變電站VQC的逆調壓控制方法探析

陳柳萍

國網福建詔安縣供電有限公司

變電站VQC的逆調壓控制方法探析

陳柳萍

國網福建詔安縣供電有限公司

VQC通過調節主變的檔位和投切電容最大限度滿足電壓和功率因數的要求。針對詔安公司110kV橋東變電站由于10kV饋線的用電量迅速增長、供電半徑偏大、無功補償能力不足等原因導致饋線出現嚴重的低電壓問題，探析如何采取有效方法，實現變電站VQC對10kV母線電壓的逆調壓控制，達到提高變電站及其下級配電網電壓合格率的目的。

變電站；VQC；逆調壓；控制方法

引言

變電站電壓無功控制方法有：基于九區圖的綜合控制、基于模糊邏輯的電壓無功控制、基于人工智能的電壓無功控制等。其中以基于九區圖的綜合控制原理簡單，易于實現，多在現場采用，因此以常用的變電站九區圖控制方法進行探析。

本文將九區圖控制策略與逆調壓原則相結合，針對橋東變電站電壓無功運行控制策略進行改善。

一、日負荷曲線分段方法

傳統的九區圖控制策略沒有考慮變壓器分接頭和補償電容器組的動作次數限制，如果實測變電站低壓側電壓幅值或高壓側功率因數不在合格范圍內，變電站就會調整主變分接頭檔位或投切站內電容器組。根據文獻《基于PSO-DP算法的配電系統動態無功優化研究》可知，一般情況下變壓器分接頭每日動作次數不宜超過10次，電容器組每日動作次數不宜超過15次。當配電網負荷波動較大時，會導致變電站內控制設備的頻繁動作，如果上午控制設備的動作次數達到了上限，那么下午控制設備就不能夠再進行電壓無功調整，由此可能導致嚴重的電壓無功越限問題，因此在進行控制策略制定時需要考慮補償調壓控制設備每日動作次數的限制。

在已知變電站低壓側無功日負荷曲線的條件下，根據日負荷曲線的變化趨勢，考慮補償調壓控制設備每日動作次數的限制，首先確定日負荷曲線的分段數目，然后對其進行合理分段。由于橋東變電站主變分接頭檔位每日動作次數上限為10次，因此不可能隨時隨刻都進行優化控制。為了適應負荷一天的變化情況，同時滿足控制設備的每日動作次數限制，考慮將日負荷曲線分為10段，對每一段初始時刻下變電站的運行狀態采用九區圖控制策略進行優化控制。

二、 基于固定時段分段的控制方法

變電站低壓側負荷的峰平谷時段劃分為：高峰時段為8：30-11：30，14：30-17：30，19：00-21：00；低谷時段為23：00-7：00；其余時段為平谷時段。

根據變電站不同時段相應的低壓側電壓和高壓側功率因數上下限范圍，在相應的控制時刻點采用與之對應的九區圖控制方式。

以橋東變電站為例，選取2013年12月8日為橋東變電站存在低電壓問題的典型負荷日，在控制時刻點采集所有饋線關口負荷功率，通過仿真模擬出實際的變電站低壓側電壓和高壓側功率因數。采用基于固定時段分段的九區圖控制方法后，變電站低壓側的電壓幅值和高壓側的功率因數均在設定的范圍內，變壓器分接頭動作了6次，在動作次數限制范圍內。發現高峰時段變電站低壓側的電壓幅值提高到了10.50kV以上，這對于改善配網的低電壓問題是非常有幫助的；而變電站高壓側的功率因數也有所提高，全部滿足考核要求。

以橋東變電站和橋洪線為研究對象，將其余7條饋線采用其饋線關口負荷功率表示。通過仿真得到橋東變電站及橋洪線的電壓無功評估結果，基于固定時段分段的控制方法與原始控制方法的評估結果對比如下。

表1　固定時段分段控制方法與原始控制方法的評估結果對比

三、基于負載率分段的控制方法

當采用上節所述固定的峰平谷時段劃分方法時，各控制時刻所屬時段是固定不變的，相應時段的電壓控制目標一旦設定，就不再改變。然而變電站每日的負荷是不斷變化的，相應的峰平谷時段也是不斷變化的，如果采用固定時段劃分方式就可能導致高峰負荷時母線電壓設置偏低或低谷負荷時母線電壓設置偏高，控制效果并不理想，因此考慮根據每日負荷變化的實際情況設置不同的分段時間及確定相應時段的電壓控制目標。

本方法參考文獻《考慮虛擬電源電壓特性的區域電網動態無功優化》，并結合橋東變實際負荷變化情況，根據實時負載率確定相應時刻的電壓控制目標，具體如下。

式中，Vi為變電站低壓側電壓控制目標，單位kV；ρi為i時段變電站的負載率，即變電站總負荷功率與主變壓器額定容量之比；ρmin和ρmax分別為變電站輕負載率和重負載率時的閥值，本方案中通過多次仿真，發現取值分別為0.3和0.6較為合理。

功率因數考核指標在高峰負荷和低谷負荷時段的考核要求不同，因此功率因數控制目標仍是按固定時段劃分，功率因數上下限設置值與表1相同。

四、總結

針對橋東變電站10kV饋線的用電量迅速增長、供電半徑偏大、無功補償能力不足等原因導致饋線出現嚴重的低電壓問題，通過優化變電站九區圖控制策略進行改善。采用負荷曲線融合方法確定了變電站九區圖控制時刻，既能夠使變電站調控設備在負荷變化較大時可靠動作又保證了設備每日動作次數的限制。結合變電站逆調壓規則采用基于固定時段分段和基于負載率分段的兩種控制策略確定了相應時段的電壓控制目標，其中基于負載率分段的控制策略能夠根據日負荷曲線的變化，動態自適應調整分段區間與電壓控制目標，有效實現了變電站VQC對10kV母線電壓的逆調壓控制，達到了提高變電站及其下級配電網電壓合格率的目的。

［1］顏偉，張海兵，田甜，等.考慮虛擬電源電壓特性的區域電網動態無功優化，電力系統及其自動化，2009，28（11）:29-33

［2］楊君軍，.基于PSO-DP算法的配電系統動態無功優化研究，山東大學，2011，30-49