變電站電壓無功控制分析

王中明+許世潔+王麗麗+于海礁+于志勇+任東博+杜金財

摘 要：變電站電壓、無功功率控制方法和原理、電壓、無功功率自動控制裝置（VQC）、應(yīng)用程序的原則這五點為本篇文章的主要內(nèi)容。首先對變電站電壓和無功功率控制原理以及控制模式進(jìn)行說明。其次對幾種常用的控制策略和無功功率和電壓控制中人工智能技術(shù)作用的介紹。最后概括總結(jié)現(xiàn)如今或是將來中國的變電站電壓無功功率在受到控制時所遇到的麻煩。

關(guān)鍵詞：變電站；電壓無功；VQC

前言

電壓是決定電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個因素，除此之外他還決定著電能質(zhì)量的供電質(zhì)量和可靠性。電力設(shè)備的安全運行與電壓穩(wěn)定性能有很大的關(guān)系。對于電壓質(zhì)量來說能夠產(chǎn)生影響的因素是無功，而對無功功率的平衡的保持則是電壓質(zhì)量能夠得到完成的重要條件，為了使這一要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要求系統(tǒng)中無功電源所供應(yīng)的無功功率（其等于系統(tǒng)中無功負(fù)荷與無功損耗之和），也就是使電力系統(tǒng)在任一時間和任一負(fù)荷時的無功總出力（含無功補償）與無功總負(fù)荷（含無功總損耗）保持平衡。

1、電壓無功控制

無功功率自動控制裝置是電壓在我國的絕大部分中對變電站的無功控制方式中最重要的方式。對一部分存在于變電器中的電壓以和他所需要的無功補償?shù)淖詣诱{(diào)節(jié)，在有載變壓器和并聯(lián)電容補償器共同的作用下進(jìn)行調(diào)解，這一方法的工作原理為電壓無功控制方式。這一方法不僅僅能夠使進(jìn)線功率和1能有最大程度的接近，還能夠使側(cè)母線的電壓大小在可有的能力范圍內(nèi)得到高效率的實施和完成。

電壓無功控制有兩功能，其中一個是維持變電站設(shè)備的電壓能夠相對性的維持穩(wěn)定和保持其無功的相對平衡，另一個是使對變壓器與電容器的調(diào)節(jié)頻率幅度呈大幅度的降低。能夠使電壓的穩(wěn)定受到一定性的傷害的原因，為變壓器或開關(guān)接頭很多次的在變壓器與電容器的平常日的工作運行中很多次的被開啟和閉合從而造成一定的使用故障從而使設(shè)備不能夠進(jìn)行正常的工作。所以，要合理的使用有載調(diào)壓變壓器與并聯(lián)補償電容器的分接頭或者開關(guān)的次數(shù)，同時操作人員對于其控制必須要嚴(yán)格，并且在實際的變電站工作中對他們的使用次數(shù)進(jìn)行記錄。為了讓設(shè)備的具有長長的使用壽命以及更加穩(wěn)定的使用性能，我們應(yīng)該使用對我們最合適的控制的方法，當(dāng)然這一方法不僅僅只有這兩點優(yōu)點他還能夠降低出現(xiàn)在電容器組的使用溫度，和對于長時間使用的降低變壓器或電容器的開關(guān)的次數(shù)進(jìn)行減少。

2、對于控制電壓的方法以及所需原則

以下內(nèi)容是對長期一直在變電站工作的電力技術(shù)人員，根據(jù)他們平時工作積累的一些實施效果極其好的相關(guān)的實踐經(jīng)驗，和他們的一些電力專業(yè)知識從而能夠得到良好的控制電壓的方法，在此基礎(chǔ)上還表明出了我們應(yīng)該遵從的一些關(guān)于當(dāng)控制電壓時應(yīng)當(dāng)?shù)囊恍┫嚓P(guān)的基本原則。當(dāng)然這些內(nèi)容只是提供給大家一起來參考的。

2.1實施方法之控制電壓

變壓器或電容器的進(jìn)行分接頭的使用方式是變電站的電壓與無功能夠有效控制的主要方法。換種方式說就是為了能夠使變壓器的分接頭和投切電容器組能夠有效并且具有合理化的調(diào)節(jié)，同時這種方法也可以讓無功潮流達(dá)到正常平衡的水平，從而能夠有十分穩(wěn)定的和高質(zhì)量的供電電壓的變電站。電壓和無功存在的影響有：對于調(diào)節(jié)分接頭來說，上調(diào)分接頭電壓和無功上升，下調(diào)分接頭電壓和無功下降。投切電容器來說，投入電容器無功下降，而電壓則相反，上升，切除電容器無功上升，而電壓則相反，下降。

2.2調(diào)控電壓無功的原則

為了使電壓無功效果得到有效的調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生一些十分基本并且簡單的原則應(yīng)用于有效的控制變電站電壓無功控制。為了避免因操作失誤而產(chǎn)生一些無法承擔(dān)的責(zé)任或者說一些危險，我們應(yīng)該實施一些方法，當(dāng)然這些方法要在基本原則為調(diào)節(jié)電壓無功的基礎(chǔ)上實施。

第一點，為了能夠有效的調(diào)控?zé)o功時的電壓，為了讓我們對調(diào)控的掌握更加嫻熟和有效，我們需要對本變電站的電壓調(diào)控值的范圍進(jìn)行全方面的掌握，從而對變電站的電壓能夠承擔(dān)的范圍（最大值和最小值）進(jìn)行掌握。當(dāng)變電站運行在220KV中時，110KV為母線，106.7～117.7KV是其電壓允許偏差值的范圍； 10KV為母線時，10.0～10.7KV是變電站在220KV和110K之間的電壓值的上下浮動的所具有的必須范圍。

第二代，按照投退管理的原則來調(diào)控管理補償電容器，使各電壓等級母線電壓能夠在所能承受的誤差范圍內(nèi)，不僅要管理好作為主要實施目標(biāo)的無功功率就地平衡，還要確定電壓能夠在其能夠承受的誤差范圍內(nèi)得以提高，所以經(jīng)主使無功功率變高壓側(cè)從而向電網(wǎng)倒送這一現(xiàn)象是不允許出現(xiàn)的。按照正常情況來說：對于投入電容器來說，以上所說的組峰期為（7：00--23：00），但是退出電容器組的分組則是谷期（23：00--次日7：00）。

3、電壓無功自動控制裝置

消耗變電站值班人員的精力，增加值班人員的工作負(fù)擔(dān)，增大值班人員的工作量，對電壓無功不能有效的控制，這些都是以前的變電站的人工以他們十分陳舊并不符合現(xiàn)在方法的方式進(jìn)行的電壓無功調(diào)控的一系列的缺點。這一缺陷的出現(xiàn)是因為對于調(diào)控來說主要占的一個原因是人工調(diào)節(jié)，所以說，不具有十分合理的調(diào)控和變電站的不能具有穩(wěn)定的電力供應(yīng)，大多是是因為值班人員具有錯誤的判斷或者是操作。而現(xiàn)如今難以使得人工操控電壓無功得到實現(xiàn)，是因為大家都具有高質(zhì)量的供電要求，使得絕大部分的變電站都是采用的無人值班變電站。

電壓無功自動調(diào)控裝置（VQC）是現(xiàn)如今我國因科學(xué)的發(fā)展使得變電站采用的最多的調(diào)控裝置，這一自動控制裝置有兩大優(yōu)點，分別為符合現(xiàn)代變電站電壓控制和最佳控制電壓無功的完成。對于完整范圍的電壓無功，VQC可以根據(jù)系統(tǒng)的運行方式和工況以及具體要求作出相應(yīng)最完美的措施，其工作具體為一次接線方式，運行模式，自動識別系統(tǒng)。除此之外，含有多種多樣的閉鎖功能的VQC不僅僅能夠使得系統(tǒng)安全的運行得到保證，還能讓用戶自由的閉鎖信號并能夠自由的配置相關(guān)遙信。當(dāng)然，用戶可以自行定義道德對電容器組的投切自由的進(jìn)行投切順序。

4、實施方法之VQC的控制

控制策略被VQC劃分為各不相同的區(qū)域（每個區(qū)域內(nèi)的控制策略不相近同），其中VQC是根據(jù)低壓側(cè)電壓和無功（或功率因數(shù)）的越限情況進(jìn)行劃分的。電容器優(yōu)先模式是除了常規(guī)控制模式經(jīng)常使用的方式，VQC一般在實施調(diào)節(jié)策略之前要根據(jù)所給予的結(jié)果之參數(shù)預(yù)測，比如說后臺VQC會對動作策略或不動作進(jìn)行調(diào)整，低壓側(cè)無功/功率因數(shù)越限、低壓側(cè)電壓越限出現(xiàn)在調(diào)整之后。

4.1下調(diào)分接頭，并且分接頭不可調(diào)則切除電容器，出現(xiàn)于，電壓越上限，無功越上限/功率因數(shù)越下限。當(dāng)電壓正常，無功越上限/功率因數(shù)越下限時：

4.2電壓未接近上限進(jìn)行投入電容器，無電容器可投就僅僅只能進(jìn)行不動作；電壓接近上限有可投的電容器就要進(jìn)行下調(diào)分接頭，否則反之不動作，出現(xiàn)于，當(dāng)電壓正常，無功越上限/功率因數(shù)越下限的情況。

4.3投入電容器并且投電容器能夠?qū)е聼o功/功率因數(shù)反方向越限或者是無電容器可投就要上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)那么就要強投電容器，出現(xiàn)于，電壓越下限，無功越上限/功率因數(shù)越下限。

4.4上調(diào)分接頭那么分接頭不可調(diào)就要投入電容器當(dāng)電壓越下限，出現(xiàn)于，無功越下限/功率因數(shù)越上限時。

4.5電壓未接近下限就要切除電容器，若無電容器可切那么就不動作；電壓接近下限就應(yīng)該有可切的電容器的話就上調(diào)分接頭不然的話就不動作，出現(xiàn)于，電壓正常，無功越下限/功率因數(shù)越上限。

4.6中壓側(cè)越上限那么就要下調(diào)分接頭；中壓側(cè)越下限那么就要上調(diào)分接頭；中壓側(cè)電壓正常那么就不需要動作，出現(xiàn)于，電壓正常，無功正常/功率因數(shù)正常。

5、結(jié)語

電壓無功自動調(diào)控裝置對變電站的電壓質(zhì)量有著巨大的好處，除此之外，他對電網(wǎng)無功潮流有著很大的作用和經(jīng)濟并且合理的使用電網(wǎng)，而這一現(xiàn)象則是體現(xiàn)了變電站的穩(wěn)定電力供應(yīng)之電壓無功對其控制所存在的意義。為了讓雖然廣泛使用但并不完善的VQC的現(xiàn)代電網(wǎng)的經(jīng)濟運行得到保證，最新科技成果需要技術(shù)人員不斷的利用和改進(jìn)。