戴以辉
江苏芯云电子科技有限公司
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摘要：本文研究的主要目的是为了明确以智能电网技术为基础，控制无功电压的具体方法，通过文章的研究可知，控制无功电压需要建立自动电压控制系统应用于中枢母线之上，并对分级电压进行实时控制。通过对一个实际变电站的监测印证了自动电压控制系统对电网电压有一定的作用，希望通过本文的分析对无功电压的控制做出贡献。
关键词：智能电网；无功电压；中枢母线
前言：我国电力系统中，智能电网的应用和发展受益于社会经济水平的提高，在我国电力行业的智能化建设中，智能电网和电力系统将逐渐走向融合，不仅人民群众的日常用电需求可以得到满足，更是彰显我国电力系统自动化控制水平的重要媒介，同时，智能电网可以有效保证我国电力系统处于安全的状态下平稳运行。
1.电力系统调度模型
1.1自动电压控制
在智能电网中，一个核心的技术就是自动电压控制，该技术可以实现实时控制电力系统的无功电压，保证电力系统的主管关电压保持稳定，进而控制主网管口的电压，该技术的安全性是其他技术不具备的，因此广泛应用于其他国家。
如图1所示，无功电压优化策略运算和发布指令是自动控制电压的核心，发电厂、变电站和调度中心需要借助这两个核心控制电网的电压。
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图1 电压自动控制示意图
自动控制电压主要分为两种，一是开环控制模式，工作人员可以得到模块运算的控制策略当作参考；二是闭环控制模式，无需人力，系统将自行控制完成闭环反馈。此外，还存在一种半闭环控制，主要在自动电压控制模块的调试阶段可以使用，在这一模式中，工作人员需要确认控制策略的执行情况。
1.2自动电压控制系统的原理
统筹规划调度中心的主站和自动电压控制模块。相应的自动电压控制系统如图2所示。其中负责发送实时数据的是监控和数据采集系统，负责实时在线计算的是无功电压控制部分，发送指令的是监控和数据采集系统，各部分各司其职，优化电力系统的无功电压控制。自动电压控制系统可以根据电压等级或者电力系统的结构进行分层，同时，自动电压控制系统还可以定级厂站和控制设备，只需要参考数据库模型信息即可，此外，自动控制电压系统可以建立起相互之间的交互网[1]。
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图2 自动电压控制系统工作原理
1.3电力系统调度算法
上层电网的无功承受极限和电力系统的无功特性不是固定不变的，而是与负荷的变化密切相关，计算省级电网的平均协调功率因数的最小限定值时，负荷水平的实际影响必须考虑在内。在计算最大限定值时，必须充分考虑各种负荷状态下省级电网对地级电网的无功负荷性能，具体的方法可以是检测五百千瓦变电站中压测对下一级地级电网的总有功出力P0，这样就可以画出相关的特性曲线，见图3所示。
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图3 特性曲线图
在图3中可知，在各种负荷之下，无功负荷性能的最大极限值，在电力系统中可以实时监测五百千瓦的变电站压测有功出力，进而采用求和算法得出总有功出力的结果。对自动电压控制系统进行实时控制，以便于输出与之相匹配的关口平均协调功率因数，可以参照最后得出的P0-cosθα特性曲线。
2.分级电压控制
分级电压的控制主要可以分为两点：一是对三级电压的控制，具体的控制方法是将中枢母线的设定值进行实时更新；二是对二级电压的控制，将中枢电压的实际幅值实时收集，将收集到的实时幅值与数据的限制作差，得到的结果是控制中枢母线电压幅值的重要数据，这样电压可以逐渐达到稳定的状态[2]。
2.1二级电压控制
对二级电压进行控制，主要包括以下几部分：一是获取信号；二是滤波；三是决策；四是执行。在进行第一步的过程中，会产生状态评估误差，为了降低这一误差，调用信号可以经过监控和数据采集系统。如果出现采样数据的误差较大的情况，需要滤波剔除，这样错误的信息就会被阻挡在控制单元之外。决策部分在进行反馈控制时，需要参考中枢母线电压的设定值和实际幅值之间的误差[3]。
2.2三级电压控制
三级电压控制的主要作用是将模块中设定好的中枢母线电压的理想值发送到二级电压控制模块之中，在此基础上，二级电压模块进行接下来的决策和分析工作，优化电力系统的经济性是三级电压模块的主要功用。三级电压控制的公式如下：
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其中ANL表示支路集合，Ploss表示损耗的有功功率。
3.工程验证结果与讨论
本文涉及的自动电压控制系统对中枢母线电压的控制情况需要一个实际的自动电压控制系统作为研究对象，因此，本文以某地区的一处220千瓦的变电站作为测试点，在该变电站的实际运行过程中应用设计的自动电压控制系统，监测变电站同一时段在不同日期的电压情况，讲具体的时间设置为上午9:00——晚间21:00。通过监测得知，无功电压的控制在没有使用自动电压控制系统时，灵敏性不够，因此受到负荷水平的影响较大，此时中枢母线的电压波动也出现较大涨幅变化，信号在波峰和波谷之间的差距十分明显。观察数据结果可知，中枢母线的电压值在没有使用自动电压控制系统之前是236.78千伏是最高值，最低值是232.14千伏，两者之间的差值是4.64千伏。
当使用自动电压控制系统之后，中枢母线的电压敏感性得到增强，振荡现象也大幅减弱，此时监测到的电压最高值是235.13千伏，最低值是233.89千伏，此时计算两者之间的差值可以得到1.24千伏这一数据，与没有使用自动电压控制系统相比，中枢母线电压的峰值和低值减小。这足以说明自动电压控制系统对电网电压控制的重要作用。
结束语：本文以自动电压控制系统为基础，建立了电力系统调度模型，进而分析了各种负荷水平下的无功负荷特性，同时，提出分级电压控制，优化控制特定区域电网的无功电压，最终得出了结论，自动电压控制系统可以有效控制电网电压，减少电网的损耗，使电力系统处于更加稳定的状态下运行。
参考文献：
[1]张亚东, 李俊波. 主动配电网背景下无功电压控制技术[J]. 中国科技投资, 2019, 000(003):74.
[2]毛杰. 浅谈智能电网无功电压自动控制AVC系统[J]. 轻松学电脑, 2019, 000(019):P.1-1.
[3]李国华, 白宝成, 刘海龙,等. 智能电网技术在电力系统规划中的应用研究[J]. 自动化与仪器仪表, 2019, No.239(09):236-239.