地区电网母线电压合格率管理的研究与应用

(国网重庆市电力公司 南岸供电公司，重庆 401336 )

电压既是电能质量的重要指标，又是电网安全运行的重要指标[1]。加强电网无功电压管理是保证电网安全、优质、经济运行的重要措施[2]。对于电网调控中心，通过管理和技术手段可切实提高变电站母线电压合格率和电网的经济运行水平。尤其是利用管理手段合理调配电网内无功电力分布，做到分层分区就地平衡，减少综合损耗及投资，对于满足社会经济发展和居民生活对电力的需求，以及提高企业经济效益至关重要。

为进一步提升变电站母线电压合格率，提高电压调整效率，在此以某地区电网为研究对象，分析无功电压管理现状和面临的形势，充分运用“横向协同、纵向贯通、末端融合”的管理理念，提出提升地区电网电压合格率管理水平的主要对策，即完善支撑手段为管理前提、强化实时调整为管理核心、开展专业分析为管理保障、优化电网结构为管理根本、实施考核评价为管理手段，“五维一体”建立跨部门、跨专业、跨层级协同管理工作机制。

1 研究内容

1.1 完善支撑手段为管理前提

建立统一的电压监视控制界面和AVC系统等6类支撑手段是保障调压工作顺利进行的前提，有助于提升电网电压管理的基础水平。

1)制定合理的电压曲线

每季度末根据电网负荷、检修等运行方式安排进行必要的计算分析，结合上季度运行情况，制定本季度各变电站母线电压曲线。在每年进行年度运行方式编制过程中，总结梳理本年电网无功电压管理要点及存在的问题，并提出解决方案，纳入年度运行方式进行管控。

2)建设电压无功AVC系统

AVC系统是采集全网实时数据，以全网网损最小为目标，以各节点电压合格为约束的无功电压优化集中控制系统软件[3]。AVC系统通过调度自动化(SCADA系统)采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现对系统电压无功的优化和动态补偿[4]。

3)建立统一的电压监视控制界面

建立统一的电压监视控制界面，有助于监控人员直观掌握管辖范围内所有厂站母线电压及调整手段，在母线电压即将越限时及时捕捉信息，尽早采取措施。将各厂站功率、各电压等级、各母线电压遥测值、各变电站各段10 kV母线配置的电容器、各主变压器的分接头档位、电容器是否故障等全网电压、调节手段在EMS系统中集中展示。

4)及时消除设备缺陷

由于母线电压互感器、电容器故障、AVC缺陷等设备缺陷问题严重影响变电站母线电压的调节。规范监控员每值定期开展巡检，及时发现设备缺陷。每月定时梳理电容器缺陷记录和消缺情况，建立调控、运检协同消缺工作机制，严格按照危急、严重、一般缺陷消除时限消缺，提高无功补偿设备的可用率，确保无功设备正确、可靠的投入。

5)预先调节无载变压器档位

根据负荷季节性变化规律，预先与计划停电检修配合，安排进行无载主变档位调整，使无载主变档位调整能适应负荷变化的需求，减少电压实时调整的难度。

6)做好电网特殊方式下的调压准备

针对电网可能出现的各种事故及电网检修风险，提前做好事故预案，预告相关部门处置事项，缩短事故处理时间及电网特殊运行方式下电压越限时间，尽快恢复电网正常运行；安排停电检修计划时考虑电压情况，避免特殊运行方式造成电压越限，尽量优化工期减少特殊方式运行时间。

1.2 强化实时调整为管理核心

监控设备是电网的“眼睛”，是实时调整母线电压的工作主体。母线电压随负荷的变化而波动，无论当值监控还是AVC系统都需遵循分层分区、就地平衡的原则，通过调节主变分接头档位、投切电容器等无功补偿装置等措施，保证各电压等级母线电压曲线在合格范围。

1)建立AVC与人工调压相结合的工作机制

具备条件的变电站采用AVC进行调压；对于负荷峰谷差较大的变电站，可根据负荷峰谷差变化规律采用人工逆调压方式，在最大负荷时适当提高中枢点电压，最小负荷时适当降低中枢点电压；三圈变压器、上下级电压需要兼顾调节时采用人工调压。AVC与人工调压互补互促，从而提高电压合格率。

2)优化AVC调节策略

结合电网运行方式和负荷的季节性、阶段性变化规律优化AVC控制策略，使其能够灵活应对不同的状态(正常运行、检修或者故障)，以及不同时段、不同负荷水平下的实际情况。为应对白天和夜晚负荷的峰谷问题，每天分两个时段设置AVC策略。将对AVC系统的巡视纳入监控日常巡视工作中，定期梳理AVC系统中的闭锁信号，及时解锁恢复闭环运行，并统计记录AVC系统投切电容器和主变调档的次数和正确率。

3)总结调压规律

加强运行人员电压无功技术培训，并组织学习电压无功管理的相关规定，结合存在的问题对运行人员进行培训，进行班组内电压调整经验交流，掌握调压规律和技巧，加强人员对电压调整工作的重视。地区监控员掌握调压原则，熟悉电网接线方式，特别关注重大方式的改变。按照下达的各变电站母线电压曲线实时调整电压，当就地平衡无法满足本级电压水平时，通过调整与本站上级电源变电站或下级变电站亦可实现调压目的。了解负荷性质、负荷变化规律，明确调压的关键节点，在负荷明显变化时，提前介入调整，以免电压突然越限。

4)调控协同优化电网运行方式

建立调度、监控协同调压机制，当监控员投切电容器、调节主变档位均无法有效调节电网电压时，当值监控汇报调度，调度在不影响电网可靠性的情况下调节运行方式。若是上级或相邻电网电压过高(低)引起本级电压无法调节则汇报上级调度机构或告知相邻调度机构，协同解决。

1.3 开展专业分析为管理保障

通过能量管理系统采集各变电站各电压等级母线每天288个监测点的电压值，利用智能调度管理系统(OMS系统)对每日电压合格情况进行统计，对每天各变电站母线电压不合格的监测点进行“一点一分析”，对存在不合格监测点的变电站进行“一站一分析”，及时发现电压运行中的问题。通过专业分析，将电压不合格问题归结于人员未及时调整、设备网络问题两个方面。电压合格率专业分析流程图如图1所示。

图1 电压合格率专业分析流程图

1)一点一分析，找出人员未及时调整问题

对每天各变电站母线电压不合格的监测点进行逐一分析，发现偶有个别不合格监测点，这主要是由当值人员未及时进行电压调整造成的。对此，应加强运行人员电压无功技术培训，强化人员对电压无功实时调整的重视，同时推动AVC系统优化工作，提高AVC动作正确率。

2)一站一分析，找出设备或电网结构问题

若某变电站存在大量不合格监测点，应分析找出设备缺陷和电网结构问题。其中，设备问题主要包括电压遥测值采集问题、变电压母线电压互感器缺陷、主变分接头开关缺陷和电容器等调压设备缺陷；电网结构问题主要是由电网运行方式、无功补偿设备容量配置等不合理以及无载调压主变的存在而造成的。

针对电压遥测值采集的问题，落实通信、自动化予以处理；对于电压互感器、主变档位及电容器等设备缺陷问题，则督促设备运维管理部门尽快开展消缺工作；对于因电网结构不合理造成的电压不合格问题，向发策、基建、运检等部门提出网络结构优化、电容器容量合理配置、主变压器无载调压变有载调压升级改造等措施，尽可能满足电网运行的需求。

1.4 优化电网结构为管理根本

只有通过不断优化电网、改善电压无功分布，才能从根本上解决此类变电站母线电压不合格情况，实现电网的安全、优质、经济运行。

1)优化措施纳入白皮书、里程碑计划，提升管控力度

通过对长期大量不合格的变电站母线电压监测点进行专业分析计算后，提出网络结构优化措施，并将这些措施纳入年度运行方式白皮书、里程碑计划进行管控，以确保措施能够有效实施。

2)无载变有载调压，改善调压不灵活

无载调压变压器存在调压方式不够灵活，档位调节需与设备检修配合进行等缺点，将无载调压变压器改造成为有载变压器，可提高电压调节的水平。

3)调整电容器容量，合理匹配系统电压水平

电容器容量如果与变电站负荷水平配置不合理，容易存在电容器投运电压偏高、电容器退运电压偏低的情况，或者电容器全部投入也不能补偿系统无功的情况。合理配置无功补偿设备，可提高电压调节的水平。

4)配网优化，改善全网电压水平

通过配网负荷切改，缓解两台主变负荷分配不均衡情况，以改善电压水平。

1.5 实施考核评价为管理手段

1)考核实时调整造成越限

为进一步推动提升变电站母线电压合格率工作，将电压调整情况纳入当值调控工作评价。当值监控员应严格按照电压无功控制原则执行各变电站母线电压曲线，充分利用现有调压设备根据负荷变化及时进行调整。对由于人员疏忽未及时调整导致的母线电压不合格，在调控班组月度例会上对当值人员予以考核。

2)考核电网优化措施未实施造成越限

对于未及时进行设备消缺造成越限、未按整改计划实施的情况，在电网无功电压调整协同会上进行通报，并提出考核建议，由生产副总经理决定纳入单位执规考核。

2 应用及成效

定义变电站母线电压合格率并进行评估。计算公式如下：

(1)

220 kV及以下变电站母线电压合格率，以调度控制系统和调度管理系统数据为准，全天共计288点，按所辖电网电压监测点100%统计。

某地区电网自2016年6月实施电压管理新模式以来，变电站母线电压合格率得到较大提升，电压合格率均维持在99%以上。2017年每月变电站母线电压合格率达99.99%，极大地提高了供电电压质量。2016年至今该地区电网每月变电站母线电压合格率见图2。

图2 每月变电站母线电压合格率

电能质量的提高，能带来良好的经济效益，减少低电压投诉以及家用电器烧损。据统计，自2016年下半年实施电压管理新模式以来，该地区电网低电压投诉同比减少了26.7%，家用电器烧损事件同比减少28.3%，经济效益可观。

3 结论

通过对某地区电网电压合格率管理进行研究，分析无功电压管理现状和面临的形势，提出完善支撑手段为管理前提、强化实时调整为管理核心、开展专业分析为管理保障、优化电网结构为管理根本、实施考核评价为管理手段，“五维一体”建立跨部门、跨专业、跨层级协同管理工作机制，形成地区电网电压管理新模式。该电压管理新模式在该地区电网得以实施应用，电网母线电压合格率提升至99.96%，提升了电能质量，创造了良好的经济效益，可为其他地区电网企业电压管理提供有益的参考价值。