變電站電壓無功綜合控制研究

王曉東+張鍵

摘要：通過綜合控制實現變電站無功電壓的就地平衡具有十分重要的現實意義。闡述當前電壓無功控制的基本情況，介紹變電站電壓無功綜合控制的方式，分析變電站電壓無功綜合控制方式的調節判據，以期為實現變電站電壓無功綜合控制提供參考。

關鍵詞：無功電壓；變電站；綜合控制；方式；調節判據

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）12-0075-02

配電網的無功優化對配電網運行安全性、可靠性和經濟性等方面有重要影響。目前，各國配電網電壓無功控制方式逐步向分層集中綜合優化控制模式方向發展。我國雖然有一部分變電站特別是近些年新建的變電站，通過自動控制來實現電壓調節和無功平衡，但是其控制效果并不理想，而且大部分變電站仍采用人工調節控制的方式，很難做到對情況進行準確判斷并及時調節，不能充分發揮設備的補償作用和有效保證電壓合格率。為此，提出變電站電壓無功綜合控制方式。

1 變電站電壓無功控制方式

目前，變電站電壓無功控制方式主要有3種：集中控制方式、分散控制方式和關聯分散控制方式。

1.1 集中控制方式

集中控制是指在調度中心根據采集的各項數據，通過遙控裝置對各個變電站的調壓設備、無功補償設備統一進行控制。從理論上講，集中控制方式應該是保持配電網電壓合格、無功平衡的最佳方案。但它對調度中心的要求相對較高，在軟件方面要求配備實時控制軟件，在硬件方面要求配電中心達到“三遙”的水平，最好在各個配電中心針對這一環節配備單獨的智能模塊。目前，各地變電站的基礎設施條件和智能化水平參差不齊：有的地方相對發達一些，設備比較先進，智能化水平較高；有的地方相對落后一些，設備比較陳舊，基本沒有自動化裝置；有的地方變電站各方面建設雖然比較先進，但是缺少相關操作人才，也難以實現集中控制。因此，當前要想實現整個電力系統全部采用集中控制方式還是比較困難的，只能在相對發達的地區先建設一部分，逐步在其他地區循序漸進地推開。

1.2 分散控制方式

分散控制方式是指在每個變電站專門建設一臺電壓無功自動控制平臺，該裝置根據采集的數據，自動調節分接頭位置或投切并聯電容器組，從而實現對電壓調節裝置和無功補償設備的控制，當主變壓器負荷發生變化時，保證該變電站供電半徑內配電網電壓質量合格、無功功率合格。分散控制的優點是控制簡易、投入較小，符合當前我國大部分地區的基本情況；缺點是難以實現整個地區大面積的統一操控。隨著計算機、通信技術在電力行業的應用越來越廣泛，實現對整個地區進行集中控制是大勢所趨，分散控制裝置由于其自身的條件所限，逐步會被淘汰，但在局部地區其使用還具有一定的優越性。

1.3 關聯分散控制方式

集中控制方式理論上能夠及時掌握整個地區變電站的相關情況并進行最好的集中控制，但是此控制方式對變電站的軟硬條件的要求比較高，需要投入更多資金，并且由于多個變電站在一個調度中心進行集中操作管理，控制系統比較復雜，操作難度較大，一旦發生問題，影響很大。目前，國內大部分地區應用比較廣泛的是分散控制方式，但此控制方式不能實現整個地區的集中管理。關聯分散控制方式是指在正常運行情況下，由安裝在各變電站的控制裝置根據編好的控制程序進行調控。在保障整個系統安全可靠運行的前提下，分別計算出正常運行、緊急情況、系統運行方式發生大變動時的調控范圍，由調度中心根據采集的數據情況直接進行操作或修改變電站母線電壓和無功功率值，以滿足轄區內電力系統安全、可靠運行的要求。關聯分散控制的最大優點是無論在正常情況下還是在緊急狀態下，都能有效保障轄區內的供電可靠性和經濟性。關聯分散控制裝置要求必須滿足對受控廠站分析、判斷和控制的強大通信功能，以及時將采集到的信息報告給調度中心，并執行好調度中心下達的各項調控命令。

2 變電站電壓無功綜合控制方式調節判據

變電站電壓無功綜合控制調節判據分為以下5個方面：1） 按功率因數控制；2） 按電壓控制；3） 按電壓綜合控制有載分接開關和電容器組；4） 按電壓和功率因數復合控制；5） 按電壓、時間序列復合控制。

2.1 按功率因數控制

根據功率因數的大小，來確定投切并聯電容容量。如果功率因數低于確定值則通過自動控制裝置投入電容，如果高于確定值則通過自動控制裝置切除電容。此辦法沒有把電容對母線電壓的影響考慮進來，并且當變壓器負荷較小時，可能存在自動控制裝置動作頻繁的問題。

2.2 按電壓控制

有的樞紐變電站由于對電壓質量要求比較嚴格，采用以電壓的變化情況作為判據進行控制調節并聯電容自動投切裝置，完全不考慮無功問題，這種方式在原理上和補償效果上都比較差。

2.3 按電壓綜合控制有載分接開關和電容器組

當母線電壓為U≤UT下限時，降低有載分接開關升壓；當U≤UC下限時，投入電容器組；當U≥UT上限時，升有載分接開關降壓；當U≥UC上限時，切除電容器組。此方式的主要作用在于較好地實現了對電容器組的調節，但沒有考慮無功優化的效果，且投切電容器組的過程也不太合理。

2.4 按電壓和功率因數復合控制

按電壓和功率因數復合控制有兩種方式：一是以電壓為主，功率因數為輔，只要電壓達標，不考慮功率因數，若電壓不達標，則根據相關數據自動投切電容器組；二是將電壓和功率因數并行使用，電壓和功率因數都滿足條件才會投切電容器組。第一種判別方式無功補償效果較差；第二種判別方式存在對頻繁誤投切并聯補償電容現象。

2.5 按電壓、時間序列復合控制

根據變電站的日負荷曲線，將每天分為多個時段，根據不同負荷時段對電壓和無功的要求，來調節變壓器分接頭或投切并聯電容器組。此方法適應性較差，只適于負荷較穩定的變電站，且負荷時段的劃分必須隨季節和負荷的變化進行調整。

3 結語

當前配電網的結構越來越復雜，電壓等級也越來越高，在運行過程中產生的無功電壓危害也越來越大，如果還單純依靠發電機自身調節無功電壓，已經滿足不了要求。因此，必須大力增強電網調控能力，通過合理的無功補償方式來提高電能質量。

參考文獻

[1] 嚴浩軍.變電站電壓無功綜合自動控制問題探討[J].電網技術，2000（7）：41-43.

[2] 張玉珠，徐文忠，付紅艷.結合靈敏度分析的變電站電壓無功控制策略[J].電力系統保護與控制，2009（2）：37-42.

[3] 莊侃沁，李興源.變電站電壓無功控制策略和實現方式[J].電力系統自動化，2001（15）：47-50.

[4] 仝慶貽，顏鋼鋒.變電站電壓無功綜合控制的研究[J].繼電器，2001（10）：22-25.