电力系统无功电压调控的失配机理与协调优化

随着我国电力系统互联的深入发展和高速膨胀、大容量超高压交直流输电的应用以及分布式电源比重的提高，导致多级电网之间无功耦合的高度复杂性，各区域间的电气联络日益复杂，电磁环网运行越来越普遍，对电网电压水平的控制已不能仅仅局限于本区域本电压等级内的范围，需要从多级电网内外调控手段的相互配合角度来指导大电网的无功电压控制。目前多级大电网无功电压调控问题的解决需要以自动电压控制系统(automaticvoltagecontrol，AVC)为依托，统一运行信息的来源与采集，处理厂/站信息的使用，实现对电网中离散与连续设备的控制以及不同层、级电网之间的调控配合。调控配合问题的核心是如何解决存在差异的调控目标之间、调控需求与调控能力之间的配合问题，其主要体现在以下几个方面：1）区域无功资源与负荷需求的配合；2）区域自动调控策略与负荷时间特性的配合；3）区域无功资源与自动调控系统间的配合；4）区域内自动调控系统间的配合；5）上下级电网间的调控配合。从调控特性上看，调控配合可总结为空间、时间与目标3个维度上的配合。省级电网和地区电网作为我国分级调度体制中*重要的两级电网，其上下层级间的调控配合即省地间调控配合问题是多级大电网无功电压调控配合问题的核心。在目前的无功电压管理中，省级电网调度(简称“省调”)定期下发各主要220kV变电站的主变功率因数与高压侧母线电压运行范围，供地区电网调度(简称“地调”)执行与考核，省地级AVC系统的逐步推广运用为实现实时考核提供了运行基础。AVC的调控模式包括区域优化控制与就地校正控制：区域优化控制主要考核地区主导电压节点，一般基于无功优化进行调控目标的确定，这种控制模式无法体现省地级电网的分级调度体制特点，其实现效果往往与优化结果有差距；就地校正控制通过九区图及其改进区图进行变电站本站的无功电压调控，通常以变电站的低压侧电压和高压侧无功为控制对象，对本站独立调控，无法兼顾对相邻站点与上层电网的调控影响，可能造成相互间调控效果的劣化。在大电网无功耦合逐步加深、调控相互影响逐渐增强的情形下，省地级AVC系统的调控方式与策略需要充分考虑省级电网与地区电网调控能力与调控目标的差异性，实现省级电网与地区电网间的调控配合，驱动有调控能力的一方在配合过程中为双方调控目标的实现与调控需求的满足做出更多的贡献。本文首先介绍在互联大电网的背景下，电力系统的无功电压调控出现新的配合问题，分析总结配合问题的性质，在此基础上对电压调控失配问题进行机理分析，并以大方式下的省地电压调控失配为例提出解决的思路与策略。