1 电厂直供电解铝网架构成

某工业园区已建成2×45万吨电解铝生产线，并配套建设6×350 MW火力发电机组，以发-变-线组模式升压后直接接入330 kV酒铝#1开关站，330 kV酒铝#1开关站是嘉北铝电网电源的汇集点，也是电解铝的供电电源点，是铝电网的枢纽站，再由酒铝#1开关站分别送至兴铝#3开关站和兴铝#4开关站，各带45万吨电解铝.建成2×45万吨电解铝生产线选用先进的SY500预焙阳极电解槽技术，包含两个电解系列，每个电解系列安装336台电解槽。兴铝#3开关站电解铝生产系统对应330 kV配电装置采用双母线双分段带母联接线系统，Ⅰ、Ⅱ段母线电源引自330 kV铁合金变电站，配出两台动力变压器和3台整流机组；Ⅲ、Ⅳ段母线电源引自酒铝#1开关站，配出6台整流机组，正常情况下Ⅰ、Ⅱ段母线和Ⅲ、Ⅳ段母线之间的分段开关处于断开状态。兴铝#4开关站电解铝生产系统对应330 kV配电装置采用双母线带母联接线系统，Ⅰ、Ⅱ段母线电源引自酒铝#1开关站，配出两台动力变压器和8台整流机组。

众所周知,电解铝用的负荷是用电集中、耗电量大、一旦投产一年8760小时连续稳定生产，如果全厂突然不能够尽快恢复供电将造成严重损失。因此，该工程为了确保电解铝这个特殊负荷供电可靠性，特别是尽量避免在负荷侧非停或者电源侧大机组非停造成的供电系统不稳定或者跨网，在直供电网架建设时充分考虑了联网的条件，即设置了联网接口，形成了具有与外网联网运行和电厂-电解铝点对点直供电孤网运行的复杂供电系统。

该工程为了即确保这个复杂供电系统能够最大限度的保证生产可靠还能保证供电网安全稳定运行，建设了一个具有同时调度并调整发电管理和负荷调整控制的局域电网调度控制中心。

由此一来，该工程形成了电厂电解铝直供电孤网运行和与电网联网运行的两种模式，两种运行方式并存且相互切换频繁。自身的无功电压特性在联网和孤网下呈现不同的控制特性。

工程在搭建局域电网调度控制中心供电系统控制逻辑模型时，针对点对点直供电独立电网运行是内部电气参数耦合密切特征，为了保证在电厂-电解铝点对点直供电孤网运行模式下电网的稳定运行，对电源侧及负荷侧进行各种故障场景状态下的动态模拟试验过程中，采用故障点逐渐加强严重程度，确定电网崩溃的边界条件。

联网/孤网可转换电网系统的AVC控制方法，其特征在于：根据开关通断信息确定电网中各元件连接关系和各元件带电状态，进行基于网络拓扑的实时动态分区；使用动态开关刀闸状态识别和局部拓扑技术进行高效的拓扑计算，来自动判断联网和孤网运行状态。

2 具有联网/直供电独立电网复杂电网的AVC控制技术

2.1 联网下联络线无功趋零控制技术

联网状态时，二级电压控制采用联络线无功趋零控制算法,算法控制函数为：

其中Qi为区域第i条联络线无功值，h和g分别为二级电压控制中的等式约束和不等式约束；u和x分别为二级电压控制中的状态变量和控制变量。

二级电压控制的约束条件为：

其中第一个不等式为电网内中枢、控制、关键等母线的电压约束，第二个不等式为变压器分接头变比约束，第三个不等式为机组等无功源的出力约束。

以铝铁一回和铁兴线为联络线，计算出联络线的无功潮流总加Qt，根据联络线无功的控制目标值Q0,将调整量按照功率因数原则分配到AVC可控的机组中，也就是给机组单次分配的最大无功调整量当联络线无功总加,满足Qo

微网在联网下是无限大电网的运行特性，传统的电压控制是三级电压控制[1].本控制方法实现了电厂电压控制器母线电压、单机无功、全厂无功控制等多种模式的统一建模，基于实时拓扑分析实现各种工况下电厂并列母线控制点自动识别与选择，保证控制的可靠性和灵活性。

图1 联网状态联络线无功趋零控制流程图

如图1可知其具体内容包括：联网下首先要保证母线电压约束，在电压约束下对区域联络线无功进行调整；联络线无功趋零控制在机组等功率因数原则下进行控制。其具体的控制策略见表1。

表1 联网状态联络线无功趋零控制策略总体状况情 况 描 述控制结果区域联络线无功交换大于(基值+死区(1MVar)),区域无功流出区域内中枢或控制母线电压越上限死区电厂机组的无功调整量应为负值;消除电压越限方向区域内中枢/控制母线电压正常;区域联络线无功交换值大于(基值+死区)电厂机组的无功调整量应为正值区域内中枢/控制母线电压正常;区域联络线无功交换值在基值死区之间电厂机组无功调整量为0区域联络线无功交换小于(基值-死区(1MVar)),区域无功流入区域内中枢或控制母线电压越下限死区电厂机组的无功调整量应为正值;消除电压越限方向区域内中枢/控制母线电压正常;区域联络线无功交换交换值小于(基值-死区)电厂机组的无功调整量应为负值区域内中枢/控制母线电压正常;区域联络线无功交换值在基值死区之间电厂机组无功调整量为0

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