，电压质量的高低对于用户及电力企业的发展有重要的影响。本文通过对配电网电压无功多级协调控制策略的分析，讲述了主配电网的协调控制构架，最后对其具体的实际应用进行了简要的分析。

关键词：智能电能表；供区配电网；无功优化；协调控制

中图分类号：TM761.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0120-01

电压质量对于用户实际用电及当前时代的社会经济发展有很大的影响。如果电压过低则会使用电设备在实际的运行中出现运行缓慢现象，使设备耗能量有所增加，致使用户端的电动机设备损毁，进而出现一系列的用户用电问题，严重者甚至会出现较大面积的停电现象。因此，要改善配电网的电压质量，进而帮助用户及用电企业更好的解决用电问题。

1 控制策略分析

1.1 第一级策略

第一级策略指的是变电站和下属线路间的协调。在保证10KV母线合格的情况下，系统可以使用智能公用变压器终端系统采集的配变电压，得到最优的母线变压值，然后将该数值作为协调的目标，再交给主网AVC进行执行，进而来提升其相应的调压能力[1]。

当前计算出的配变电压合格率是以211台设备做参考的，由当前的计算结果可以获取数据的最优值。例如，“建议对某一变电站的母线打压进行调整，如将其变为10.5KV，那么就可以对当前变电站的智能终端的电压合格率会有所增加至87.7%”，以15min为基准进行最优建议值求解。这是第一级联调结果，也就是说向主网AVC发送协调目标。结合实践操作性的考虑，给出相应的电压操作范围，即10.45～10.55，该策略有一定的时间期限，标准有效期限为15min。

1.2 第二级策略

第二级策略指的是线路主干线设备和配变间的电压协调。具体而言，这部分调节设备主要包括串联电容器、柱上无补偿和线路调压器有关联，其电压的实际影响范围包括安装点后的全部配变，此外，调压策略也要顾及到设备本身和影响范围内的所有配变的电压约束[2]。在制定策略阶段，谨遵逆调压原则，借助采集安装点后的配变电压，让其与负荷预测的数值进行结合，并让串联电容器和线路调压器进行自动调档，再将动作次数均衡到所有设备上，再这其中由于要与上一级的策略进行结合，所以在本阶段存在一个有效期限，时间为5min。此外，在制定双向调压器的策略时，要将其具体的潮流流向进行分析，而且还要注意雨季多发地带的高点压治理。

1.3 第三级策略

第三级策略主要是指配变和低压用户之间的电压协调。这一方面可以就两个主要部分来区分，即有载调压配变、无载调压配变。对于前一个而言，借助采集的相关数据信息，并且要顾及用户电压以及变压器的功率因数，进而有效的对有载调压配变档位进行适当的调整。和前面讲的一样，对于其档位的调整受到每日次数的限制，因此也可以对其进行手动遥控[3]。对于无载调压配变部分来说，由于其在街头调价中没有相应数据参考以及较为全面的策略，系统就根据相关的资料信息，并结合季节性负荷来对电压进行改变，从而制定出关于分接头的最优策略，进而更好的对无载配变档位进行调整。

2 主配电网协调控制架构

（1）“变电站区域控制装置”能够得到变电站内部有关电压无功设备的相关数据，接着将其发送给主网AVC，与主站进行协调，根据主网的求解获得所在地母线的无功范围及最优电压。再者，根据变电站内设备的约束条件，比如，动作次数及控制范围，进而对相应的投切区域进行相应的协调。

（2）“分布式配电网控制器”能够控制馈线上的所有电压无功设备，从而获得调节配电网AVC的具体电压及无功的有关命令，接着执行遥控操作，实现具体的操作控制功能。具体而言，重点是其能够对有载调压变、低压SVG、线路调压器等进行控制[4]。还要对不同馈线的无功裕度进行定期数据上传，主要向AVC配电网进行数据上传，进而实现主配电网的协调运作。

（3）“配电网智能控制器”作为本地的控制器，可以对不同终端一次设备进行控制，比如线路无功补偿装置及配变低压台区无功补偿装置。根据配电网的相关特征，该装置可以对不同的通信条件进行适应，并可可以自行上传监控数据。能够根据负荷的相应变化对指令做出相应的调整，对动作具体次数进行改良，进而最大程度的降低事故发生的概率。在出现通信故障时，能够进行就地优化。该装置主要使用VXWORKS系统以及嵌入式硬件模块，可以是对本地功能进行保护，并且还可以根部不同的电压以及功率因数进行不同程度的投切，此外，还具备相应的通信接口。

最后两个在应用上面相对一致的构架设计，是将嵌入式模块作为基础，并且加入了Linux系统，进而使其在具体功能上具有一定的多样性。具体有：上下级协调机制接口、数据采集、指令执行通道等。上述模块可以根据现场的不同情况以及通信的不同类型等进一步明确子站的具体位置是在变压站侧还是调度侧[5]。子站的实际位置部署对于调控侧而言，其可以更方便的对调控中心进行维护控制，而如果在变电站侧则可以帮助其更好的对相应的安全进行控制且加快了执行的速度。

3 应用分析

就某个电压为35KV的变电站，其中可以进行公用的配变设备为211台，下属线路数量为9，电压为10KV，其中有5座小型水电设备，装机的总体容量为4830KW。10KV的母线电压变压站，可能会由于小水电的电量问题而出现不合乎规格的现象。对于水资源减缺的时期，其母线电压比较低，因此就必须要借助人力对其进行升调；在水源较为充足的时期，相对来说母线电压较高，而在某些階段变电站并没有合适的方法对其进行降压处理。10KV中压线路其主要干线路段较长，且存在很多分支，线路的尾端电压较小，有些地段已达8.7KV。台区配变属于无载调压配变，由于不同的时段季节等因素的影响，会使其负荷发生改变，这个时候就需要员工对其进行停电处理，然后在进行适当的调节；台区无功补偿不够，实际测量的台区功率因数在负荷最低的时候为0.94，在负荷最高的时候为0.79。此外，在这个变压站下其电压在198V下的用户数量多达700以上，电压的合格程度也比较高。

为了更好的解决当前的配电网不能消除低电压的状况，要对其变压站与台区还有中压线路进行联合分析，并以提高电压、增设无功调节设备为基础，借助配电网电压无功多级协调控制策略，深入挖掘相关设备的调压功能，进而最大化的较小故障的发生概率，实现最佳治理目标。

该项技术于2015年上半年开始实施，不仅能够将低电压现象消除，还能对过高的电压进行调整，进而有效的提升了所在地的电压质量，且降低了设备故障发生的概率[6]。供区电压的合格水平也在逐渐地提升，从以前的91%逐渐增到98%，功率因数也从以前的0.79增加到0.98。借助综合优化协调控制，可以有效的较少相应设备的投切次数，而且可以明显改善可靠性。根据电网的实际情况来优化无载调压配变分接头，要对其进行提前调整，从而减少由于季节性原因造成的低电压，进而改善电压合格率。借助新技术还可以对变电站、中压线路及相应的电压无功设备进行监控，进而有效提升配电网运行及维护工作的工作效率，推动配电网自动化建设。

4 结语

为了更好的适应当前时代的发展，电力企业要加大对用电质量的改进措施，进而更好的满足当前用电市场需求。采用配电网电压无功多级协调控制策略，不仅可以帮助解决配电网电压无功调节的问题，还可以帮助更好的解决配电网节约能源、降低损耗的问题。该项策略推动了智能配电网以及主动配电网的建设发展，并且就其发展形式而言，其应用前景非常广泛。

参考文献

[1]吕春美，马振宇，朱义勇，郭艳东，王朝明，马春生.配电网电压无功多级协调控制策略及应用[J].供用电，2016，33（07）：18-22.

[2]于伟，常松，古青琳，孟晓丽.配电网全网电压无功协调控制策略[J].电网技术，2012，36（02）：95-99.

[3]陈飞，刘东，陈云辉.主动配电网电压分层协调控制策略[J].电力系统自动化，2015，39（09）：61-67.

[4]郁海婷，祁晓枫，辛昊，王承民，袁桂华，栗君，吴玉光，魏燕.配电网无功电压集中-分布协调控制策略研究[J].电力科学与工程，2011，27（11）：18-24.endprint