變電站電壓無功綜合控制裝置在電網(wǎng)中的應用

【摘 要】電壓無功綜合控制是電網(wǎng)發(fā)展和運行的需要，變電站安裝運行VQC裝置（硬件或軟件）是必要和可行的，本文主要對VQC的調(diào)壓原理、使用效果及其存在問題進行探討。

【關(guān)鍵詞】變電站；電壓無功控制；調(diào)壓

0 引言

電壓是電能質(zhì)量的主要指標，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運行具有重大的影響。無功是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素。電壓無功的控制與管理是變電站擔負的重要任務(wù)。目前變電站的電壓無功自動控制裝置（VQC）應用已較為廣泛，利用VQC來實現(xiàn)電壓與無功的自動調(diào)節(jié)已成為加強電壓和無功管理，實現(xiàn)安全調(diào)度和經(jīng)濟調(diào)度的重要手段。電壓的穩(wěn)定對于保證國民經(jīng)濟的生產(chǎn)，延長生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命有著重要的意義，而降低網(wǎng)損、經(jīng)濟供電又是每一個供電部門的工作重點。因此，變電站隨著負荷的波動對其電壓與無功調(diào)節(jié)需求往往很頻繁，如果由人進行調(diào)節(jié)干預，一方面增加值班員的負擔，另一方面靠人去判斷操作很難做到調(diào)節(jié)的合理性。近年來，隨著變電站的綜合自動化能力的提高，系統(tǒng)的采樣精度與信號響應速度均有很大的改善，各種方式接入的信號范圍較以往的系統(tǒng)有很大的擴展，因此在現(xiàn)有的當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)中，用軟件模塊的控制來實現(xiàn)電壓與無功的自動調(diào)節(jié)在理論上所需的條件已經(jīng)具備。VQC是具有電壓無功綜合控制功能裝置的簡稱。隨著電網(wǎng)的發(fā)展和VQC技術(shù)產(chǎn)品的成熟，電壓無功綜合控制裝置（硬件或軟件）的應用越來越廣泛，它對保證電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟運行等發(fā)揮了較大作用。VQC（硬件或軟件）發(fā)展到今天，已進入成熟、實用階段。本文主要對VQC裝置在電網(wǎng)中的使用進行探討。

1 VQC裝置調(diào)壓原理

對于變電站來講，為了使電壓與無功達到所需的值，通常采用改變主變分接頭檔位和投切電容器組來改變系統(tǒng)的電壓和無功。分接頭的變化不僅對電壓有影響，而且對無功也有一定的影響，同樣，電容器組的投切對無功影響的同時也對電壓有著一定的影響。在很多地方的供電系統(tǒng)中，不是考慮無功而是考慮功率因數(shù)作為調(diào)節(jié)依據(jù)。實際上，可以根據(jù)當時的有功功率換算出無功的控制范圍，在處理原理上本質(zhì)是一樣的，只不過無功的上下限范圍始終是動態(tài)變化的范圍。在實際應用中，主變分節(jié)頭調(diào)節(jié)主要用于電壓的調(diào)節(jié)，電容器的投切主要用于無功的調(diào)節(jié)同時也用于電壓的調(diào)節(jié)。以滿足電網(wǎng)無功功率供需平衡，達到改善供電電壓質(zhì)量，減少電能損耗的目的。

2 VQC裝置運行整定原則

隨著運行經(jīng)驗的積累，我們對VQC裝置的認識及對其功能需要日趨成熟并漸趨一致。事實上，各地電網(wǎng)對VQC的運行要求和整定方式基本相似，VQC運行整定的原則總概括為：各站點根據(jù)負荷變化規(guī)律合理、適時按原則地調(diào)整主變分接頭檔位及投退電容器組（電抗器組），以確保母線的電壓質(zhì)量和無功就地平衡。具體可總結(jié)為：

（1）優(yōu)先保證電壓質(zhì)量合格。110kV變電站必須保證10kV母線電壓合格；220kV變電站在保證110kV母線電壓合格的同時，盡量兼顧10kV母線電壓合格。有的地區(qū)因大多數(shù)110kV變電站都實現(xiàn)有載調(diào)壓，所以其220kV變電站仍以保證10kV母線電壓合格為主，盡量兼顧110kV母線電壓合格。

（2）無功考核（控制參考）點在變壓器高壓側(cè)，在保證電壓質(zhì)量合格的前提下，無功就地平衡也就是主變變高側(cè)無功功率越接近于零越好。一般要求：110kV側(cè)的瞬時功率因數(shù)cosΦ≥0.95～0.98 220kV側(cè)的瞬時功率因數(shù)cosΦ≥0.95～0.98。

（3）詳細整定應按照站內(nèi)主結(jié)線運行方式、負荷率及負荷曲線，以及分接頭開關(guān)和無功投退開關(guān)運行情況等因素，用九域圖控制原理進行具體參數(shù)的設(shè)定和確定保護、閉鎖條件。如果要實現(xiàn)對變壓器各側(cè)電壓無功的調(diào)控，則現(xiàn)有VQC的控制原理及功能必須作出較大修改，例如除本站點控制條件更為復雜之外，還須考慮對各站點進行聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)調(diào)等措施；此外，要實現(xiàn)這些功能還須要進一步完善電網(wǎng)電壓無功的調(diào)控手段，如配備足夠、可調(diào)的無功電源（分組合理的電容器組和電抗器組，以及可調(diào)控無功出力的火力及水力機組等等），所以電網(wǎng)各級的總體電壓無功綜合優(yōu)化控制的實現(xiàn)應該是下一步的目標，而在此之前還要花相當?shù)臅r間去做大量的準備工作。

3 VQC的使用效果

VQC的應用，對保證電網(wǎng)良好的電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟運行等方面發(fā)揮了較大的作用。和傳統(tǒng)的調(diào)壓方式（如使用VC-100自動調(diào)壓器裝置調(diào)節(jié)主變分接頭檔位進行調(diào)壓）相比，VQC具有以下明顯優(yōu)點：

（1）電壓超出合格范圍時，得到及時調(diào)整，并能按需要進行“逆調(diào)壓”，達到降損節(jié)能的目的；

（2）平衡無功。接受入或送出系統(tǒng)無功功率情況及時投入或退出，使無功潮流合理；

（3）優(yōu)化電壓無功控制。能自動綜合比較電壓和無功量，采取最優(yōu)的電壓調(diào)整和無功投退方案；

（4）大大減小了運行人員日常調(diào)整電壓、投切電容器組的工作量。

相對而言，電網(wǎng)中硬件VQC產(chǎn)品的應用數(shù)量比軟件VQC多，造成這一結(jié)果的主要原因是：

（1）早期RTU產(chǎn)品沒有考慮VQC功能擴展問題，現(xiàn)在也難以改造；現(xiàn)有設(shè)備中只有GR-90型RTU或綜合自動化系統(tǒng)能實現(xiàn)VQC功能擴展。

（2）某些RTU或綜合自動化系統(tǒng)供應商過去未足夠重視對VQC功能擴展，受使用經(jīng)驗限制，其提供的初期產(chǎn)品功能和服務(wù)未能令人滿意。

需要指出的是，從實現(xiàn)電壓無功綜合自動控制的目標來說，硬件和軟件VQC在用途上不存在區(qū)別。

4 VQC裝置應用中存在的問題

電氣產(chǎn)品在電網(wǎng)的應用過程中都有相似經(jīng)歷，VQC產(chǎn)品在電網(wǎng)的應用也有一個不斷成熟和更新?lián)Q代的過程，這一過程，也是不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程，主要問題包括：

4.1 設(shè)備硬件問題

（1）有些產(chǎn)品元器件質(zhì)量不穩(wěn)定，故障率較高，抗干擾性差；如調(diào)檔板經(jīng)常損壞、采樣輸入及時鐘系統(tǒng)誤差較大等；

（2）外圍設(shè)備如變送器誤差大，早期電容器組投退操作機構(gòu)及變壓器調(diào)壓分接頭操作機構(gòu)在動作次數(shù)多時有誤動或拒動現(xiàn)象。

4.2 設(shè)備功能問題

（1）個別產(chǎn)品對復雜運行方式的適應性差，有些未能實現(xiàn)真正的電壓無功綜合調(diào)節(jié)；（2）部分產(chǎn)品人機界面、保護鎖閉（如調(diào)壓分接頭操作機構(gòu)防滑連動、防電容器組投退操作機構(gòu)拒動）功能較差。

4.3 設(shè)備運行管理問題

VQC應用初期，由于生產(chǎn)安裝單位與運行維護單位之間技術(shù)交底不足，新設(shè)備缺乏運行經(jīng)驗，曾出現(xiàn)了一些誤認為裝置故障的不正常運行現(xiàn)象，增加了不少維護工作。隨著科技的發(fā)展，工藝技術(shù)及運行管理工作的不斷完善，產(chǎn)品設(shè)計制造和應用管理水平的不斷提高，VQC功能亦將會得到很大的提高。

5 結(jié)束語

電壓無功綜合控制是電網(wǎng)發(fā)展和運行的需要，它對保證電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟運行等發(fā)揮了較大作用，變電站安裝運行VQC裝置（硬件或軟件）是必要和可行的。從技術(shù)發(fā)展趨勢看，應該鼓勵使用RTU或綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)VQC功能擴展，提高現(xiàn)有設(shè)備利用率，節(jié)約資源，減少管理環(huán)節(jié)和設(shè)備維護，降低故障率；督促RTU或綜合自動化系統(tǒng)供應商實現(xiàn)VQC功能擴展，完善保護、閉鎖等相關(guān)功能，進一步完善VQC功能，使之更切合電網(wǎng)運行的需要。

【參考文獻】

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[2]電能質(zhì)量技術(shù)叢書 第二分冊 電力系統(tǒng)電壓[M].中國電力出版社.

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