變電站電壓無功控制的方法和調(diào)控

摘要：電壓、無功綜合控制是變電站綜合自動化的一個重要研究方向。本文以電力系統(tǒng)調(diào)壓措施、調(diào)壓措施合理選用及控制方法、微機電壓、無功綜合控制裝置等方面進行分析討論。

關(guān)鍵詞：變電站 電壓 無功 綜合控制

改革開放以來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展。傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。因此變電站綜合自動化技術(shù)在電力行業(yè)引起了越來越多的重視，并逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)就以變電站綜合自動化電壓、無功控制子系統(tǒng)進行討論分析。變電站綜合自動化系統(tǒng)，必須具備保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動控制功能。電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標。因此，電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動化的一個重要研究方向。

一、電力系統(tǒng)調(diào)壓的措施

1.利用發(fā)電機調(diào)壓

發(fā)電機的端電壓可以通過改變發(fā)電機勵磁電流的辦法進行調(diào)整，這是一種經(jīng)濟，簡單的調(diào)壓方式。在負荷增大時，電網(wǎng)的電壓損耗增加，用戶端電壓降低，這時增加發(fā)電機勵磁電流，提高發(fā)電機的端電壓；在負荷減小時，電力網(wǎng)的電壓損耗減少，用戶端電壓升高，這時減少發(fā)電機勵磁電流，降低發(fā)電機的端電壓。按規(guī)定，發(fā)電機運行電壓的變化范圍在發(fā)電機額定電壓的-5%～+5%以內(nèi)。

2.改變變壓器變比調(diào)壓

改變變壓器的變比可以升高或降低變壓器次級繞組的電壓。為了實現(xiàn)調(diào)壓，在變壓器的高壓繞組上設(shè)有若干分接頭以供選擇。變壓器的低壓繞組不設(shè)分接頭。變壓器選擇不同的分接頭時，原、副方繞組的匝數(shù)比不同，從而使變壓器變比不同。因此，合理地選擇變壓器分接頭，可以調(diào)整電壓。

3.利用無功功率補償調(diào)壓

改變變壓器分接頭調(diào)壓雖然是一種簡單而經(jīng)濟的調(diào)壓手段，但改變分接頭位置不能增減無功功率。當整個系統(tǒng)無功功率不足引起電壓下降時，要從根本改變系統(tǒng)電壓水平問題，就必須增設(shè)新的無功電源。無功功率補償調(diào)壓就是通過在負荷側(cè)安裝同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器或靜止補償器，以減少通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率，降低網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗而達到調(diào)壓的目的。

4.改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓

從電壓損耗的計算公式可知改變網(wǎng)絡(luò)元件的電阻R和電抗X都可以改變電壓損耗，從而達到調(diào)壓的目的。變壓器的電阻和電抗已經(jīng)由變壓器的結(jié)構(gòu)固定，不宜改變。一般考慮改變輸電線路的電阻和電抗參數(shù)以滿足調(diào)壓要求。但減少輸電線路的電阻意味著增加導(dǎo)線截面。多消耗有色金屬。所以一般不采用此方法。

二、調(diào)壓措施合理選用及控制

實際電網(wǎng)中的調(diào)壓問題，不可能只利用單一的措施解決。而是根據(jù)實際情況將可能選用的措施進行技術(shù)經(jīng)濟比較確定合理的綜合調(diào)壓方案。一般情況對上述調(diào)壓措施合理選用可概括如下：

發(fā)電機調(diào)壓簡單、經(jīng)濟，應(yīng)優(yōu)先考慮。在電力系統(tǒng)中電源無功充裕時，有載條件下改變變壓器變比調(diào)壓其效果明顯，實為有效調(diào)壓措施，應(yīng)按《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定盡可能選用。并聯(lián)補償無功設(shè)備則需要增加設(shè)備投資費用高，但這類措施往往針對無功平衡所需，且還能降低網(wǎng)損，特別適用于電壓波動頻繁、負荷功率因數(shù)低的場合，所以也是常用的調(diào)壓措施。實際電力系統(tǒng)的調(diào)壓，是將可行的措施按技術(shù)經(jīng)濟最優(yōu)原則，進行合理組合，分散調(diào)整。

很多110kV及以下的供配電變電站中都裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)電容器組，通過合理地調(diào)節(jié)變壓器的分接頭和投切電容器組，就能夠在很大程度上改善變電站的電壓質(zhì)量，實現(xiàn)無功潮流合理平衡。在變電站自動化系統(tǒng)中加入電壓無功綜合控制功能，已經(jīng)成為一個現(xiàn)實的問題。傳統(tǒng)的控制方式是，運行人員根據(jù)調(diào)度部門下達的電壓無功控制計劃和實際運行情況，由運行人員手工操作進行調(diào)整的，這不僅增加運行人員的勞動強度，而且難以達到最優(yōu)的控制效果。隨著無人值班變電站的建設(shè)和計算機技術(shù)在變電站綜合控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，為了提高電壓合格率和降低能耗，目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了電壓無功綜合控制裝置，就是在變電站中利用有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運行實際情況自動進行本站的無功和電壓調(diào)整，以保證負荷側(cè)母線電壓在規(guī)定范圍內(nèi)及進線功率因數(shù)盡可能高的一種裝置。這種裝置一般以計算機核心，具有體積小功能強、靈活可靠等優(yōu)點，同時具有通信、打印等功能，便于實現(xiàn)網(wǎng)的無功優(yōu)化。

三、微機電壓、無功綜合控制裝置

1.微機電壓、無功綜合控制的選擇

隨著社會的發(fā)展和進步，市場上的電壓、無功控制裝置種類很多，用戶應(yīng)根據(jù)變電站的實際情況及要求合理地選擇，選擇裝置時應(yīng)注意它的基本性能，比如：性能穩(wěn)定、抗干擾性能好、運行可靠性；軟件、硬件是否有保護措施，能自檢、自診斷；操作簡單、使用維護方便；有閉鎖裝置；失壓后電源恢復(fù)時能自動啟動運行。

2.電壓、無功綜合控制裝置舉例

目前，國內(nèi)許多公司、廠家和科研院所已推出了電壓無功綜合控制裝置。這些裝置大多采用九區(qū)圖來進行運行狀態(tài)的劃分和控制策略的確定。本文以MVR-Ⅲ型微機電壓、無功綜合控制系統(tǒng)進行簡單介紹。

MVR-Ⅲ型微機電壓、無功綜合控制系統(tǒng)，可應(yīng)用于35kV～500kV各種電壓等級的變電站，可分別控制1～3臺兩繞組或3繞組的主變和1～3×4組無功補償電容器或電抗器組。應(yīng)用該系統(tǒng)，可使受控變電站的電壓合格率提高至100%，同時使無功補償合理，可降低網(wǎng)損，節(jié)約電能。MVR系列產(chǎn)品控制規(guī)律先進合理，并具有完善的閉鎖措施，確保受控變電站和受控設(shè)備的安全。現(xiàn)已在國內(nèi)近百個變電站投入運行。

裝置主機采用工業(yè)控制工作站，升級、擴展方便；具有諧波監(jiān)視、諧波越限報警和控制功能，可分析1，2，3，5…19次諧波，滿足部頒對諧波監(jiān)視的要求；電壓測量精度≤±0.5%；電流測量精度≤±2%；無功測量精度≤±2%；具有80列打印機，具有6種打印功能；具有電壓合格率計算，統(tǒng)計功能；具有故障診斷和故障記憶功能。

MVR-III型微機電壓無功綜合控制系統(tǒng)（簡稱MVR-III）可用于35kv～500kv電壓等級的樞紐變電站，可同時分別控制三臺及以下有載調(diào)壓變壓器（兩繞組或三繞組）的分接頭位置和1～12組無功補償電容器的投切。不論變電站采用何種接線方式和運行方式，MVR-III均能自動判斷，并正確執(zhí)行控制命令。

MVR-III把調(diào)壓和無功補償綜合考慮，進行控制，使調(diào)壓效果更好。其控制規(guī)律先進、合理，做到：在保證電壓質(zhì)量的前提下，使變電站高壓供電網(wǎng)絡(luò)的線路損耗盡量減少，有利于節(jié)能。