智能電網(wǎng)AVC課件

智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控技術(shù)

建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)支持系統(tǒng)之一

2009、08

1、智能電網(wǎng)。

個(gè)人認(rèn)識：近幾年在世界范圍內(nèi)興起的智能電網(wǎng)[1-5]，是指用先進(jìn)的通信、信息、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)、傳感器、分布式電源、分布式計(jì)算技術(shù)……等一切可以應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)和傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，使電網(wǎng)具有一種思維、分析、判斷、決策、控制的功能，無論在什么情形下，電網(wǎng)都能自動快速準(zhǔn)確的進(jìn)行自控，電網(wǎng)就能更安全、穩(wěn)定、高質(zhì)、高效，更人性化的運(yùn)行，能夠自如的應(yīng)對21世紀(jì)來自各方面的挑戰(zhàn)，這就是智能電網(wǎng)，也稱為綠色電網(wǎng)，可持續(xù)發(fā)展的電網(wǎng)，社會各方面都能受益的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)應(yīng)該涵蓋電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用電各個(gè)環(huán)節(jié)。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡2技術(shù)支持：⑴電網(wǎng)無功就地平衡技術(shù)–△UJ無功潮流。⑵先進(jìn)無功動態(tài)補(bǔ)償裝置：能夠跟蹤負(fù)荷，平滑調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償出力的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。例如基于OLTC的調(diào)壓型無功補(bǔ)償裝置、TSC、TCR型SVC、MCR型SVC、SVG等。⑶柔性交流輸電技術(shù)?；贠RPD的全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度。⑷VSC

HVDC

輕型直流輸電技術(shù)。⑸信息化、數(shù)字化、自動化、互動化技術(shù)。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡3

1、智能電網(wǎng)。

⑶ORPD柔性交流輸電技術(shù)?；贠RPD的全網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)度問題系指在電力系統(tǒng)無功電源充裕情況下，每一個(gè)接入電網(wǎng)的發(fā)電廠、變電站，都能夠按照相應(yīng)調(diào)度的要求，跟蹤給定電壓約束下的注入電網(wǎng)無功優(yōu)化值調(diào)整無功出力，使其注入電網(wǎng)的實(shí)時(shí)無功值隨時(shí)接近實(shí)時(shí)目標(biāo)值，全網(wǎng)油最優(yōu)無功潮流，電壓質(zhì)量好，輸電損失少，穩(wěn)定水平高。ORPD問題，也稱為ORPF，或AVC。它不同于傳統(tǒng)上講的VQC控制。或者主要調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，無功目標(biāo)值不是全網(wǎng)意義上的優(yōu)化值，缺乏全網(wǎng)無功優(yōu)化概念。傳統(tǒng)上的無功計(jì)劃與控制，只是改善所在電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電壓。這就是ORPD與日常習(xí)慣做法的根本區(qū)別。

ORPD的控制是全網(wǎng)的無功電壓控制。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡5例2：華中電網(wǎng)500KV

⑷VSC

HVDC輕型直流輸電技術(shù)。

2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡7VSC

HVDC電壓源直流輸電技術(shù)，是從傳統(tǒng)的PCC直流輸電技術(shù)，只能控制閥的開通，不能控制閥關(guān)斷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的輕型直流輸電技術(shù)。VSC

HVDC比PCC，有很多優(yōu)越性，無論大、小容量，長短距離，都具有競爭性。VSC為無源逆變，對受端電網(wǎng)沒有要求；諧波大大減小，無功消耗大大減少；不會發(fā)生換相失??；模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)安裝調(diào)試周期大為縮短；占地面積少；有、無功調(diào)節(jié)靈活；可以實(shí)現(xiàn)無人值守；用途廣：在向偏遠(yuǎn)地區(qū)輸電、海上供電、城市電網(wǎng)增容改造、新能源接入、不同額定頻率或相同額定頻率的交流電網(wǎng)非同步運(yùn)行；直流環(huán)網(wǎng)供電；減少短路容量；提高電能質(zhì)量方面將發(fā)揮不可估量的作用）

⑷VSC

HVDC輕型直流輸電技術(shù)。

2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡8

歷年線損率指標(biāo)完成情況

2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡10⑵特征：

高質(zhì)量、高效率

電壓質(zhì)量與線路損失率同時(shí)抵達(dá)最佳狀態(tài)。電能質(zhì)量供電電壓偏差及波形同時(shí)高質(zhì)量。先進(jìn)的預(yù)防機(jī)制

實(shí)時(shí)無功就地平衡機(jī)制?！鱑J無功潮流提高了全網(wǎng)平均電壓水平，提高了電壓穩(wěn)定儲備系數(shù)，提高了預(yù)防事故的能力；消除了局部低電壓運(yùn)行發(fā)生電壓崩潰的隱患。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡12

2、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控的目標(biāo)與特征。

⑵特征：

人性化互動發(fā)電廠與電網(wǎng)之間，變電站與電網(wǎng)之間，電網(wǎng)分層之間，和諧互動，你對我的要求是在給我的誠若條件下實(shí)現(xiàn)的，相互制約，相互促進(jìn)。市場化發(fā)電廠上網(wǎng)電價(jià)、變電站下網(wǎng)電價(jià)、供電公司銷售電能實(shí)施電能的電壓質(zhì)量差別電價(jià)。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡14

2、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控的目標(biāo)與特征。

2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡153、電網(wǎng)無功電壓調(diào)控技術(shù)。

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.1按電壓分層控制

實(shí)施按電壓分層控制原則，即1000（750）、500（330）、220、110（66）、35、10、0.4kV分層控制[12]。各級調(diào)度各管一層。管好下級電網(wǎng)注入本級電網(wǎng)的無功值為優(yōu)化值；管好發(fā)電廠注入本級電網(wǎng)的無功值為優(yōu)化值。照此實(shí)施電壓質(zhì)量差別電價(jià)政策。計(jì)算網(wǎng)絡(luò):例220kV計(jì)算電網(wǎng)，包括從500kV變壓器的220kV母線開始的220kV網(wǎng)絡(luò)，加上接入220kV網(wǎng)絡(luò)220kV變壓器；以此類推。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡16

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.2宏觀電壓水平控制電網(wǎng)的電壓水平取決于直接接入電網(wǎng)的全部，起碼是大多數(shù)變壓器的使用變比。對已經(jīng)正常運(yùn)行的電網(wǎng)來說，基本上不存在什么問題。對于我國電網(wǎng)來說，由于無功補(bǔ)償布局不科學(xué)，無功長距離、大功率從高壓電網(wǎng)向低壓電網(wǎng)輸送，從發(fā)電廠向需求側(cè)輸送，因而從高壓電網(wǎng)到低壓電網(wǎng)，從發(fā)電廠到需求側(cè)，變壓器的標(biāo)幺變比呈減小趨勢。隨著電網(wǎng)無功優(yōu)化調(diào)控過程的展開，變壓器的標(biāo)幺變比的差別會趨于減小。電網(wǎng)無功優(yōu)化過程中的調(diào)控過程主要無功就地平衡的控制[13]。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡17

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.3智能化控制過程3.3.1傳統(tǒng)的大閉環(huán)控制圖2是在控制端（調(diào)度中心）與執(zhí)行端（現(xiàn)場）之間形成的大閉環(huán)控制體系示意圖。依賴通道傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，控制端進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)、優(yōu)化計(jì)算與發(fā)布指令的大閉環(huán)控制體系。智能功能在調(diào)度中心，通道似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡18

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.3智能化控制過程3.3.2就地閉環(huán)過程2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡20

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.3智能化控制過程3.3.2就地閉環(huán)過程分布式就地計(jì)算與控制體系或稱分布式控制體系。安裝在變電站的ASVC或發(fā)電廠的微機(jī)勵磁控制器，加分布式無功補(bǔ)償計(jì)算模塊，構(gòu)成SmartAVC。SCADA從現(xiàn)場采集實(shí)時(shí)計(jì)算需要的數(shù)據(jù)，計(jì)算注入電網(wǎng)要求的實(shí)時(shí)無功優(yōu)化目標(biāo)值，與實(shí)時(shí)無功值進(jìn)行比較，得出偏差調(diào)控量，ASVC進(jìn)行偏差糾正調(diào)控，只要每一個(gè)場站不斷的進(jìn)行這種閉環(huán)調(diào)控，調(diào)控一次，電網(wǎng)迭代一次，電網(wǎng)中的無功潮流就會逐步自趨優(yōu)化。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡21

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

3.3智能化控制過程3.3.2就地閉環(huán)過程不斷變化調(diào)控的閉環(huán)控制過程顯示了SmartAVC智能控制功能，體現(xiàn)出SmartAVC的一切特征。就地分布式的閉環(huán)控制過程，不受通道限制，不依賴狀態(tài)估計(jì)，不受調(diào)度中心是否具備計(jì)算條件限制，顯示了它的自適應(yīng)能力與自愈功能。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡23

3、智能電網(wǎng)無功電壓調(diào)控方法。

4、例。

圖4是20世紀(jì)末，南方500kV電網(wǎng)某時(shí)刻潮流離線計(jì)算結(jié)果舉例：常規(guī)潮流：UMAX=567kV；UMIN=462kV;UCP=530.4

kV;△U=105kV;△p=53.5MW；優(yōu)化潮流：UMAX=538kV；UMIN=527kV;UCP=532.4kV;△U=11

kV;△p=43.26MW,降損10.24MW，19.1%；最高電壓降低29kV，最低電壓升高65kV，平均電壓升高2kV[14]。

一切效益來源于智能優(yōu)化無功潮流控制結(jié)果，即智能無功實(shí)時(shí)就地平衡。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡24

5、自愈功能。

500kV南方交直流混合電網(wǎng)中，如果發(fā)生三廣直流雙極閉鎖，在由西向東的交流通道上的3000MW的功率突增，是使500kV廣東電網(wǎng)發(fā)生電壓崩潰事故的根本原因。為了抑制電壓崩潰事故發(fā)生，最科學(xué)的辦法是在所有（而不是某一點(diǎn)或某幾點(diǎn)）功率突增的交流輸電線路的兩側(cè)快速補(bǔ)償無功，因?yàn)闊o功就地補(bǔ)償?shù)囊磺行б娓哂诋惖匮a(bǔ)償效益。只有SmartAVC才具有自適應(yīng)的分布式計(jì)算及快速無功補(bǔ)償功能[16]。如果安裝在500kV輸電線路兩側(cè)的并聯(lián)高壓電抗器是可控的，可以迅速全容量釋放無功功率，效果極其顯著有效。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡26

5、自愈功能。

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6、人性化互動與市場化。

人性化互動與市場化是智能電網(wǎng)的重要特征體現(xiàn)了發(fā)電廠與電網(wǎng)之間，變電站與電網(wǎng)之間，電網(wǎng)分層之間，電網(wǎng)與用戶之間，和諧互動，相互制約，相互促進(jìn)，走向市場化，多方共建智能電網(wǎng)的愿望。特征是公平、公開、公正，電價(jià)質(zhì)量透明。用戶按電價(jià)選擇用電時(shí)間，電能質(zhì)量按質(zhì)論價(jià)。目的是相互促進(jìn)無功功率實(shí)時(shí)就地平衡，共同打造智能電網(wǎng)，共享無功就地平衡效益。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡28

6、人性化互動與市場化。

6.1供電公司與用戶②實(shí)施電壓質(zhì)量差別電價(jià)，按質(zhì)論價(jià)。如果電壓質(zhì)量差別電價(jià)電能表抄錄的有功電量與不合格的有功電量分別為A，A1，它對應(yīng)的電價(jià)分別為，2，則可得出總電費(fèi)為W=A＋A11。

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6、人性化互動與市場化。

6.2電網(wǎng)調(diào)度與發(fā)電廠或供電公司為了保證電網(wǎng)中電能量的正常交易，實(shí)施電量差別電價(jià)。電網(wǎng)調(diào)度與發(fā)電廠或供電公司之間實(shí)施以給定電壓約束下的注入電網(wǎng)的實(shí)時(shí)無功值合格與否的電量差別電價(jià)。但是，判定電能的供電電壓偏差質(zhì)量是否合格的量值不是單純的電壓有效值，而是電壓有效值約束下的實(shí)時(shí)無功值合格[18-19]。調(diào)度局對發(fā)電廠或變電站的上（下）網(wǎng)合格電量按質(zhì)付費(fèi)，上（下）網(wǎng)不合格的電量降價(jià)付費(fèi)。

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7、智能電能表。

電能表附加雙向通信模塊，國外稱為智能電能表，是高級量測系統(tǒng)（advancedmeteringinfrastructure-AMI）的重要組成部分，AMI是智能電網(wǎng)主要組成部分之一。國內(nèi)有人認(rèn)為，有分時(shí)電價(jià)、梯度電價(jià)、分功率因數(shù)電價(jià)及電壓質(zhì)量差別電價(jià)等多種顯示、記錄和遠(yuǎn)方傳送功能的電子式多功能電能表，加上負(fù)荷控制終端管理，能夠?qū)崿F(xiàn)AMI功能[20-21]。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡32

8、實(shí)現(xiàn)步驟。

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8、實(shí)現(xiàn)步驟。

建設(shè)經(jīng)濟(jì)壓差無功補(bǔ)償布局實(shí)施再線無功補(bǔ)償容量監(jiān)測，逐步摸清變電站無功補(bǔ)償裝置的余缺并改造。修改規(guī)程制度

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法1、考核實(shí)時(shí)無功平衡；2、分期滾動提高考核標(biāo)到就地平衡。按照就地分層平衡原則修改各種無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)規(guī)程補(bǔ)償容量設(shè)計(jì)方法。修改GB12325-2008關(guān)于：電能質(zhì)量供電電壓偏差關(guān)于電壓合格率的表述。BPA及PSASP程序增加△UJ無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)模塊。6.1

Smart

AVC建設(shè)步驟2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡34

8、實(shí)現(xiàn)步驟。

逐步推行動態(tài)無功補(bǔ)償裝置迅速扭轉(zhuǎn)只是在改進(jìn)穩(wěn)定狀態(tài)提高輸送能力時(shí)使用動補(bǔ)為了提高電能質(zhì)量降低線路損失同樣需要動態(tài)補(bǔ)償裝置粗放式—用成組電容（抗）器調(diào)控。因?yàn)椴荒苓B續(xù)、平滑、動態(tài)、準(zhǔn)確的調(diào)控?zé)o功功率，實(shí)時(shí)值與目標(biāo)值的差距大，安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效果差，故稱粗放式。集約式—利用發(fā)電機(jī)微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器和SVC的連續(xù)、平滑、動態(tài)調(diào)節(jié)特性，精確調(diào)控?zé)o功功率，實(shí)時(shí)無功功率潮流優(yōu)化效果好，電壓質(zhì)量好，線損率低，稱為集約式。圖6.2

SmartAVC建設(shè)步驟2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡35

9、結(jié)束語。

SmartAVC，是智能電網(wǎng)的重要組成部分，全新概念，內(nèi)涵豐富，需要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)進(jìn)行建設(shè)，需要發(fā)、供、用三方、以及學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的共同努力，與時(shí)俱進(jìn)的改革過時(shí)的法規(guī)政策與行業(yè)規(guī)程，創(chuàng)新發(fā)明技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)良的電能質(zhì)量控制器，相信自主創(chuàng)新的SmartAVC必將在中國建成。各行各業(yè)，助力推進(jìn)我國智能電網(wǎng)的建設(shè),以應(yīng)對21世紀(jì)的各種挑戰(zhàn)。2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡36

10、參考文獻(xiàn)。

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AVC，天津大學(xué)智能電網(wǎng)研究院,第一屆智能電網(wǎng)研究學(xué)術(shù)論壇，2009，6.26，（340-357）.[7]唐寅生,李碧君,電力系統(tǒng)OPF全網(wǎng)最優(yōu)無功的經(jīng)濟(jì)壓差算法及其應(yīng)用[J].中國電力，2000，33(9):42-44.[8]唐寅生,李文云,500kV漫灣-草鋪輸電系統(tǒng)優(yōu)化無功潮流調(diào)整控制研究，電網(wǎng)技術(shù)，2001，Vol.25,No.5(49-52).[9]唐寅生，我國亟需加強(qiáng)用電企業(yè)無功補(bǔ)償工作，電力決策參考，中國電力報(bào)社，2007，第4期(25-28).[10]超高壓輸電系統(tǒng)無功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題[R].北京：能源部電力科學(xué)研究院，1988.[11]朱棋汪明楊繽等,電力系統(tǒng)自適應(yīng)穩(wěn)定控制裝置及其在線實(shí)時(shí)控制,電網(wǎng)技術(shù),Vol.26,No.4(70-74).2022/12/20一切效益來源于無功實(shí)時(shí)就地平衡37

10、參考文獻(xiàn)。

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