變電所電壓和無功自動調節判據的研究

劉亞春

鶴崗市市郊農電局

變電所電壓和無功自動調節判據的研究

劉亞春

鶴崗市市郊農電局

文章首先對不同種類的調節判據進行闡述，并將各種方法中存在的優點與不穩定因素詳細總結。在此基礎上重點介紹模糊邊界法，以計算過程為依據，對電壓與無功自動調節判據的確定展開討論。可促進變電所電壓供應更安全穩定。

變電所；電壓；無功自動調節

一、各種調節判據綜述

1、按功率因數控制

變電所在對電壓與無功進行控制時引入自動化系統，檢測裝置感受到供電系統變化時需要一個依據，檢測裝置中還具有調節功能，發現線路不穩定時會自動觸發對其進行控制。這一系列反應是根據功率因數來進行的，用來調控的電容以并聯形式接入變電系統中，將功率因素與無功功率相比較，僅占總功率的三分之一。因此依靠功率因素對自動調節進行判斷很難全面控制，變電所電網傳輸高電壓，對其穩定性進行控制時應考慮全面因素。

2、按電壓控制

除依靠功率因素進行控制外，在變電所中常用的方法當屬于電壓控制法。這種方法實現功能的原理最直接，通過改變電壓值作為無功自動調節的依據，在個別城市變電站試驗后，最終效果并不理想。在此基礎上開展的無功補償很難提高供電效率，變電過程中容易造成功率損耗。

3、按電壓綜合控制有載分接開關和電容器組

對電壓綜合因素進行控制與前兩種方法相比較，作用效果更明顯。以子母線為調節判據，變電過程中，當其中一條線路已經達到上限時，負責調控的裝置會自動切換，并對不穩定線路進行無功補償，即使同時開展多個任務，也可保障傳輸電壓達到使用要求，并不會發生波動。在其控制系統中有電容組共同參加調節，此類方法在初期設計階段具有極強的可控性，但變電系統受內在環境因素影響嚴重，自動調節并并沒有考慮這方面問題。研究方向也只是局限在控制過程中，缺少最終結果的代入。無功補償因此不能發揮全部功能，當發生較復雜的失穩現象時，容易出現投切錯誤的現象。

4、按電壓、功率因數復合控制

同時以電壓與功率因數作為調節判據，可將控制類型分為兩種。首先是將電壓作為主要控制對象，其余因數只是輔助存在，作為次要考慮因素。在對電壓進行檢測時，若所得數據完全達到額定標準，則可不對功率因素進行判斷，只有在電壓失衡狀態下才會計算功率因素，找出引發原因后對線路進行無功補償，使輸出電壓維持穩定。其次是兩種因素同時考慮，綜合后根據最終結果決定無功補償的頻率。

5、按電壓、時間復合控制

變電所線路中，單位時間內流通的電壓是額定的，因此可以將時間與電壓導通量相結合。以此為自動調節的判據，可避免在開展過程中出現頻繁切換的情況。當變電所運營狀態較穩定時，并且基礎設施完好，不存在老化損壞的現象，可以考慮使用時間、電壓綜合控制方法。

6、電壓和無功綜合控制

對電壓進行調節時考慮無功補償情況，可保障最終控制結構達到計劃水平。應用此類方法，可將理論與實踐相結合，減小其中存在的誤差。實時監控電壓，一旦受到干擾因素影響，可最快做出調控反應，平穩輸出電壓。電壓與無功相結合，可形成完善的監管體系，分布在變電系統的各個環節中，并將總系統分為五大部分，根據功能與實現原理來進行。

二、模糊邊界的無功調節判據

模糊邊界法在變電所中最為常用，在制定調節判據時，考慮到諸多現實因素，技術人員將電壓導通量以及單位時間引入到無功調節系統設計中。在此理論基礎之上，重點計算電容量，可通過下述公式來完成。

公式中存在眾多未知因數，確定計算范圍會可通過方程組的方式來判斷。將上述公式帶入一下方程組，在Qa≧1的前提下，可知：

在將結果帶回到第一個公式中，可以計算出電容量，如下所示：

電容在對變電系統進行補償時也是有一定范圍的，一旦超出量會造成負面干擾，此時需要增加一個輔助的判斷依據，即Q≧Qo。在此條件約束下進行分析計算，建立以下數學公式：

上訴公式計算后并不是準確的結果，而是一個范圍，以此作為模糊界限的評定依據。為更清晰的觀察界限傾斜度以及范圍，下面與圖表的形式進行解釋，可根據現實需求對圖表做出調整，使之更好的了解自動調節原理。

通過計算分析可以明確，電容與電壓共同形成了一個控制范圍，電壓在此區域內有規律的變動，并且與無功補償量之間存在關聯。電壓量以u表示，其中最小范圍可參照Q的范圍量。當電壓量超過調節范圍后，電容便會參與到自動補償系統中，對輸入電壓進行控制，達到固定量后才可將其送出，輸送至供電線路中。

在控制區域中，電壓u小于標準電壓u。，接近u下限，盡管此時的無功缺額已接近原Q下限，但嚴格地按照原Q下限，此時不投電容。由于此時電壓靠近電壓下限，負荷或系統的波動很有可能引起電壓u低于u下限，從而導致電壓的不合格和電壓的調節；按照新Q下限，電壓越接近電壓下限，則電容越降低其動作邊界值，此時電壓較低，可以投入電容以使電壓升高，從而使電壓遠離電壓下限而接近標準電壓，這種判別方法同樣符合人的判別思維，它防止了由于電壓波動可能使電壓u小于u下限，也就避免了一次可能出現的電壓調節。分析中還可以發現電容與電壓形成的控制區域為無功不動作區，而自動調節區域為無功動作區，由于兩個區的面積完全相等，所以同固定邊界的無功調節方法相比，無功補償效果和無功調節次數是相同的。即模糊邊界的無功調節方法在穩定電壓和減少有載分接開關調節次數的同時，并沒有增加無功的調節次數和降低無功的補償效果。

小結

在變電所電壓無功綜合自動調節系統中，本文提出的無功調節判據，同目前在變電所電壓無功自動綜合調節裝置中所采用的無功調節判據相比，能夠在保持無功調節次數和無功補償效果不變的情況下，更有效地保持電壓穩定和減少有載分接開關的調節次數。

[1]陳丹.無功電壓自動控制發展與研究[J].內蒙古石油化工, 2013(10).

[2]袁朝輝,蔡岳.電壓無功自動調節裝置在農網中的應用[J].青海電力,2013(03).