023、无功补偿电容器设备智能分析及自动投切系统--项目可研

可行性研究报告

项目名称：无功补偿电容器设备智能分析及自动投切系统

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一、目的和意义

目前我国电力行业对电压的控制一般是将每日分为几个典型时段，以不同的上、下限值，进行比较粗糙的人工控制。调度运行人员在发现电压越限时，凭经验进行简单的调整，不但劳动强度大，而且不能及时发现电压越限，造成电压质量的降低。现代化工业设备和家电用品对电压的质量提出了很高的要求，只有采用自动电压控制的方法才能进一步提高电压质量。

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命有重要的影响；而电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，有效地控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高电力系统运行的稳定性和安全性，降低电能损耗，充分发挥经济效益。

无功补偿电容器设备智能分析及自动投切系统应在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行无功电压优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少、电压合格率最高、网损率尽可能小，从而进一步提高电网调度自动化水平，提高电力系统运行的稳定性和安全性，全面改善和提高电网电压质量，降低电网损耗，提高设备出力。

二、国内外研究水平综述

基于国际标准的AVC部分程序文件仍然在制定或修改之中，因此国内外目前还没有完全符合该项目的标准产品。从跟踪、研究标准的角度看，国内外厂家如电科院、南京自动化研究院（南瑞）、北京四方等并没有大的差距，大体上是同步的。

目前国内外对该课题的研究还只是停留在理论方面，尚还没有真正将研究成果成功的推向工程化的系统。当前做该方向研究的公司主要包括河南电力调度通信局郑州电力经济开发总公司、河海大学、清华大学等，主要还是处于试用阶段。我公司在理论研究方面作了大量的工作，形成了一套可行的优化算法和控制方案，同时结合在主站方向丰富的开发和施工经验，开发出来实用的AVC自动电压控制产品。

本次项目研究的系统可以从大范围内通过调节多个电厂、主变以及无功补偿设备实现无功的优化分配，从而实现农网电压调度的自动化。

三、项目的理论和实践依据

1. 系统的先进性

本系统提出并成功实施从地区电网范围的角度，以全网网损尽量小、各节点电压合格、有载调压分接头调节次数尽量少和补偿电容器设备动作最合理为目标，以集控中心（调度中心、配调中心）为核心，专家系统、模糊控制为原理，以各变电所有载变压器分接头挡位调节与电容器投切协调控制为手段的电压无功闭环控制系统。

本系统借助于现有电网的调度自动化系统中的“四遥”功能，不必增加任何硬件设备，确保一个地（市）、县电网仅需一套软件就可以实现本网范围内所有变电所的无功电压闭环控制，节省投资。

本系统设计“电压预算”功能，采用独特的技术思路，使得在电容器、电抗器投入之前能进行电容器、电抗器投入后的电压值是否越限的预算，避免了电容器、电抗器投切振荡。

本系统将变电站内无功功率“就地平衡”变为“全网平衡”，在不向上一级

电压等级倒送无功的前提下，允许并实现无功功率倒送，实现本级电力网内无功流向合理的目标。

2. 系统的可靠性

系统能确保长期不间断的连续运行，系统的控制操作（或建议操作）全部正确，系统提供的报表数据全部正确。

3. 系统的开放性、兼容性

系统是一个灵活、开放的应用系统，易于集成和信息共享。系统的信息可以被相关的部门有效利用，并可与上级电网无功优化系统进行接口。

系统能适应不同的调度自动化系统，既能正确无误的与调度自动化系统交换“四遥”数据，又能保持相对的独立性，不对调度自动化系统产生干扰和影响。

系统只借助接口程序从SCADA系统读取实时数据，对设备的控制命令也是由接口程序传送到SCADA系统，再由SCADA系统执行操作命令，并确保能在一段时间内对同一设备只有一个操作命令，所以系统与SCADA系统无内部耦合性，不会影响SCADA系统的内部物理结构和逻辑结构，因此，在系统上对设备的闭锁也不会影响到SCADA系统对相关设备的控制。

4. 系统的可扩充性

系统的组成和架构合理，易于扩充，能适应变电所数量的增加减少及电容器、主变的扩容，接线方式的调整。可以增加新的控制功能模块。

5. 系统的安全性

系统要具有事故告警与闭锁功能，在电网出现不正常状态如：保护动作信息，主变滑档，设备拒动，系统会给出相关的文字提示和语音提示，并自动闭锁本软件对相关设备的控制权，但不影响对其他厂站设备的控制。

任何情况下不会发出影响电网与主设备安全的操作指令，系统闭环运行时不影响SCADA系统上的操作和性能指标。

6. 系统的控制模式

采用集中控制方式，通过变电所站内的计算机网络，对变电所计算机监控系统所获取的模拟量、开关量、闭锁信号、保护信号等，由电压无功控制功能软件进行分析和计算，得出优化控制方案，最后再通过计算机网络输出控制执行命令。

能够实行分散控制，局部变电所或设备退出自动控制，不影响对其余变电所的优化控制。

7. 控制目标

在保电网安全稳定运行的前提下再优化控制，所以母线电压合格是系统的首要控制目标，其次满足省网关口功率因数约束，建立网损尽量小的控制策略。

控制目标的优先级依次为：10kV、6kV母线电压，220kV母线电压，省网关口功率因数，三绕组变压器中压侧电压，110kV或者35kV变电所的功率因数。

8. 控制方式

被控对象（分接开关、电容器）的控制方式包括：

“建议”（设备状态）：系统不会对其进行直接发命令控制，通过语音和文字提示操作员对设备进行操作。

“可控”（设备状态）：系统可以对其进行直接发命令控制，不需要人工干预。

“不可控”（设备状态）：系统对此设备既不发建议也不控制。

9. 实时监测电网运行情况

电网数据刷新周期2~10秒（可调）。