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【摘要】无功优化系统与调度自动化OPEN3000系统有机结合，利用电网模型和调度自动化（SCADA）系统，采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在电网与设备安全运行的前提下，以各节点电压合格、网调关口无功或功率因数为约束条件，从全网角度进行电压无功优化控制，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，实现电厂与变电站的协调控制、主变分接开关调节次数最少和电容器投切合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。
【关键词】无功优化;调节;控制
廊坊电网无功优化系统目前采用江苏泰州安方电力科技有限公司开发的TOP5000-AVC控制系统。
一、系统概述
该系统自2010年6月开发，同年8月底开发完成并经现场调试正常后从2010年10月10日起在廊坊地区以“自动控制”方式运行，经过多次参数调整后，运行稳定可靠。并于12月份在现场进行测试，装置发信正确率100%，报表数据完整正确率100%。
测试期间，该控制系统与调度自动化OPEN3000系统有机结合，利用电网模型和调度自动化（SCADA）系统，采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在电网与设备安全运行的前提下，以各节点电压合格、网调关口无功或功率因数为约束条件，从全网角度进行电压无功优化控制，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，实现电厂与变电站的协调控制、主变分接开关调节次数最少和电容器投切合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，并通过SCADA的遥控遥调功能经集控中心实现对变电站内电容器、电抗器和主变分接头的闭环控制。同时要求地区电网AVC系统具备和华北电网AVC系统进行上、下协调控制功能。
该控制系统实现了以下功能：
1.实现全网无功优化补偿
当华北电网内各级变电站电压处在合格范围内，控制本级电网内无功功率合理流动，实现无功功率就地分层平衡，提高功率因数。电容器组根据计算决策谁优先投入。
2.实现无功电压综合控制
当变电站10kV母线电压超上限时，先降低主变分接开关档位，如达不到要求，再切除电容器; 当变电站10kV母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要求时，再提高主变分接开关档位，尽可能提高电容器投入利用率。
3.相对完善的报表功能
系统自动记录系统控制下有载开关、电容器开关每一次动作的执行时间、执行原因和执行结果，记录主变分接开关、无功补偿设备开关每年每月每日动作次数、监控人员登录及修改记录。系统还根据变电所负荷实际情况，提供了本变电站电容器单组或多组容量最优配置值。
二、系统应用
1.系统用户主界面：提供给用户的监视和操作界面（如图1所示）
图1 系统用户主界面：提供给用户的监视和操作界面
2.报表应用
报表应用分为报表和曲线两部分应用。其中，报表部分可以提供设备动作次数表（可以查询某一天或某一段时间内的设备动作次数，给用户提供设备检修的依据）、设备动作表（对每天设备动作都有详细的记录，用户可导入EXCEL表中作为记录）最佳配置（系统可以根据历史数据对变电所配置的电容器容量给出优化建议）、事件记录（记录每天人工解锁封锁的情况）、投运时间（记录电容器每天的投运情况）、异常封锁（记录设备每天操作异常封锁的情况）、220功率因数（记录220KV变电所功率因数的合格率）、10KV电压合格率（记录变电所每天的10KV电压合格率）等多项功能应用。
曲线图：可以查询某天，某个变电所的电压、有功、无功、和功率因数的曲线
三、省地协调系统建设
协调模式：
（1）网地协调侧控制模式
网地协调总体上采用“全局优化+双向交互”的技术路线。
从协调变量的选择上，根据现有的调度职能划分，采用网地之间的关口，即220kV主变高压侧无功功率（功率因数）作为协调变量。选择网地关口无功作为协调变量，更容易体现无功分层分区平衡的原则。地调侧的主要控制手段为电容电抗器及主变分接头，与关口无功之间的关系更加清晰，从策略制定和策略执行上都更加方便。
（2）本地控制模式
地调侧AVC系统主要采用 “全局优化+专家规则”的技术路线。
在地调AVC系统中，全局无功优化做为自动电压控制系统的最高层，担负着为系统提供全网优化方案的决策任务。它以全系统的经济运行为优化目标，综合考虑安全性指标，给出母线电压优化的设定参考值，供控制决策使用。因此地调AVC中包含了全网的无功优化计算，作为系统核心的决策模块。
因此，本项目结合地调AVC系统的实际情况，采用了“全局优化+专家规则”的技术路线，全局无功优化计算仅给出全网的优化控制方向，而具体的控制策略由专家规则来确定，当全局优化可用时，控制规则以全局无功优化给出的目标作为控制目标，在规则中考虑各种离散设备投切控制的规程和约束条件;当全局优化不可用时，控制规则以消除电压越限、关口功率因数合格为基本目标进行控制，同时可以以人工指定的默认运行曲线作为优化控制目标。采用这种方式既保证了全网优化控制、电网经济运行的目标的实现，同时也保证了系统的鲁棒性和可用性。由于地区电网具有辐射运行的特点，通过在地调AVC的控制规则中引入每个辐射电网区域内上下级控制的协调规则，可以有效地实现面向电网分区的变电站协调控制。
在实现地区电网内部的协调优化控制基础上，地调AVC系统能够响应和追随网调下发的关口无功协调控制指令。在地调AVC系统中，通过在控制目标中引入网地协调控制关口的功率因数合格的目标，可以实现地调AVC与网调AVC的协调控制。
（3）网地协调的总体控制模式如图2所示：
图2 网地协调的总体控制模式图
网地之间选择一些特征量作为上下级无功控制的协调变量，通过上级电网的无功优化，实时计算出下级电网中协调变量的最优设定值，该设定值通过调度数据网下发到下级电网调度机构，在下级电网的协调控制决策中，除了满足本级电网的控制目标外，还需要实时追随由上级电网给出的协调变量的最优设定值。
【关键词】无功优化;调节;控制
廊坊电网无功优化系统目前采用江苏泰州安方电力科技有限公司开发的TOP5000-AVC控制系统。
一、系统概述
该系统自2010年6月开发，同年8月底开发完成并经现场调试正常后从2010年10月10日起在廊坊地区以“自动控制”方式运行，经过多次参数调整后，运行稳定可靠。并于12月份在现场进行测试，装置发信正确率100%，报表数据完整正确率100%。
测试期间，该控制系统与调度自动化OPEN3000系统有机结合，利用电网模型和调度自动化（SCADA）系统，采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在电网与设备安全运行的前提下，以各节点电压合格、网调关口无功或功率因数为约束条件，从全网角度进行电压无功优化控制，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，实现电厂与变电站的协调控制、主变分接开关调节次数最少和电容器投切合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，并通过SCADA的遥控遥调功能经集控中心实现对变电站内电容器、电抗器和主变分接头的闭环控制。同时要求地区电网AVC系统具备和华北电网AVC系统进行上、下协调控制功能。
该控制系统实现了以下功能：
1.实现全网无功优化补偿
当华北电网内各级变电站电压处在合格范围内，控制本级电网内无功功率合理流动，实现无功功率就地分层平衡，提高功率因数。电容器组根据计算决策谁优先投入。
2.实现无功电压综合控制
当变电站10kV母线电压超上限时，先降低主变分接开关档位，如达不到要求，再切除电容器; 当变电站10kV母线电压超下限时，先投入电容器，达不到要求时，再提高主变分接开关档位，尽可能提高电容器投入利用率。
3.相对完善的报表功能
系统自动记录系统控制下有载开关、电容器开关每一次动作的执行时间、执行原因和执行结果，记录主变分接开关、无功补偿设备开关每年每月每日动作次数、监控人员登录及修改记录。系统还根据变电所负荷实际情况，提供了本变电站电容器单组或多组容量最优配置值。
二、系统应用
1.系统用户主界面：提供给用户的监视和操作界面（如图1所示）
图1 系统用户主界面：提供给用户的监视和操作界面
2.报表应用
报表应用分为报表和曲线两部分应用。其中，报表部分可以提供设备动作次数表（可以查询某一天或某一段时间内的设备动作次数，给用户提供设备检修的依据）、设备动作表（对每天设备动作都有详细的记录，用户可导入EXCEL表中作为记录）最佳配置（系统可以根据历史数据对变电所配置的电容器容量给出优化建议）、事件记录（记录每天人工解锁封锁的情况）、投运时间（记录电容器每天的投运情况）、异常封锁（记录设备每天操作异常封锁的情况）、220功率因数（记录220KV变电所功率因数的合格率）、10KV电压合格率（记录变电所每天的10KV电压合格率）等多项功能应用。
曲线图：可以查询某天，某个变电所的电压、有功、无功、和功率因数的曲线
三、省地协调系统建设
协调模式：
（1）网地协调侧控制模式
网地协调总体上采用“全局优化+双向交互”的技术路线。
从协调变量的选择上，根据现有的调度职能划分，采用网地之间的关口，即220kV主变高压侧无功功率（功率因数）作为协调变量。选择网地关口无功作为协调变量，更容易体现无功分层分区平衡的原则。地调侧的主要控制手段为电容电抗器及主变分接头，与关口无功之间的关系更加清晰，从策略制定和策略执行上都更加方便。
（2）本地控制模式
地调侧AVC系统主要采用 “全局优化+专家规则”的技术路线。
在地调AVC系统中，全局无功优化做为自动电压控制系统的最高层，担负着为系统提供全网优化方案的决策任务。它以全系统的经济运行为优化目标，综合考虑安全性指标，给出母线电压优化的设定参考值，供控制决策使用。因此地调AVC中包含了全网的无功优化计算，作为系统核心的决策模块。
因此，本项目结合地调AVC系统的实际情况，采用了“全局优化+专家规则”的技术路线，全局无功优化计算仅给出全网的优化控制方向，而具体的控制策略由专家规则来确定，当全局优化可用时，控制规则以全局无功优化给出的目标作为控制目标，在规则中考虑各种离散设备投切控制的规程和约束条件;当全局优化不可用时，控制规则以消除电压越限、关口功率因数合格为基本目标进行控制，同时可以以人工指定的默认运行曲线作为优化控制目标。采用这种方式既保证了全网优化控制、电网经济运行的目标的实现，同时也保证了系统的鲁棒性和可用性。由于地区电网具有辐射运行的特点，通过在地调AVC的控制规则中引入每个辐射电网区域内上下级控制的协调规则，可以有效地实现面向电网分区的变电站协调控制。
在实现地区电网内部的协调优化控制基础上，地调AVC系统能够响应和追随网调下发的关口无功协调控制指令。在地调AVC系统中，通过在控制目标中引入网地协调控制关口的功率因数合格的目标，可以实现地调AVC与网调AVC的协调控制。
（3）网地协调的总体控制模式如图2所示：
图2 网地协调的总体控制模式图
网地之间选择一些特征量作为上下级无功控制的协调变量，通过上级电网的无功优化，实时计算出下级电网中协调变量的最优设定值，该设定值通过调度数据网下发到下级电网调度机构，在下级电网的协调控制决策中，除了满足本级电网的控制目标外，还需要实时追随由上级电网给出的协调变量的最优设定值。