电力配网自动化系统的应用分析

电力配网自动化系统的应用分析
摘要:电力配网具备电压双控、分布网络的优化自动控制系统,可以通过TCP/IP协议和电压互感器调度服务器和控制机获得控制参数,包括功率因数、电压参数。

设计补偿器透切控制策略,确保配电网络干线的出口功率因数与下位控制机电压保持稳定,系统利用多线程技术设计了上位控制机的架构,采用GPRS进行上下位控制机的通信联系,保证配电干线功率因数整定在0.95～1.00范围内,使系统运行更加稳定。

关键词:配电网自动化控制
配电网优化补偿使用静电电容器的容性无功补偿电网中的流动无功,这样可以提高电网的功率因数,利用变电站调度自动化系统提供线路运行的参数,补偿电容器运行的电压,自动控制电容器的投切。

下面我们就对电力配网优化自动控制系统的应用进行分析和研究,实现配电网自动化控制系统的优化目标,希望对读者有所帮助。

1 补偿电容器投切控制
为了保证电力配网的正常运行,需要对馈线首端功率因数与电压稳定状况进行分析,在相应位置安装补偿电容器,补偿电容器要求具有自动投切功能,分析线路的运行情况,馈线首端功率因数和电压,通过动态控制补偿电容器的投切,达到优化控制电网的目的。

使用10kv线路为控制电容器自动投切控制器提供电压,并能够通过控制器运算,最
后得出正确的电容器现场电压。

2 配电网优化自动化系统框架
上位机优化自动化控制系统,是配电网优化自动化控制系统的核心,上位机可以做到补偿器综合协调远程投切控制,当变电站每条馈线同时带多台补偿器,补偿器之间都是独立运行,所以上位机的优化自动化控制系统就可以协调和控制各个补偿器正常运行。

在变电站调度自动化系统中,可以随时的对配电网运行状况和馈线出口参数进行观察和管理,变电站运行时通过网络服务器于外网进行数据传输,经过优化的自动化控制系统可以通过变电站调度自动化系统的TCP/TP协议接口,获得各个馈线的首端参数,并能够对各个补偿器进行有效的控制,使其正常运行。

配电网优化自动化控制系统,应该是可变化的系统[1],因为电力配网是经常进行结构变化的,配电网的结构变化导致补偿器的容量、参数、位置也发生变化,所以配电网优化自动化系统也会随着补偿器的变化进行灵活的调整。

优化自动化控制系统具有强大的数据库信息存储和调用功能,可以将配电网的拓扑网络结构信息、电容信息、控制信息等全部存储起来,当系统连接数据库时,就可以对数据库内的信息进行调用。

3 投切控制策略
通过优化自动化控制系统与变电站调度自动化系统(SCADA)进
行相互的联系与沟通,将各个补偿线路首端参数的有功功率、无功功率和功率因素进行检测,如果发现与所制定的投切控制参数不同时,上位机自动化控制系统会对问题线路的补偿器发送投入或者切除命令,做到安全的保障。

3.1 投入控制策略
判断功率因数,如果功率因数小于现状所设定的补偿下限,投入当前线路特定电容器抵偿无功。

按照线路和电容之间的拓扑,电容器可以依据电容器容量递减的方式投入,遇到了容量相同的电容器时按序号递减进行排序投入,第一次投入的电容器不能满足无功优化状态,还需要进行再次的补偿,优化自动化系统自动检测到未满足状态下,会自动从新选取新的电容器投入运行,以此类推,经过多次的检测和投入补偿,最终会使电网线路达到无功优化状态。

3.2 切除控制策略
在无功功率小于0时,发生了无功反送的状况,这说明线路的无功补偿过多,产生了过补现象,必须及时切除已投入的电容器。

切除电容器按照先拆除与无功功率值最接近的电容器进行选择策略。

已投入电容器按照容量递增,序号递增的原则进行排序,选择与无功功率最为接近的电容器开始切除[2],优化自动化系统自动检测到仍有过补现象,就在下一个检测周期进行再次切除电容器,以此类推,经过多次的检测和切除,最终使电网线路达到非过补状态。

3.3 控制器投切控制方式
控制器设置有整定窗口,可以根据需要设定上下限值作为整定值,如果控制器检测电压高于整定值,切除电容器,如果检测电压低于整定值,投入电容器。

执行上位机命令,命令为投入时,整定窗口上移,整定值高于实际电压,命令为切除时,整定窗口下移,整定值低于实际电压,从而将整定窗口调节到最佳优化。

控制器通过GPRS与上位机联系,上位机如果发送的连接确认包没有得到控制器的反馈信息,控制器会独立工作,自动进行投入和切除,当与上位机取得联系后会再次受控。

4 通信协议规定
上位机的优化自动化控制系统与控制器之间按照通信协议规定要求,数据包的含义必须明确,每次传输的数据包都能够清晰的表述上位机的事件命令,控制器能够容易的解析数据包命令,并执行命令操作。

上位机与下位机间传递的数据包类型有以下几个方面。

4.1 上位机与控制器连接确认数据包
上位机对远程控制器发送连接确认数据包,控制器接收到上位机的指令,并做出回复,这表明通信正常。

如果上位机连续发送三次连接确认数据包[3],均未得到回复,那么通信连接失败,控制器在独立工作。

经对系统进行检测后,控制器可以做到回复上位机连接确认指令,表明通信已经连接。

4.2 投入与切除控制
上位机发送投切控制指令数据包,下位机得到指令数据包进行投切动作,由于是在多线程异步执行模式下进行命令下达,下位机反馈的数据包需要具有状态性,可以使上位机清楚反馈信息和控制命令所执行的操作。

4.3 电容器运行参数回复
上位机控制系统需要实时的得到电容器的运行状、现场电压等,这需要上位机发送状态参数请求,控制器得到请求后将即时状态参数信息封装发送给上位机。

5 自动化控制系统软件
5.1 架构
电力配网优化自动化控制系统是通过多线程技术和模块化架构起来的,通过GPRS通信达到上位机有下位机的通信同步,上位机通过中心模块接收远程控制器传来的数据包,并对控制器下达控制指令数据包。

控制器执行投切事件的反馈数据包,通过数据库记录和读取。

5.2 控制实体及状态识别
自动化控制系统的逻辑周转中心是控制器代理器与电容代理器[4],上位机控制决策模块,根据控制器代理器与电容代理器周转的信息进行控制指令的下达,下位机运行状态根据周转信息实现投切操作,并将状态反馈给上位机。

5.3 软件实现
软件的设计通过C++语言实现,根据补偿策略控制补偿器运行,投切控制指令下达到控制器上的通信网络保证正常[5],所设计软件正确显示下位机运行状态。

4 结语
通过对电力配网的优化自动化控制系统的应用分析,其可以确保输送电压的稳定、保证供电的质量、降低电能的损耗、科技环保,在实际设计和使用中要不断的创新与发展,使优化自动化控制系统具有可扩展性,并且更加完善。

参考文献
[1]周云成,等,10kV配电网无功优化自动化控制系统设计[J].电力系统保护与控制,2011(39).
[2]吕维伟.配电系统的自动化分析[J].民营科技,2010(7).。