變電站電壓無(wú)功功率控制原理及其定值整定

【摘要】隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的不斷完善，功能不斷強(qiáng)大，在監(jiān)控后臺(tái)利用綜合自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行變電站的局部電壓無(wú)功功率控制（VQC），已經(jīng)取代原來(lái)利用專(zhuān)門(mén)的硬件進(jìn)行電壓無(wú)功功率控制的專(zhuān)用型VQC裝置。本文介紹了監(jiān)控后臺(tái)機(jī)進(jìn)行VQC的基本原理，以及對(duì)運(yùn)行中的一些實(shí)際存在問(wèn)題進(jìn)行討論，并且探討了VQC定值整定的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】綜合自動(dòng)化；VQC；定值整定

The theory of voltage and reactive power control and

its value calculation in substation

LI Hai-ping

（Overhaul department of Panyu ，No.1 Power Transforming Regulation Department，

Guangzhou Power Supply Bureau Co.Ltd ， Panyu ，Guangdong 511400，）

Abstract：With the development of synthesized automation in substation ， and becoming more powerful ， to control the bus voltage and reactive power in monitor computer is taking the place of specialized hardware device that controlling them. In this article ， it introduces the basic theory of voltage and reactive power control （VQC） in monitor computer， and discusses some puzzled problem， moreover ， it also studies its value calculation.

Key words：synthesized automation ； VQC；value calculation

隨著無(wú)人值班變電站的不斷增加，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也在不斷完善，功能亦不斷強(qiáng)大。在監(jiān)控后臺(tái)機(jī)上利用變電站綜合自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)變電站的電壓無(wú)功功率控制（VQC），已經(jīng)成為監(jiān)控后臺(tái)的強(qiáng)大功能之一。在監(jiān)控后臺(tái)利用軟件進(jìn)行VQC，比起傳統(tǒng)利用專(zhuān)門(mén)硬件進(jìn)行電壓無(wú)功控制，具有節(jié)省投資，編程靈活，升級(jí)方便等優(yōu)點(diǎn)。下面簡(jiǎn)單介紹一下在監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行VQC的原理及VQC的邏輯原理。

1.VQC邏輯原理

變電站中一般有幾臺(tái)變壓器，VQC根據(jù)主變的運(yùn)行方式的不同選擇不同調(diào)節(jié)方式。對(duì)于兩繞組的變壓器，取高壓側(cè)的無(wú)功功率作為無(wú)功調(diào)節(jié)的依據(jù)，取低壓側(cè)電壓作為電壓調(diào)節(jié)的依據(jù)。電壓的調(diào)節(jié)主要靠調(diào)節(jié)主變的檔位來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)功功率的調(diào)節(jié)主要靠無(wú)功設(shè)備的投切來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.1 9區(qū)圖的定義

以U為縱坐標(biāo)，無(wú)功功率Q為橫坐標(biāo)，組成U-Q坐標(biāo)系，如圖1所示，

在第一象限中，將區(qū)域分為9個(gè)，分別從1～9編上號(hào)。只有系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)，即系統(tǒng)實(shí)時(shí)的電壓和無(wú)功功率值，落在Umin

1.2 9區(qū)圖的控制策略

1.2.1 VQC的調(diào)節(jié)方式

在主變高壓側(cè)電壓不變及輸入功率不變的程況下，主變分接頭上調(diào)，高壓側(cè)繞組匝數(shù)減少，主變低壓側(cè)電壓增大；反之，主變分接頭下調(diào)， 高壓側(cè)繞組匝數(shù)增加，主變低壓側(cè)電壓減小。

對(duì)于并聯(lián)電容器組，當(dāng)投入時(shí)，系統(tǒng)無(wú)功功率得到補(bǔ)償，無(wú)功功率減少，電壓升高；反之，退出后，系統(tǒng)無(wú)功功率增大，電壓降低。

1.2.2 9區(qū)圖的策略制定

9區(qū)圖定義的目的為方便制定出各個(gè)區(qū)域的U-Q控制策略。根據(jù)變電站的系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)在9區(qū)圖上的位置，從而制定相應(yīng)的控制策略。 現(xiàn)在簡(jiǎn)單分析一下各個(gè)區(qū)域的情況并歸納一下控制策略。如表1所示：

每個(gè)區(qū)的動(dòng)作策略并不一定能滿(mǎn)足使運(yùn)行點(diǎn)落在9區(qū)，在調(diào)節(jié)策略不能使電壓無(wú)功功率都合格的情況下，為避免電容器和主變分接頭的頻繁動(dòng)作，必須在兩者之間作取舍。要么VQC運(yùn)行在電壓優(yōu)先的方式下，在電壓和無(wú)功功率不能同時(shí)得到滿(mǎn)足的情況下，優(yōu)先滿(mǎn)足電壓要求；要么運(yùn)行在無(wú)功優(yōu)先方式下，優(yōu)先滿(mǎn)足功率因數(shù)要求。具體是電壓還是無(wú)功優(yōu)先，要充分考慮當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷情況及當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)運(yùn)行規(guī)程。

2.VQC的定值整定

各VQC軟件因廠家的實(shí)現(xiàn)方法不同而使得定值不盡相同。但是在VQC中若干定值是共通的，在此探討一下這些共通的定值的整定問(wèn)題，對(duì)于因不同的廠家各自獨(dú)有的定值要求，在此不作詳細(xì)的討論。

2.1 VQC的基本定值

2.1.1 Umax、Umin的整定

在9區(qū)圖中，有四個(gè)值決定9區(qū)圖的分布，它們分別是：Umax、Uimn、Qmax、Qmin。對(duì)于Umax、Umin的整定，可參照當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)運(yùn)行規(guī)程，設(shè)定合格電壓的上下限，例如對(duì)于廣州地區(qū)，根據(jù)廣州供電局《生產(chǎn)技術(shù)規(guī)章制度匯編》，10kV的合格電壓的范圍為10.0kV～10.7kV，因此Umax設(shè)定為10.7，Umin 設(shè)定為10.0，對(duì)于10kV因饋線長(zhǎng)網(wǎng)損較大的特殊情況，可將Umin適當(dāng)增大。

2.1.2 無(wú)功Qmax、Qmin的整定Qmax與Qmin的整定比較復(fù)雜，因?yàn)镼與負(fù)荷大小密切相關(guān)。對(duì)于Qmax、Qmin的整定，應(yīng)先根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)對(duì)于功率因數(shù)的運(yùn)行規(guī)定，確定COSΦmax及COSΦmin。例如對(duì)于廣州地區(qū)，根據(jù)廣州供電局有限公司《生產(chǎn)技術(shù)規(guī)章制度匯編》，COSΦmax為0.98，COSΦmin為0.9?，F(xiàn)假設(shè)對(duì)于一臺(tái)兩卷變壓器，容量為50000kVA?，F(xiàn)考慮該臺(tái)變壓器運(yùn)行在額定負(fù)荷的80%，情況下，則可得出Qmax及Qmin在80%的額定負(fù)荷條件下的值：

因?yàn)樨?fù)荷是變化的，因此Qmax與Qmin隨著不同的負(fù)荷變化而變化。因此VQC軟件一般都要求分時(shí)段執(zhí)行定值。所以可根據(jù)當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷變化規(guī)律，在不同的時(shí)段整定不同的Qmax與Qmin大小。

2.1.3 投退一組并聯(lián)電容器對(duì)電壓的變化率ΔU

確定投一組并聯(lián)電容器對(duì)母線電壓的影響，通常比較困難。因?yàn)闉樨?fù)荷受時(shí)間、季節(jié)的變化而不同，因此要精確整定是比較困難的?？梢岳镁C合自動(dòng)化系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定此定值。例如在一天中負(fù)荷的高峰期，通過(guò)觀察一組電容器投入后母線的變化來(lái)確定ΔU1，在負(fù)荷的低谷期，觀察一組電容器退出后母線的變化來(lái)確定ΔU2，將電壓的變化率ΔU整定在ΔU1～ΔU2之間。在實(shí)際的整定中，還應(yīng)該按時(shí)段觀察負(fù)荷的曲線，確定每個(gè)時(shí)段的ΔU1及ΔU2，取它們的平均值，從而確定各個(gè)時(shí)段的ΔU。

2.1.4 投一組并聯(lián)電容器對(duì)無(wú)功的變化率

對(duì)于一組并聯(lián)電容器，其出廠銘牌都會(huì)注明其容量，例如對(duì)于某電容器組，其參數(shù)為5010kVar，則其容量可直接作為投一組并聯(lián)電容器對(duì)無(wú)功的變化大小，例如對(duì)于上述電容，則其對(duì)無(wú)功的變化率為5010kVar。

3. 結(jié)束語(yǔ)

以上討論的是分散式的電壓無(wú)功控制方式，即在各個(gè)變電站中，自動(dòng)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭和自動(dòng)投切無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，以控制當(dāng)?shù)氐碾妷簾o(wú)功功率在合格的范圍內(nèi)。從整個(gè)電網(wǎng)的宏觀角度來(lái)看，此種方式缺乏潮流的大局觀，因此存在不可避免的局限性。為了實(shí)現(xiàn)全電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化控制，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，最好的無(wú)功控制方式為集中式控制，即調(diào)度中心對(duì)各個(gè)變電站的變壓器的分接頭和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的控制。集中式控制是電力調(diào)度控制發(fā)展的最高階段。對(duì)于集中式電壓無(wú)功控制的理論及算法，目前有不少的成果，如基于災(zāi)變遺傳算法的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化等。對(duì)于集中式控制的算法等問(wèn)題，仍有待進(jìn)一步的研究探討。