變電站電壓無功控制策略

姜家星 姜麗云

【摘 要】在電網系統中變電站是一項重要的組成部分，變電站的正常運行是非常重要和關鍵的。當前變電站控制系統中的主要技術是無功控制，無功控制在某種程度上決定著變電電壓的穩定性和其運行效率。本文將對變電站電壓無功控制策略進行分析探討。

【關鍵詞】變電站；電壓；無功；策略

1.引言

電壓是衡量電能質量的一個重要指標，電壓偏移過大時，不僅對用戶的各種用電設備產生不利影響，縮短用電設備的壽命，甚至危及電力系統運行的穩定性，引起“電壓崩潰”，造成大面積的停電。一般情況下，造成電壓質量下降的主要原因是系統無功功率不足或無功功率分布不合理，電壓調整與無功功率平衡有著密不可分的關系。因此調整系統電壓在合格范圍內，控制無功潮流的合理平衡，對提高供電質量，保證系統安全、可靠和經濟均有著重要的意義。

2.變電站電壓無功控制的基本概況

變電站是解決當前電力系統負荷狀態的基礎，這樣才能夠較好的降低無功電流量，從而有效的提高現有電功率的使用效率。但是變電站中的變壓器和輸電線在某種程度上也會消耗大量的無功功率，這樣也會造成輸電效率的降低。有效而合理的控制電力系統的無功和電壓以實現無功的分層、分區就地平衡，可以最大限度地減少無功功率在電網中的流動，降低電網的無功損耗，提高電網運行的經濟效益。目前，變電站電壓無功控制的研究存在著多方面的問題，這些問題不僅僅是理論研究存在著許多問題，其實踐運用過程中也存在著較多的局限性。當前，我們必須不斷加強實踐與理論研究，逐漸完善相關方面的問題研究，積極采取措施來促進變電站電壓與無功控制發展，加強無功的實時動態補償，逐漸完善電壓無功自動控制系統，才能更好的提高變電站電壓無功的控制效率。

3.變電站電壓無功控制策略

目前，國內外在變電站電壓無功控制方面的研究成果比較多，其控制策略也多種多樣，當前主要的變電站電壓無功控制策略有以下幾種：

3.1九區控制策略

傳統模型下九區圖法實現電壓無功控制，這種類型控制方法是按電壓上、下限Umax、Umin，無功上、下限Qmax、Qmin或功率因數上、下限將運行區域劃分為九個區，如圖1所示，根據九區間進行控制。

這種電壓無功控制方法結構比較清晰，而且運用的原理比較透徹，并且這種控制方法能夠運用單機片進行操作，其不足的地方主要是各種電容器組的設備運行頻率較高，成本較高，其經濟價值偏低。

3.2 VQC的控制策略

VQC根據低壓側電壓和無功（或功率因數）的越限情況，將控制策略劃分為不同區域，在各個區域內采取相應的控制策略。除了常規控制模式，一般采取電容器優先模式，在實施調節策略之前，VQC根據給定的參數預測調節的結果，如果調節后會造成低壓側無功/功率因數越限、低壓側電壓越限，則后臺VQC會調整動作策略或不動作。

（1）當電壓越上限，無功越上限/功率因數越下限時：下調分接頭，如果分接頭不可調則切除電容器。

（2）當電壓正常，無功越上限/功率因數越下限時：電壓未接近上限時，投入電容器，若無電容器可投，則不動作；電壓接近上限時，如果有可投的電容器則下調分接頭，否則不動作。

（3）當電壓越下限，無功越上限/功率因數越下限時：投入電容器，如果投電容器會導致無功/功率因數反方向越限或者無電容器可投，則上調分接頭，如果分接頭不可調，則強投電容器。

（4）當電壓越上限，無功正常/功率因數正常時：下調分接頭，如果分接頭不可調則切除電容器；電容器優先模式：切除電容器，若切電容器會導致無功/功率因數越限或者無電容器可切，則下調分接頭，如果分接頭不可調，則強切電容器。

（5）當電壓正常，無功正常/功率因數正常時，中壓側越上限，下調分接頭；中壓側越下限，上調分接頭；中壓側電壓正常則不動作。

（6）當電壓越下限，無功正常/功率因數正常時：上調分接頭，如果分接頭不可調則投入電容器；電容器優先模式則投入電容器，如果投電容器會導致無功/功率因數越限或者無電容器可投，則上調分接頭，如果分接頭不可調，則強投電容器。

（7）當電壓越上限，無功越下限/功率因數越上限時切除電容器，若切電容器會導致無功/功率因數反方向越限或者無電容器可切，則下調分接頭，如果分接頭不可調，則強切電容器。

（8）當電壓正常，無功越下限/功率因數越上限，電壓未接近下限時，切除電容器，若無電容器可切，則不動作；電壓接近下限時，如果有可切的電容器則上調分接頭，否則不動作。

（9）當電壓越下限，無功越下限/功率因數越上限時：上調分接頭，如果分接頭不可調則投入電容器。

VQC的應用，對保證電網良好的電壓質量、優化電網無功潮流和電網經濟運行等方面發揮了較大的作用。

3.3 基于人工智能的電壓無功控制策略

3.3.1 基于專家系統的電壓無功控制策略

由知識庫和推理機構組成的專家系統，可根據某個領域的專家提供的該領域的知識進行推理，模擬人類專家做出決策的過程。提出了一種變電站電壓無功綜合控制專家系統，以運行狀態識別及專家經驗為知識庫，針對具體的變電站配置情況、電壓等級、系統運行時段，模擬專家決策的過程。根據規則綜合、智能地調節電壓無功，從而達到預期的控制效果。

3.3.2基于人工神經網絡的電壓無功控制策略

利用神經網絡的特點，提出了一種基于神 經網絡的電壓無功綜合智能控制方法。該神經網絡的 輸入包括主變的有功、無功，高壓側和低壓側實際電壓等，輸出包括并聯電容器開關狀態和主變分接頭位置，訓練樣本為變電站監控系統中與之相關的歷史數據。這種方法可以參照無功變化趨勢，躲過短期干擾，也可以在確定訓練樣本時綜合考慮無功與電壓控制的權重，改善控制效果。

4.結語

變電站電壓無功控制能夠極大的滿足變電站的長期工作，以此來保證變電站電壓的穩定，為社會輸送功率更加平穩的電力資源。在這種情況下我們定當積極探析變電站電壓無功控制策略，以此來穩定電壓與無功變化值。

參考文獻：

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（作者單位：國網遼寧省電力有限公司盤錦供電公司）