国外无功电压优化控制现状国外无功电压优化控制现状一是以德国 RWE 电力公司为代表的两级控制模式该控制系统中,最优潮流(OPF)的优化计算结果直接发到各电厂进行控制在调度控制中心,基于状态估计,实时运行在 EMS 的最高层次上,来实现在运行约束下网损最小的全局无功优化控制这种模式简单,但存在以下几个方面的缺陷:(1)OPF 运行在的最高层次上,对各软硬件环节的运行质量和可靠性有很高的要求,任何一个环节的局部异常都可能导致 OPF 发散或者优化结果不可信,对状态估计和OPF 的精度及可靠性、依赖性都很高,局部的量测通道问题都可能严重影响结果,因此其运行稳定性难以保证;(2)OPF 作为静态优化计算功能,主要考虑电压约束和网损最小化,难以对电网安全性进行协调当负荷重载时,优化后的发电机无功出力可能越界,无法实现无功裕度的均衡,使系统承担事故扰动的能力下降;(3)模型复杂性高,计算时间长,响应速度往往难以满足要求特别是当系统中发生大的扰动、负荷陡升或陡降时,响应速度往往太慢,电力系统的电压质量和安全性难以保证显然,在该控制系统中,重要性处于第一位的电压安全性未得到足够的考虑客观地讲,上述以 RWE 电力公司为代表的两级模式投资小,且符合目前大多数电力公司调度控制的实际。
但由于存在上述缺点,要进一步提高控制性能,尚有许多技术问题需要解决因此,在欧洲等电压控制技术最先进的电力公司,除了少量公司采用了这种两级控制模式之外,大多数的电力公司都效仿法国提出的三级电压控制模式二是以法国 EDF 电力公司为代表的三级控制模式法国的三级电压控制模式的研究和实施始于上世纪 70 年代,经历了二十余年的研究、开发和应用,是目前国际上公认为最先进的电压控制系统该模式由三级控制组成,即一级电压控制(Primary Voltage Control) ,二级电压控制(Secondary Voltage Control)和三级电压控制(Tertiary Voltage Control)一级电压控制由具有一定无功电压支撑能力的厂(站)自动控制装置组成,属本地控制,仅用本地的信息如同步发电机的自动电压调节器(AVR),并联电容器控制时间常数一般为几秒在这级控制中,控制设备通过保持输出变量尽可能地接近设定值来补偿电压的快速和随机的变化二级电压控制由不同的层组成,层内也可能分区,也可能不分区,通过修改一级控制器的设定值来协调区域内一级控制器的行为控制时间常数为几十秒到分钟级,控制的主要目的是保证层内引导节点(Point Node)电压等于设定值。
三级电压控制是 AVC 的最高层,以控制中心 EMS 作为决策支持系统,以全系统的经济运行为优化目标,在满足系统安全约束条件下,给出层间联系设定值(电压或无功潮流) ,供二级电压控制使用在三级电压控制中要充分考虑到协调的因素,利用系统全局信息来进行优化计算,它的时间常数在十几分钟到小时级,一般采用数学优化技术该控制系统完整地实现了电压无功的三个控制级别,三级控制协调二级控制,二级控制协调一级控制在上述三级组织中,与 RWE 的二级组织不同,由于合理地确定了各级控制的响应时间,通过时间解耦,一方面保证了各级控制作用之间不会相互干扰,另一方面系统地实现了多目标控制另外,三级组织利用无功电压的局域性,在二级区域解耦控制中只利用了区域内少量关键的 SCADA 量测,有效降低了控制系统对状态估计等基础网络分析软件的依赖性,提高了优化控制的可靠性和实现的可行性但是,这种三级控制模式仍存在缺点,这是因为区域电压控制器(SVR)是基于电力系统电压无功的局域性而开发的,而区域间无功电压是有耦合的,因此控制系统的质量在根本上取决于各区域间无功电压控制的耦合程度。