電力系統無功電壓調控的失配機理與協調最佳化

內容簡介

隨著我國電力系統互聯的深入發展和高速膨脹、大容量超高壓交直流輸電的套用以及分散式電源比重的提高，導致多級電網之間無功耦合的高度複雜性，各區域間的電氣聯絡日益複雜，電磁環網運行越來越普遍，對電網電壓水平的控制已不能僅僅局限於本區域本電壓等級內的範圍，需要從多級電網內外調控手段的相互配合角度來指導大電網的無功電壓控制。目前多級大電網無功電壓調控問題的解決需要以自動電壓控制系統(automatic voltage control，AVC)為依託，統一運行信息的來源與採集，處理廠/站信息的使用，實現對電網中離散與連續設備的控制以及不同層、級電網之間的調控配合。調控配合問題的核心是如何解決存在差異的調控目標之間、調控需求與調控能力之間的配合問題，其主要體現在以下幾個方面：（1）區域無功資源與負荷需求的配合；（2）區域自動調控策略與負荷時間特性的配合；（3）區域無功資源與自動調控系統間的配合；（4）區域內自動調控系統間的配合；（5）上下級電網間的調控配合。從調控特性上看，調控配合可總結為空間、時間與目標3個維度上的配合。省級電網和地區電網作為我國分級調度體制中z重要的兩級電網，其上下層級間的調控配合即省地間調控配合問題是多級大電網無功電壓調控配合問題的核心。在目前的無功電壓管理中，省級電網調度(簡稱“省調”)定期下發各主要220 kV變電站的主變功率因數與高壓側母線電壓運行範圍，供地區電網調度(簡稱“地調”)執行與考核，省地級AVC系統的逐步推廣運用為實現實時考核提供了運行基礎。AVC的調控模式包括區域最佳化控制與就地校正控制：區域最佳化控制主要考核地區主導電壓節點，一般基於無功最佳化進行調控目標的確定，這種控制模式無法體現省地級電網的分級調度體制特點，其實現效果往往與最佳化結果有差距；就地校正控制通過九區圖及其改進區圖進行變電站本站的無功電壓調控，通常以變電站的低壓側電壓和高壓側無功為控制對象，對本站獨立調控，無法兼顧對相鄰站點與上層電網的調控影響，可能造成相互間調控效果的劣化。在大電網無功耦合逐步加深、調控相互影響逐漸增強的情形下，省地級 AVC 系統的調控方式與策略需要充分考慮省級電網與地區電網調控能力與調控目標的差異性，實現省級電網與地區電網間的調控配合，驅動有調控能力的一方在配合過程中為雙方調控目標的實現與調控需求的滿足做出更多的貢獻。本文首先介紹在互聯大電網的背景下，電力系統的無功電壓調控出現新的配合問題，分析總結配合問題的性質，在此基礎上對電壓調控失配問題進行機理分析，並以大方式下的省地電壓調控失配為例提出解決的思路與策略。

作者簡介

作者長期從事電力系統運行科研工作，多次參與南方電網公司電力系統運行課題科研工作，並有多個項目獲得南方電網公司表彰，具有豐富的電力系統運行課題科研工作經驗。

電力系統無功電壓調控的失配機理與協調最佳化

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