地区电网受电力率控制案例分析及改进措施

地区电网受电力率控制案例分析及改进措施

袁田白玉东王浩

（国网徐州供电公司江苏徐州221005）

摘要：国网公司要求按照分层分区、就地平衡的原则进行各级电网无功补偿。然而地区电网规模决定了其独特的无功电压分布特点，存在着特有的无功电压问题和无功补偿需求。本文结合徐州地区电网无功电压控制失败导致受电力率不合格的几个典型案例，有针对性的提出改进部分站点无功电压调节策略的几点建议，对于指导地区电网无功电压管理工作具指导意义。

关键词：电压无功控制；受电力率；无功补偿

引言

电压和力率是电网运行的两个重要参数，也是同业对标中重要指标。同时，现代电网的快速发展，使能够实时跟踪电网运行数据，基于实测数据的无功电压优化控制成为研究和应用热点。对于地区电网因其各自的地域负荷特性，具有特有的无功电压问题和无功补偿需求，要满足省调无功电压和力率的考核要求，保证电网的安全经济运行，就必须对地区电网无功电压管理中存在的问题进行认真的分析。

1无功电压理论控制方法

当前力率控制主要从来两大方面：一是考虑无功电压为特征值的九区控制图及其改进控制方式，即通过各变电站实时运行点的特征值直接进入控制逻辑计算，得到其最有调压或电容器投切方式；二是考虑变电站的固有特性，以灵敏度矩阵表征电网中的电气距离（采用雅各比矩阵计算特征值），进行电压无功控制的分层分区划分[1，2]。以上两种控制方法均是从科研角度开展的，目前的研究成果多样，但是应用效果并不突出。

2徐州地区无功电压总体情况

本文分析考虑到直接分析力率变化的复杂性，将分析的基础建立在目前的变电站电压波动上。2014年徐州电网电压合格率99.78%，站点受电力率合格率100%。以下将以2014年部分变电站220kV正母线电压数据为分析基础，总结一天内各个变电站母线电压变化规律，并结合力率不合格点出现的时间，分析力率不合格的原因[3]。

3不合格案例分析

3.1日电压平稳情况下越限

A变电站中压侧有钢厂接入，其余下级变电站均为普通负荷。

220kVA变目标值设定为：0：00-8：00224；8：00-24：00225。根据历史曲线，A变日电压曲线走势相对稳定，且电压实际值均处于高于目标住的范围内，高峰、低谷时段电压差距较小。

A变力率不合格点可以分为三类：一是低谷时段无功过剩导致力率目标值越下限；二是高峰时段无功倒送引起的力率不合格；三是特殊运行方式时，电压逼近目标值，控制策略动作不灵敏，导致力率不合格。

结合历史数据，高峰时段的电压突降、无功倒送极容易造成力率不合格；低谷时段的方式调整，导致6：00时电压有过渡性降低，此时电压逼近目标值，可能造成变电站运行状态在AVC控制策略中所述控制区的跳变，从而造成力率不合格。另外，AVC控制策略显示，A变出现了缺无功时动作及时，但无功过剩时，动作响应不及时的问题，这也是影响力率控制的一个重要因素。

3.2日电压频繁波动情况下越限

B变电站中压侧分别有热电厂和用户变接入，同时其高压侧由电厂接入上网。

220kVB变目标值设定为：0：00-8：00224；8：00-24：00225。历史曲线显示，B变日电压曲线在低谷时段走势相对稳定，而高峰时段电压曲线走势波动较大。综合来看，电压实际值均处于高于目标值的范围内，高峰、低谷时段电压走势有明显差距，高峰时段电压波动性明显，特殊方式下电压有明显跌落，全站存在着力率年内计算值普遍偏低的问题，极容易因电压、负荷波动导致采点力率越下限。

B变力率不合格点频繁出现在高峰、低谷交界处（8：00和0：00时刻左右）。8：00普遍出现站内无功过剩，AVC未能及时切除电容器；0：00则表现出由于电压逼近目标值导致AVC动作灵敏性较差。特殊运行方式下，母线电压逼近目标值，并且进一步跌落低于目标值以后，将导致控制策略的改变，使得力率突然不合格，或者某时刻无功过剩甚至无功倒送，出现不合格。

3.3日电压低于年平均值情况下越限

C变电站下级变电站均为馈供站。

220kVC变目标值设定为：0：00-8：00221；8：00-24：00222。C变日电压曲线总体呈现明显的逆调压走势，在电网中属于联络变电站，其无功倒送几率不大。但方式调整时，电压波动较大，5：00-8：00、10：00-12：00、14：00-15：00、23：00-1：00时段均存在这电压突变越过目标值的危险，并且由于电压接近目标值不利于AVC的快速响应。

C变力率不合格点出现的时间段无明显特征，夜间负荷平稳时段主要发生在高峰、低谷交界处（8：00和0：00时刻左右），而日间高峰时段，不合格点的出现较为随机；从不合格时电压特征来看，所有不合格均发生在电压值逼近目标值后，继续跌落至低于目标值的时段。根据控制策略可知，当电压有高于目标值突变为低于目标值时，小范围内的差距不足以使电容器投切快速动作，使得力率不合格。

4问题分析及改进

4.1主要存在问题

通过对以上三座典型变电站的力率不合格原因分析，存在的主要问题归纳如下：下接钢厂等旋转性负荷变电站如A变，在用电高峰低谷阶段表现出明显的无功缺额和突变，其力率的控制对用户负荷特性依赖较高；高压侧有电厂接入的220kV变电站如B变，电容器配置不足，平均功率因数偏低；220kVC变存在功率因数偏低，同时中低压侧电压偏高的问题；变电站无功补偿设备的实际投入率相差很大，多个补偿电容器没有投入的记录。

4.2整改措施

针对力率受负荷性质影响显著的A变，主要采取跟踪负荷变化，采取提前预测、超前控制的方式，捕捉用户（尤其是带有旋转设备的无功消耗/返送突变较大的用户）负荷走势，灵活安排电网运行方式，从而降低负荷突变对力率采集的冲击。

针对高压侧有电厂接入的B变，经计算统计电容器配置容量不足，导致整站平均功率因数偏低，因此需结合技改工作有序接入补偿装置。

针对平均功率因数偏低，同时中低压侧电压偏高的C变，经检查发现其装设电容器存在故障，导致自动调压系统无法动作，现场缺陷处理电容器投入正常后，将有所缓解。

另外历史数据统计发现，由于电压突然跌落至低于目标值，导致受电力率不合格的点数约占35%。因此，当电压接近目标值一定范围内，需要及时调整力率至较安全的范围（位于力率上下限之间，越靠中间越安全）内，而不能仅仅满足上下限要求。

5结论

近年来江苏省电力公司对无功电压问题非常重视，而各地区也存在着不同的无功电压问题和无功补偿需求。为认真贯彻和执行“江苏电网无功补偿配置技术原则”，更好的优化电网运行和指导用户生产[4]，结合徐州地区电网无功电压典型案例，有针对性的改进部分站点无功电压调节策略，对于指导地区电网无功电压管理工作具有一定的实际指导意义。

参考文献：

[1]孟祥萍，高蠊.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者简介：

白玉东（1985－），男，江苏徐州，研究生，硕士学士，工程师，从事电力调度与运行控制工作。

袁田（1986－），女，江苏徐州，研究生，硕士学士，工程师，从事电力调度与运行控制工作。

王浩（1975－），男，江苏徐州，本科，学士，高级工程师、高级技师。从事电力调控运行工作。