地区电网与新能源无功电压协调控制

摘要：随着新能源的问世，将其应用到地区电网建设中，其产生的作用越来越明显，尤其是在无功电压协调控制中，通过新能源的合理化应用，其不仅可以对无功电压进行协调控制，还有助于电网的协调稳定发展，基于此，文章就地区电网与新能源无功电压协调控制展开了详细分析，希望能对当前的无功电压协调控制工作带来一定帮助。

关键词：地区电网新能源 无功电压协调控制

前言：很多新能源电厂中安装的无功补偿装置都不相同，相应的无功电压控制方法也各不相同。风电场当中无功补偿装置主要有离散型的电容器与连续的SVG，光伏电站中的光伏组件可以持续进行无功操作。新能源厂站中的无功投入能对新能源接入点电压进行合理控制，但由于新能源厂站有功输出会对接入点的电压运行带来影响，因此由于新能源出力特性之间的差异，接入点电压也会发生不同的变化。

1新能源接入地区电网无功源主要特点

新能源厂站当中包含较多的无功源，比如常见的光伏组件、风电机组、无功补偿装置等。这里面风电机组又包含双馈机组、鼠笼机组等;光伏组件包含两种，即电流式并网、电压式并网;无功补偿设备中包含SVC、电容/电抗，SVG。

从无功电压的研究特性分析了解到：1）鼠笼机组不能进行无功调节，主要是用定功率因数进行运行，风电场电压波动要用到无功调节时，需要使用风电场升压变无功补偿设备控制;双馈机组与永磁直驱动机组可以进行无功调节。2）电流源并网可以控制逆变器交流侧功率因数保持恒定，在这一并网模式下，很多并网光伏电站都是用电流源并网，在电压源并网期间，逆变器通过对吸收发出功率进行调节，能维持逆变器交流电压恒定，在这一并网模式下，逆变器无功功率将进一步增加，所以这一方法很少使用。

2 AVC系统

AVC系统源自于上世纪80年代，主要应用在电网中，又被称为二次电压调节网，其主要目标为实现对无功功率与电压的集中控制。这一系统的基本功能为在确保电网稳定运行的条件下，确保典雅及功率因数符合实际标准，同时有效减少系统无功潮流带来的有功损耗。这一系统在PAS中获得控制模型，在SCADA中获得数据并进行相应的分析和计算，对电网中不同变电所有载调压与无功补偿装置进行统一监管与控制，实现对全网中无功电压的优化管控。

3 构建方案

3.1 系统组成

地区电网中的主站为AVC系统，子站为新能源AVC。主站借助电网数据与状态进行计算与分析，并对电网母线电压、电网无功潮流自动坚实、发电机无功等实现对无功调控设备的闭环控制。总的控制模式为无功电压二级协调控制模式。详情如下图1。

在实现期间，主站和子站以二次防护为基准，借助数据网连接完成信息通信，利用标准化的规定建立数据传输连接。主站系统结合全局网络模型与实时数据开展分析计算，然后完成对子站的命令下达，电场在受到这一控制策略后，就能对并网风机、无功补偿设备及变压器进行适当调节，最后将调节的无功情况展现给主站，最终形成闭合环路控制。

3.2控制措施

新能源子站系统在收到来自主站的命令后，对其自身的无功功率进行调节，进而就可以对并网点电压进行合理控制，整体的调节速度与控制精度需要结合电力系统电压调节需求。风电场与光伏电站中的无功调节包含光伏逆变器无功功率、调节风机、调节集中补偿装置。其主要控制措施为：

（1）利用AVC系统进行区域划分与平衡控制;（2）风电场与光伏电站电压在110KV以下的线路中与主网连接的部分归入到地区电网控制当中，并进行无功电压优化;（3）主站结合不同区域无功调节功能与平衡情况，设定子站并网点电压控制值，风电场或光伏电站子站系统结合给出的电压值，对风机光伏逆变器、变压器、集中无功补偿装置进行合理控制，确保并网点电压符合实际控制需求;（4）再对风电场无功需求和可调节范围进行判断，对并网点的电压设定值进行适当调节，从而充分展现风机的无功调节功效;（5）受到风电与光伏电站功率预测的影响，在无功调节控制中应对慢速与快速无功调节设备进行合理化控制。

3.3技术要点

主站系统需要在通信、功能、配置、精度上符合以下几点要求：

（1）主站及子系统需要符合二次防护标准，利用调度数据网进行数据通信，借助标准化的接口创建数据传输无缝连接;（2）主站当中的所有软件都要云集到一个平台中来，完成集群无功电压控制;（3）主站系统需要结合全局网络模型与数据，对整体的网络系统情况进行计算分析，开展分区分级闭环控制。针对风电场或光伏电站，主要由主站系统给出电压与功率曲线，在特定电场的情况下，确保其不会影响主网中的无功电压;（4）主站按照电压等级划分电压控制区，结合负荷预测及功率预测，在保证项目指标与全网无忧的情况下，给出不同控制区域的母线节点电压设定值与联络线信息，控制实际周期在60min以内。子站应该介个区域当中的无功控制设备，将无功区域中的不同需求划分到不同的控制装备上，例如SVC、AVR等設备，然后结合电压参考值，确保中枢节点电压在这一区域内，控制实际命令时间大约为5min。

3.4 协调方案

受到风电场或光伏电站系统接入方式与拓扑关系的影响，主站当中先要对新能源电厂进行合理划分，接着实施二级电压协调控制。这一方法在地区电网220kV主网当中能找到新能源电场升压主线，基本控制原则为实施二级电压控制。子站在确保自身电压符合实际标准的情况下，与二级电压控制保持在同一个方向。

具体而言，拓扑类型主要可以划分成以下2种：若升压站中高压母线同时能够拓扑到220kV的主网当中，就可以将升压站当中的高压端母线当做主要的控制目标;若升压站当中不包含高压母线，那么可以利用拓扑方式搜索升压站高压母线。

在完成拓扑搜索区域划分时，主站需要先以网络拓扑为主要基础，结合升压站出线与地区电网结构相连，同时对其进行区域划分;检查控制目标电压是否在标准范围内，电压越线期间应该采取适当方法进行校正，确保有功的条件下，控制母线电压在合理的范围;在无功不足的情况下，要防止母线电压越线。确保目标没有越线，并与区域中的二级电压控制相结合，结合区域中的电压现状对当前的电压进行适当的调节。二级电压控制应采取裕度调节法，主站在进行无功控制期间，需要对裕度值进行合理排序，进而实现对序列的合理化调控，确保调节成效符合实际标准。若要对区域电压进行上调，应先对裕度较大的控制母线电压进行适当调节，对于裕度较小的母线电压可以保持其数值不变;若要对区域电压进行下调，则应对下调裕度较大的母线电压进行适当调节，对于下调裕度小的母线电压进行调节时，可以先保持其数值不变;若不需要对区域电压进行调控，则要对不同控制母线进行裕度调节，确保其调节方向符合实际调节要求。

结语：综上所述，将新能源应用到地区电网无功电压协调控制中取得了明显的成效，文章以新能源电厂无功电压分布与调度分级管理为基础，给出了一种AVC无功电压协调控制方法，同时阐述了这一方法的原理与应用。在现场使用中，这一方案可以对新能源电场无功与电压波动情况进行合理化约束，促使电网潮流不断更新，最终确保了电网的安全稳定运行。

参考文献：

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作者简介：吕福云（1975-）， 女，高级工程师，本科，从事电网无功专责工作。