變電站無功電壓控制（VQC）實(shí)現(xiàn)方式及應(yīng)考慮的一些問題分析

雍少華

（中衛(wèi)市供電局 寧夏 中衛(wèi) 755000）

0 引言

但隨著我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，無功電壓?jiǎn)栴}也日益凸現(xiàn)出來。第一，電壓質(zhì)量方面。隨著電力供需矛盾的緩和、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求越來越高，同時(shí)負(fù)荷峰谷差的不斷增大，也給無功電壓控制帶來了新的要求和困難。第二，電壓安全方面。國(guó)外幾次大的電壓崩潰事故使電壓穩(wěn)定性問題受到了廣泛的重視，隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，受端系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，負(fù)荷容量不斷集中，遠(yuǎn)方電源供電比重逐步增大，出現(xiàn)電壓崩潰并發(fā)展為全網(wǎng)性事故的可能性也正日益加大。第三，隨著電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的深入開展，各電力公司將更注重電力運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益，而良好的無功電壓管理是降低網(wǎng)損、提高設(shè)備運(yùn)行效率、減少設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用的重要手段。因此，無功電壓控制的研究是現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)劃和系統(tǒng)運(yùn)行所面臨的重要課題，是電力系統(tǒng)運(yùn)行亟待解決的一個(gè)問題。

1 變電站無功電壓控制（VQC）實(shí)現(xiàn)方式

1.1 后臺(tái)機(jī)軟件VQC

后臺(tái)軟件式VQC是通過變電站內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所獲取的模擬量、開關(guān)量、閉鎖信號(hào)、保護(hù)信號(hào)，由電壓無功控制功能軟件進(jìn)行分析和計(jì)算，最后再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制執(zhí)行命令。它是將VQC功能嵌入監(jiān)控軟件中，使VQC和監(jiān)控功能一體化。它的優(yōu)點(diǎn)是不必增加任何設(shè)備，只需一套與監(jiān)控裝置相配套的軟件就能實(shí)現(xiàn)VQC功能，利用監(jiān)控裝置顯示運(yùn)行方式，自適應(yīng)跟蹤調(diào)整，遠(yuǎn)方調(diào)度RTU功能的投切和控制方式的選定十分方便。對(duì)已進(jìn)行四遙改造的常規(guī)變電站，只需在就地增加一個(gè)調(diào)度端、一條通信線路、一臺(tái)工控機(jī)和后臺(tái)軟件就能實(shí)現(xiàn)VQC功能和就地監(jiān)控功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面可以作為模擬屏使用，不占用屏位。另外使用后臺(tái)軟件式VQC，版本升級(jí)比較容易，運(yùn)行策略可以根據(jù)變電所實(shí)際情況隨意更改（包括修改閉鎖條件）。

1.2 網(wǎng)絡(luò) VQC

網(wǎng)絡(luò)VQC采用單獨(dú)的CPU裝置，但其I/O設(shè)備仍由網(wǎng)絡(luò)借助于自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其本身不帶I/O系統(tǒng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是毋需單獨(dú)敷設(shè)電纜，減少了工作量；并且動(dòng)作不完全依賴于自動(dòng)化系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)，能獨(dú)立采取模擬量進(jìn)行判斷，所以動(dòng)作速度相對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)方式要快一些。其缺點(diǎn)是整個(gè)VQC的可靠性還取決于網(wǎng)絡(luò)通信、I/O和VQC主機(jī)的運(yùn)行狀況，其閉鎖量、動(dòng)作出口還是受后臺(tái)機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)的限制。

1.3 自帶輸入/輸出（I/O）系統(tǒng) VQC

自帶輸入/輸出系統(tǒng)VQC不依賴于其它裝置，數(shù)據(jù)采集和控制輸出都是自身功能的一部份，集I/O系統(tǒng)和計(jì)算判斷于一身。它直接通過二次電纜獲取所需的模擬信號(hào)、開關(guān)狀態(tài)量，進(jìn)行分析、計(jì)算及判斷，在電壓越出設(shè)置的預(yù)警區(qū)時(shí)，依據(jù)一定規(guī)則能快速對(duì)控制設(shè)備發(fā)出控制量。它的優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)變電站各種運(yùn)行方式，自適應(yīng)跟蹤調(diào)整，不需要借助于網(wǎng)絡(luò)或其它裝置工作，不受自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定限制；它的弊病在于需要增加復(fù)雜二次回路，特別是控制設(shè)備的閉鎖回路，有些保護(hù)、一次設(shè)備提供信號(hào)接點(diǎn)不多，往往需外擴(kuò)信號(hào)接點(diǎn)，增加設(shè)備、降低可靠性。而且該設(shè)備閉鎖原因查找麻煩、不直觀，給日常運(yùn)行維護(hù)帶來困難，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度來看，需增加一套設(shè)備、占用一個(gè)屏位，還得增加二次電纜。

隨著計(jì)算機(jī)、通信、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)不斷完善和提高，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控部分的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性也逐步提高，信息上送和命令下達(dá)速度增快，采樣精度提高，這些都對(duì)后臺(tái)軟件式VQC的實(shí)時(shí)性、實(shí)用性和可靠性提供了保證；并且后臺(tái)軟件VQC經(jīng)過近幾年的使用和摸索，運(yùn)行軟件已經(jīng)逐漸成熟。因此，后臺(tái)軟件VQC作為一種簡(jiǎn)單、有效的電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，應(yīng)該成為今后變電站無功電壓控制實(shí)現(xiàn)方式的首選。

但是無功電壓控制實(shí)現(xiàn)方式的選擇應(yīng)該針對(duì)于不同自動(dòng)化水平的變電站，采取不同的方式。對(duì)于新建的變電站，由于目前采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)備較先進(jìn)、精干，在能保證反應(yīng)速度、動(dòng)作速度的前提下，選用后臺(tái)機(jī)軟件方式或由與網(wǎng)絡(luò)相連的專門方式比較合適；對(duì)于一些擴(kuò)建的和無人值班改造的老變電站，采用帶輸入/輸出系統(tǒng)的綜合控制系統(tǒng)較合適，一是它可靠，二是老變電站也無后臺(tái)機(jī)等現(xiàn)代化的自動(dòng)化設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)，由老設(shè)備改造接入無功電壓控制設(shè)備容易。

2 變電站無功電壓控制應(yīng)考慮的一些問題

2.1 變電站無功電壓控制策略問題

控制策略是VQC調(diào)節(jié)的基本準(zhǔn)則。合理的控制策略應(yīng)是VQC實(shí)際投運(yùn)的基本要求之一?，F(xiàn)有的控制策略主要存在以下幾個(gè)問題：一是忽略了電壓、無功和負(fù)荷變化間的關(guān)系以及負(fù)荷的影響，割裂了電壓調(diào)節(jié)與無功補(bǔ)償?shù)挠袡C(jī)聯(lián)系，在實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致一些不合理的動(dòng)作方式，引起自動(dòng)控制裝置的頻繁動(dòng)作，降低了開關(guān)設(shè)備的使用壽命。二是目前調(diào)節(jié)裝置的控制策略大都是以本站局部最優(yōu)為控制目標(biāo)的，沒有考慮對(duì)其它站的影響，也不可能從全局網(wǎng)損最小的角度出發(fā)進(jìn)行控制。對(duì)其改進(jìn)要求的重點(diǎn)在于減少變壓器有載調(diào)壓分接頭的調(diào)整次數(shù)，并與改善峰谷時(shí)段的功率因數(shù)有機(jī)的結(jié)合起來。此外，作為一種成熟產(chǎn)品，VQC應(yīng)能滿足用戶的特殊要求，如無有載調(diào)壓變電站的單一電容器投切，無補(bǔ)償電容器組變電站的單一變壓器有載調(diào)壓等情況。

2.2 變電站無功電壓控制閉鎖問題

VQC的閉鎖是指VQC在變電站異?；蛳到y(tǒng)異常情況下，能及時(shí)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)。閉鎖問題是VQC能否投運(yùn)的最大問題。如果VQC沒有完善的閉鎖系統(tǒng)或閉鎖速度達(dá)不到運(yùn)行要求，就會(huì)對(duì)變電站的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅。這就要求VQC具有完善的閉鎖系統(tǒng)，一旦閉鎖條件產(chǎn)生，VQC應(yīng)能立即響應(yīng)。VQC在閉鎖方面存在的主要問題有：（1）閉鎖條件不夠全面；（2）閉鎖限值設(shè)置不合理；（3）閉鎖速度不夠。VQC應(yīng)考慮的主要閉鎖要求有：主變保護(hù)動(dòng)作、電容器保護(hù)動(dòng)作、PT斷線、系統(tǒng)電壓異常、主變并列運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)檔、裝置故障、電容器開關(guān)或主變分接開關(guān)日動(dòng)作次數(shù)達(dá)到最大值、目標(biāo)對(duì)象拒動(dòng)、主變滑檔等。

2.3 變電站無功電壓控制人機(jī)界面問題

VQC的人機(jī)界面是顯示本站運(yùn)行狀態(tài)和閉鎖情況的有效途徑，并能在線靈活的整定有關(guān)參數(shù)。人機(jī)界面的問題是VQC能否正常工作的關(guān)鍵。目前人機(jī)界面存在的主要問題有：（1）參數(shù)設(shè)置不夠方便，對(duì)用戶開放的參數(shù)不夠充分和全面；（2）部分閉鎖條件隱藏在程序里面，而沒有在人機(jī)界面中反映出來；（3）VQC動(dòng)作記錄不夠全面等。

2.4 運(yùn)行方式問題

變電站的運(yùn)行方式不是固定不變的，會(huì)隨著負(fù)荷變化，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的改變而作相應(yīng)的變化。尤其是現(xiàn)在城網(wǎng)變電站的主接線種類繁多，較以往的主接線有很大的變化。由于受裝置本身的資源限制，采樣不夠全面，導(dǎo)致現(xiàn)有VQC對(duì)新的變電站運(yùn)行方式不能正確反映。為此，對(duì)不同變電站應(yīng)采取相應(yīng)的特殊處理。

3 結(jié)束語

對(duì)于聯(lián)系電網(wǎng)和用戶的變電站來說，保證變電站用戶端的電壓水平接近額定值，對(duì)提高全網(wǎng)電壓質(zhì)量有著重要意義,因此變電站無功電壓控制成為保障電壓質(zhì)量和無功平衡、提高電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性必不可少的措施。

［1］韓禎祥.電力系統(tǒng)自動(dòng)控制[M].水利電力出版社，1995.

［2］馬維新.電力系統(tǒng)電壓[M].中國(guó)電力出版社，1998.