论电网电压越限的几种处理方法

2019-11-28王琳

商品与质量 2019年37期

关键词：变电站调控变压器

王琳

国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州 350000

1 电压调节的重要性

我们都知道合理的电压可以提高电网的效能，更影响电网的稳定性和供电可靠性。如果重要的枢纽节点电压太低，无功补偿度不足时，还可能会发生电压崩溃，导致级联影响，造成大面积的停电事故[1]。因此，为保证电网的电能质量，电压调节就很重要。

2 电压越限的几种情况及处理方法

在目前调控中心模式下，调控员看到电压越限时，一般都是经过调控系统过滤了瞬间波动且AVC系统经过调节后，还无法处理的电压越限。传统的电压调整，主要是以AVC提前调整为主，在高峰或低谷负荷来临前，提前投入或退出电容器（电抗器与此相反），然后再根据当前电网情况，被动地按发电厂、有一定调节能力的变电站、调节能力较差的变电站三种情况依次考虑电网的无功和电压调节；当AVC无法调节时，再由调控员进行辅助人工调整。随着泛在电力物联网的逐步建设完善，如果将它与5G通信、机器人，以及智能电网等技术相配合，就能更快的将网架内所有一、二次设备的信息都上传到调控中心，通过分析、利用这些电力大数据，可以将调节手段转向系统主动提前调节并尽量减少调控员人工操作的次数，提高电网的效能。就像40年前，改革开放时，国家领导人说的“摸着石头过河”一样，目前我国也已成功的研究出很多利用泛在电力物联网技术的典型案例。下面根据电压越限的三种情况，简要的介绍一些和无功电压调节相关的处理方法[2]。

2.1 电网异常、故障造成的电压越限及处理

对于因PT熔丝熔断、振荡、事故跳闸等电网异常、故障造成的电压越限，这时应根据相关的调度规程进行处理，待事故处理告一段落后，再结合考虑电压越限的问题。

2.2 误发的电压越限及处理

以如下案例来说明：某日，某110kV智能变电站内10kV电压突然大幅度越下限，AVC没有动作，且当前该区域的电网内没有事故，由于该变电站接有冲击性负荷，那么这个电压是否是真实存在的电压越限呢？实际上，并不是。因为，当电网内有冲击性负荷时，电压的突变往往都是有规律的，仅当发生事故、异常时，才会出现大幅度的变化，并且会伴随有功、潮流的变化。在调控中心模式下，在调控系统上看到的母线电压都是通过（智能）变电站内的（电子式）电压互感器、（合并单元）、测控装置、交换机、远动机等设备，上送到调控中心。如果这中间有一个设备有问题，就会导致电压遥测出现误报警。

因此，当调控员发现电压异常且AVC系统没有正确动作时，首先，应检查AVC系统是否正常运行。其次，通过和配网确认是否有配网方式调整，或者通过检查配网的外线路电压来判断是否有越限。然后，如果都没有，就需要调控员加以判断当前的电压是否为误发信号，尤其是当越限发生在智能变电站时[3]。目前，智能变电站在电网内的占比在不断加大，“十三五”期间预计会在原有2800座的基础上，再增加8000多座。而智能变电站内部的很多通讯都是通过光缆连接，这就导致误报的信号概率会增加，但此时，一般会出现相关设备的异常告警信号。另外，还可以用传感器将上述二次设备的状态接入相应的监测系统。调控员就可借此来辅助判断究竟是哪种问题。最后，还可以和变电站人员确认站内是否有相关的远动机或交换机的工作，还是上述相关设备出现问题。

2.3 正常运行时的电压越限及处理

（1）针对因接入新能源电厂或其他各种原因造成地区电压不易调节时的处理。目前，为了更好的节能减排，和提高电网的供电可靠性，以光伏和风电为代表的新能源电厂在电网内的占比在逐步增加。它们对电压质量要求很高，如果电压长时间太低或者太高，都会造成这类机组的大规模脱网。而且在发电时，由于无功、频率的变化都会影响电网内的电压，而这些新能源发电厂需要吸收很多无功，会导致电压下降；如果发出很多有功时，又会导致电压上升；越靠近风电厂，电压的波动会越厉害。在考虑调整手段时，要从整体来看，比如从一个电压监测点到该部分地区，乃至整个网架。因为新电源的不断投入，目前电网正由星型或环型网络逐步往复杂的能源互联网方向发展。但只要能做到“分层分区，就地平衡”，那么即使电网再复杂，也能相对的保证电压的正常调整[4]。首先，可以利用泛在电力物联网技术，分析当前的发电情况，在厂内就先做好自身的“就地动态平衡”，其次，才接入调控中心的AVC系统，来尽量保证局部地区和全网的无功和电压的平衡。再次，通过和气象部门合作，结合区块链技术，将其接入“源网荷储多维电力绿色调度体系”，在提升清洁能源消纳率的同时，从两方面来进行电压调整。一方面，通过在新能源接入的变电站内投运两种不同容量的电容器和电抗器，根据不同的天气来动态调整AVC策略，以适应不同的无功“分区”调整要求。另一方面，通过改变网络结构的方式，优化安排该地区的电网检修方案和运行方式，来抵抗正常运行时的电压波动并提升故障时的应急响应与处置能力。比如，正常运行时，让该片区尽量接两条及以上联络线，来改变联络阻抗，从而改变电网的潮流和无功分配。在易发生雷击、强降雨、大风等恶劣天气的区域，防止因天气原因或电网结构不合理或电网结构薄弱的片区，因多条主要输电线路同时故障，产生大面积停电事故。如1999年台湾，2009年巴西、2011年韩国的电网瓦解事故，前者是因为网架薄弱及保护误动，后两者则是由于天气原因。对于风电等新能源安装较多地区，如果较多线路同时跳闸，当电压在合格范围，且这些新能源没有失去电源时，就能承担该地区部分的有功负载，提高电网的供电可靠性，但相应的，此时风电机组要多开多发电，就要求片区有足够的无功补偿容量[5]。

（2）正常电力生产造成电压越限的处理。在万物互联时代，未来的制造业很大可能是以C2B，即按需制造模式为主，因此，制造业密集地区的电力负荷在未来很可能会随着订单的不同而发生波动。可以考虑和工厂合作，将其生产数据接入泛在电力物联网，随时根据不同的需求来动态调整。

（3）变压器无法调节或者不允许调节的处理。一般电网内会影响电压调整的，主要是主变的档位，而在调节有载调压变压器的分接头时，常常会遇到因缺陷或各种原因不允许调节或无法调节的情况。如：有载轻瓦斯频繁动作、油位低；有载调压电机电源空开跳开；变压器的测控装置存在问题，收不到遥调命令；变压器当天调档次数达到一定值；变压器负荷超过规定数值等。

一方面，可以通过各种传感器及输变电设备在线监测等状态监测系统，提前预测缺陷发生的可能性，及时通知检修部处理。另一方面，可以导入地区的负荷模型，根据当天的线路停电检修情况，以及人员到无人值守站需要的时间（采集车联网信息），利用贝叶斯推理，综合分析考虑，在高峰或低谷负荷来临前，或在变压器负荷超过规定数值前，提前下发系统遥调指令或提示调控员要下令运维人员去现场升档或降档。待机器人相关技术达到要求后，则当变压器发生无法调档的情况后，还可以由AVC系统自动下发指令或提示调控人员下发指令给机器人，进行远方手遥变压器档位。