多目标全局优化的智能电压控制体系建设初探

多目标全局优化的智能电压控制体系建设初探

卞海波郭新张志朋毕宏图殷旺洲王政钧王

（国网天津滨海供电分公司天津市300450）

摘要：电力用户对供电质量需求越来越高，本文从管理手段和技术措施两个方面入手进行精益化管控，主动均衡全网无功分布，保证主网电压合格率，管理上通过无功设备可靠的运行保障和主动控制策略的制度保障两个闭环管理，技术上依托AVC系统建立多目标的全局优化策略，构建地区电网无功电压优化智能控制体系，从电压、无功两个方面的多个维度建立优化目标，全网统一协调，实现了市地目标一体化的双向智能协调优化控制，均衡全网无功潮流，减少网间无功流动，降低网损，提高供电质量。

关键词：电压合格率，闭环管理，AVC系统

引言

电压合格率是仅次于供电可靠性的一个电力供应质量的重要指标。随着工农业生产和人民生活对用电质量要求的不断提高，对电压波动率的要求也越来越高。电网无功功率在保证电压质量的前提下，实行分层、分区就地平衡，最大限度的降低网损，对提高供电企业经济效益，实现利润目标起着举足轻重的作用。为达到提高电压质量、降低网损的目标，除了优化电网网络结构、采用智能控制手段等，还有一项最重要的措施就是合理配置无功补偿设备并保证其正常运行。本文即着眼于解决以上三个方面的协调管理问题。

1专业管理工作的流程图

无功电压控制的专业管理是管理和技术齐抓并管，管理上面实现无功设备可靠的运行保障和主动控制策略的制度保障，技术方面实现全网无功电压的多目标全局优化控制。

图1无功电压调整的专业管理流程图

2管理措施的“两个闭环”

2.1无功设备正常运行的闭环管理机制。

无功调整设备主要是电容器和变压器的分接头，电网中的无功设备的运行情况对于AVC系统的正常运行起着不可或缺的重要作用。公司内部从四个方面加强组织监管：一是健全无功电压监管组织，成立以分管副总经理为组长，以运维检修部、营销部、基建部和调控中心负责人和相关专业技术人员为成员的专业监管队伍。定期召开无功电压专题会议，分析无功设备的可用率，根据电网无功电压运行情况，针对各类问题，制定相应措施，为公司无功电压管理工作上台阶，提供了坚强的组织保证。二是增强计划管理，认真贯彻上级下达的无功电压监管规定和相关文件精神，结合运行实际，制定电压无功监管实施细则及考核办法，并严格执行。根据无功设备可用率和电压调整中出现的问题，强化前期的规划，制定电网的整改计划，确保无功设备配置的合理性。三是加速工单整治、增强建设协调，对出现问题的无功调节设备，制定技改措施，保证尽快实施，基建部保证无功设备与主要设备的同期投运，在带负荷前做好无功设备的投切试验。四是分析与考核，公司每月对无功设备的可用率及电压越限情况进行分析，并于每月末提交专责进行汇总，在月度对标指标分析会上进行通报。对造成电压及格率达不到指标要求的，按责任划定进行考核，从而实现对无功设备正常运行的闭环管理。

2.2无功电压主动控制的闭环管理机制。

部门内部建立了以部门主任为组长，方式计划组、自动化班、调控运行班主要负责人为组员的实施保障小组，建立了电压越限预警机制。通过实行季度曲线管控、月度指标考核和实时电压监控为主要手段的全过程管控措施，把指标分解划分到人，做好阶段性和过程考核。每季度末方式计划组专责会根据市公司下发的下季度天津电网电压曲线，结合滨海电网实际，制定滨海电网季度曲线，自动化专业人员根据下发的季度曲线修订AVC系统的运行边界值，并设置运行预警值，AVC系统会根据设定值自动调整无功电压运行，当AVC系统退出运行或者设备出现缺陷的时候，就需要调度班运行人员人工手动调节。系统每天会时时记录电网的运行数据，每月对指标进行对标考核，针对电压不合格的点制定相应的改善措施，提供给设备运行部门，为其设备改造提供数据支撑。预警机制的设定，就是要在系统调整出现问题的时候，提醒运行操作人员及时进行人工干预，建立电压实时监控制度也是一项重要的保障措施，既是对系统运行的一种保障，又是强化运行人员技能水平的一项重要措施。最后就是根据月度运行数据进行分析与考核，部门每周对电压运行情况进行分析，并于每周一在部门内部会上进行通报，对因人为原因造成电压及格率达不到指标要求的，按责任划分进行考核，从而实现对无功电压主动控制的闭环管理。

3技术手段的“多目标控制”

图2控制目标关系图

“多目标控制”就是面向每个分区的自动电压控制，其控制第一是需要保证电压和无功合格，满足运行考核的要求；第二就需要追随无功电压优化分析给出的全局优化控制目标，从而达到整体优化运行的目的。AVC系统的最终目标是自动对电网进行电压和无功的控制，保证电压合格、无功合理、网损降低。

电压目标：优先保证高、中、低三侧电压合格。当高压侧母线电压越限，通过投切无功设备来消除越限，如果通过控制效果预估，在投切无功设备后其他高优先级的母线出现电压越限的情况，则采用组合策略：先调节主变分头，将中低压侧母线电压调节后，再投切无功设备。确保在控制过程中高优先级的母线不出现电压越限的情况。

无功目标：在确保母线电压合格的基础上，系统还要保证主变关口的无功合理性，即关口功率因数合格。通过投切无功设备，防止主变高压侧无功倒送，避免主变关口的功率因数超过考核上下限值。AVC系统在消除无功倒送或功率因数越限的控制时，不能导致控制单元中任意一侧母线电压的越限，如直接投切无功设备造成电压越限时，则系统进行两步预估技术及采用组合策略满足无功调节需求。

降损目标：在母线电压合格和关口功率因数合格的条件都能满足的情况下，进行电压优化，电压优化的对象为变电站的高压母线，优化的目标为减少系统网损。AVC系统根据电网的模型和平台系统发送的设备的量测信息进行潮流计算，根据最优潮流计算的结果给出各高压侧母线的优化设定电压值。

4实施效果

本系统还有具备调节接入电网的新能源电厂无功功率的功能，可以实现电网和新能源电厂之间的无功协调控制，并已经取得了良好的控制效果。

1）降损效果。AVC投入闭环以来，通过无功优化自动控制，合理控制变电站和新能源电站的无功设备，优化全网的无功分布，减少不合理的无功流动，降低滨海电网的网损。以典型日10月19日AVC控制后的网损曲线为例。

根据统计数据，AVC投入后主网网损日均降低2%。以日均发电200万千瓦时、平均网损率2%计算，每日可以节省0.08万千瓦时电量，全年可以创造效益15万元。

2）控制效果。新能源电站投入AVC闭环控制后，通过协调控制区内的变电站和新能源电站，电压稳定性有了明显的提升。下表给出了滨海两个汇集区在AVC投入前后典型日的电压统计数据，表中给出了各典型日内110kV母线电压的标准差和平均标准差。

从上表中可以看到，投入AVC控制后，新能源电站母线电压的波动性均有明显下降，电压标准差平均下降了23%。

5结论

综上所述AVC系统根据准确的预估机制在控制变电站高、中、低三侧电压合格、主变无功合理的基础上通过建立多目标的最优潮流计算实现了无功优化控制的逻辑。可以通过多目标全局无功优化控制实现电网安全、经济、高效的运行。