AVC基础-变压器有载调压及并列运行-20090701

6
南京优能特
控制执行方式比较（集 中 控 制 方 式）


优点： 能较快地实现电压/无功自动控制功能。 缺点： 该系统对基础自动化水平、通信信道（主要指可靠性 和实时性）等要求很高，我国现有地区电网自动化系 统特别是县级地区电网很难完全满足。 主站系统出错或停机不能输出结果，整个区域的控制 将被瘫痪。
经济效益分析（变压器并列）

两个有载调压变压器（50MVA，110kV至 10kV±10%，1.25%每步，显示阻抗为9%）
0.0125 10000 V 72.2伏特 3
Z 环路 2 Z 变压器=2 9% Z 基准
Z 基准 KV 2 /MVA=102 /50=2
Z 环路 2 0.09 2=2 9% 2=0.36（电抗） =j0.36
–
–
8
南京优能特
控制执行方式比较（集 中 控 制 方 式 续）
–
对需要迅速闭锁的异常事件的响应速度完全依赖于自 动化系统的响应速度。 网络稍大就可能使主站负荷过大。
–
9
南京优能特
控制执行方式比较（分 散 控 制 方 式）

优点： 对基础自动化水平、通信信道等要求不高，在通信信 道中断或主站不能输出计算结果的情况下，各子站自 动转为当地控制，根据当地预设的电压/力率曲线正常 自主工作。 能满足无功装置的分散性要求，在分散的当地装置的 控制算法中融入了众多容错措施及严格校验措施，确 保系统不会因各种干扰造成不合理控制或误动。

由电容器产生的无功电流将会给线路损耗带来额 外的电压损耗
25
南京优能特
功能简介（电压损失补偿 LDC）
目的是调节负荷处电压，而不是母线电压
26
南京优能特
功能简介（分接头位置直测法示意图）
27
南京优能特
功能简介（反时限延时举例）
28
南京优能特
功能简介（级联调压器）
29
南京优能特
电网电压控制系列产品（电网系统结构图）


18
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状
（传统的三种方法）
由综自系统通过遥控命令控制分接开关 由综自系统控制分接开关简易控制小盒 由综自系统控制由PLC构成的分接控制器



19
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状
（最薄弱环节）

德国MR和瑞典ABB分接开关

主站SCADA系统/高级应用软件
分接开关控制----最薄弱环节

20
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状（国外）

德国几乎所有的变压器均为有载调压（电压110kV～ 750kV， 电流300～3000A）年平均调节次数为5000次，
即每天13.7次

意大利的二级电压调节策略和应用于全网的分级电压控制 系统

法国的三级电压控制模式 美国500kV,330kV,230kV,115kV,69kV,34.5kV,13.8kV电
13
–

缺点：
–
南京优能特
控制执行方式比较（汇总表）
对 比 项 目
主站异常或停机不能产生控制策略时对电 网控制的影响 控制终端是否具有控制校验机制
对需要闭锁的异常事件的响应速度是否完 全依赖于自动化系统 对滑档等控制异常能否快速响应 是否对谐波越限进行相应的处理 三相不平衡、小电流接地等处理能力 设备控制动作的合理分配能力 是否具本地多事件闭锁机制 对基础自动化水平、通信信道等要求 被控电网的适用情况
集中控制系统
控制瘫痪
分层分散系统
降损效果减弱 有
否 是 是 强 强 有
一般 大、中、小电网
14
无
是 否 否 弱/无 弱/无 无
高 小电网
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状（国内）

型号不统一，功能简单，功能和可靠性均不理想 不同型号、容量变压器的并列


不同分接头档位数的并列
不同电源点的变压器并列

一级：机组无功、静止无功、电容电抗器、分接控制，秒级 二级：协调一个区域内一级控制设备的工作，分钟级 三级：其核心是实时运行的无功-电压优化软件，分钟级


5
南京优能特
控制执行方式比较（集中及分散的定义）


集中控制方式 集中式电压／无功控制系统，指在SCADA的基础上 进行全局的电压/无功计算或专家系统推理，直接确定 有载变压器分接头位置和电容器投切量，通过远动装 置自动或手动遥控各个变电站内的RTU等远动设备动 作； 分散控制方式 分层分布式的分散控制方式电压／无功控制系统，指 在SCADA的基础上由协调层进行全局的电压/无功优化 计算，并将优化计算的结果（控制定值或控制动作） 发送到分布控制层，由控制层核算和检查后执行。
31
南京优能特
32
南京优能特
33
南京优能特
34
南京优能特
35
南京优能特
36
南京优能特
M-7000配变经济运行装置
进线1测量 配变断路器位置信号
进线2测量
配变断路器的分合闸控制信号
低压断路器 低压断路器 低压断路器 智能模块1 智能模块2 智能模块3
485低压开关 智能控制器
37
南京优能特
（分接自动控制）

有效防止变压器过励磁U/F 降低运行人员工作强度，提高运行的可靠性 提高供电电压质量及供电的经济效益 AVC的需要
2
南京优能特
分接自动控制及并列运行的必要性
（并列运行）
越来越多的变电站安装了第二、第三台主变 并列变压器容量不同 不同电源点并列 消除由分配不合理带来的铜损和铁损
11
南京优能特
控制执行方式比较（分 散 控 制 方 式 续）
–
分散的当地装置本身能采集高达31次电压谐波，为谐 波的改善和监测提供了可靠的原始数据。采集的谐波 同时可作为装置自身投切时的条件。 当子站出现电容器组三相电流不平衡、三相电压不平 衡、有小电流接地等情况时当地装置可很好的做相应 处理。
–


电网运行的要求
3
南京优能特
分接自动控制及并列运行的必要性
（并列运行续）

分接位置相同也可能存在较大环流 降低环流及无功损耗，延长变压器使用寿命 有效提高实际供电容量 避免人为错误，提高运行的可靠性 AVC的需要
4
南京优能特
分接自动控制及并列运行的必要性
（AVC三级控制）
I环流 =V/Z环路=72.2/j0.36=-j201 A（满负荷）
38
南京优能特
经济效益分析（DEI）

美国西北电网效能行动DEI（Distribution Efficiency Initiative) 将配网系统工作在可接受的低半区电压范围内（120114V）可节省能源，而不会给用户带来负面影响。能源 节省1-3%,有功减少2-4%,无功减少4-10% ,
ACC#1
ACC#2
ACC#3
ARC
M-2667 ATC ACC#4 ACC#5 ACC#6
ARC
ACC#7
ACC#8
Co-Gen
ACC#9
ACC#10
ACC#11
ARC
30
南京优能特
电网电压控制系列产品

BK-2001变电站分布式电压控制装置
M-2001C变压器分接控制器
M-6200电压调节器分接控制器 M-2501自适应电容器控制器 M-7000配变经济运行装置
操作人员出错的可能性大、工作强度大
不适用于恶劣环境，不可户外就地安装
15
并列运行及分接控制的国内外现状（主-从跟踪法）

主-从跟踪法除了实施简单这一优点外缺点很多： 不能解决因并列的变压器参数的不一致性而带来的环流问题。特别是由于经 济的发展，变电站扩容设计时往往需要增设比原有变压器容量大的新变压器 ，该环流问题就尤为突出。有时甚至迫使增设新变电站来回避此问题。 导致在变电站扩容设计时只能使用17档的分接开关，而无法引入能作更精细 调整的33档分接开关。 无法满足因高压侧不同电源点的高压分列情形下的变压器并列 在出现主变压器档位采集不正常或分接开关卡在两个档位之间等紧急情况时 ，从变压器无法跟踪主变压器的档位 对两台以上的多变压器并列自动控制的可靠性较低。
http://www.rwbeck.com/neea/


“智能电网”与“智慧能源” IBM公司称，由于很少或完全未使用智能设备来平衡负载 并监控电力，全球每年损失的电力足够印度、德国和加拿 大使用。 美国:创造世界上最高的能源使用效率,建立美国独特的新 能源经济。
39
南京优能特
与综合自动化的接口及无功装置的配合
7
南京优能特
控制执行方式比较（集 中 控 制 方 式 续）
–
不适应无功装置的分散性要求以及RTU没有完善的控 制校验机制,可能出现因数据传输干扰造成控错对象的 情况。 不能对控制异常处理做到及时监控和处理（信道可能 出错或信道延时较长，无法及时处理分接头滑档等情 况）。 状态异常处理不足，如电容器组三相电流不平衡、三 相电压不平衡、小电流接地及谐波越限等处理不足。
17
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状
（运行规范续）

有载调压变压器与无励磁调压变压器并联运行时，应预先 将有载调压变压器分接位置调整到无励磁调压变压器相应 的分接位置，然后切断操作电源再并联运行。 当有载调压变压器过载1.2倍运行时，禁止分接开关变换 操作并闭锁。 如有载调压变压器自动调压装置及电容器自动投切装置同 时使用，应使按电压调整的自动投切电容器组的上下限整 定值略高于有载调压变压器的整定值。



综合自动化装置现有的变压器分接控制（遥控）接入到M2001C的控制回路； 综合自动化装置发出的远方/就地控制命令可通过一位遥 控信号发送给M-2001C的控制输入回路，也可通过串口接 入到BA-416通讯处理单元； 电容器自动投切装置所使用的电容器组信息，可通过两位 开关信号发送给M-2001C的控制回路，串口接入到BA416通讯处理单元，以及采用电容器组谐波智能判别技术 来完成，M-2001C可根据该信息动态改变运行参数，达到 电压控制与电容器自动投切的精确配合； 变压器的档位信号，以遥信方式接入到BA-318档位变送 器上，再由BA-318经光电隔离分别独立传送至现有的综 合自动化装置及变压器有载调压系统。



16
南京优能特
并列运行及分接控制的国内外现状
（运行规范）
国网110(66)kV～500kV油浸式变压器（电抗器）运行规范第十九条中9-12项对 有载分接开关操作方法、程序及注意事项有如下要求：

两台有载调压变压器并联运行时，允许在85％变压器额 定负荷电流及以下的情况下进行分接变换操作，不得在单 台变压器上连续进行两个分接变换操作，必须在一台变压 器的分接变换完成后再进行另一台变压器的分接变换操作 。每进行一次变换后，都要检查电压和电流的变化情况， 防止误操作和过负荷。升压操作，应先操作负荷电流相对 较小的一台，再操作负荷电流相对较大的一台，防止过大 的环流。降压操作时与此相反。操作完毕，应再次检查并 联的两台变压器的电流大小与分配情况。
讲义提纲

南京优能特
分接自动控制及并列运行的必要性


控制执行方式比较
并列运行及分接控制的国内外现状 功能简介 电网电压控制系列产品 经济效益分析 与综合自动化的接口及无功装置的配合 现场需具备的条件
变压器并列及有载调压分接控制基础
1
南京优能特
分接自动控制及并列运行的必要性
压调节策略
21
南京优能特
功能简介
（分接控制与电容器控制的配合---方案一）
22
南京优能特
功能简介
（分接控制与电容器控制的配合---方案二）
23
南京优能特
功能简介
（分接控制与电容器控制的配合---最佳方案）

检测高次（31次）谐波判定电容器的投切 动态改变中心值
24
南京优能特
Fra Baidu bibliotek
功能简介
（分接控制与电容器控制的配合---电容器的影响）
10
南京优能特
控制执行方式比较（分 散 控 制 方 式续）

优点： 分散的当地装置自己采集模拟量及开关量，各种信息 刷新速度快，实时性高。当系统行方式改变，接点闭 锁条件，分接头调节滑档等对系统控制起决定性因素 的事件发生时能迅速反应，大大提高了控制系统的可 靠性和安全性。 很多无关全局但对被控子站有较大影响的事务由当地 装置自行处理，因此降低了主站的负荷，在提高了系 统可靠性的同时，使主站有能力控制更大的网络。
12
南京优能特
控制执行方式比较（分 散 控 制 方 式 续）
–
当地装置在算法上融入反时限概念，保证了电压调节 的平滑性，有效的防止装置的频繁动作和震荡动作。 使有载调压变压器分接头开关和补偿电容器开关每日 动作次数平滑的分配在一天中。不会出现因系统在某 一段时间内频繁动作而造成后续时段因动作次数受限 无法动作的现象。 各子站都有特殊性，使用子站装置可满足不同子站的 特殊性需。 需要在子站装设子站装置或对现有VQC进行改造。