无功控制策略和实现方式

无功控制策略和实现方式

王光明

国家能源集团神东煤炭集团供电中心 陕西榆林719315 摘要：随着我国城市工农业生产建设和居民日常生活用电需求的不断增加，城市配电网铺设范围持续扩大，变电站工程建设数量越来越多。现阶段，电网运行压力大幅度增加，为确保配电网运行的安全性和稳定性，电力企业务必要全面掌握变电站电压无功实现方式，并重视加强变电站电压无功控制工作。本文主要就变电站电压无功控制策略进行分析，并进一步研究了电压无功控制的主要实现方式，望对未来变电站电压无功控制工作提供相应借鉴。

关键词：变电站；电压；VQC策略；实现方式；

前言

变电站是电网系统中的重要组成部分，保证变电站的正常运行是非常重要和关键的。而无功控制正是当前变电站控制系统中的主要技术，其在某种程度上决定着变电站电压的稳定性以及其运行效率。现本文主要从控制策略和实现方式两个角度来探讨变电站电压无功控制的相关问题，以供参考。

一、无功控制概述

电压是衡量电能质量的主要指标之一，无功是影响电压质量的重要因素，因此对变电站实行电压无功综合控制对提高电能质量，降低网络损耗，保证系统安全、可靠和经济运行均有着十分重要的意义。对变电站进行电压无功控制时可以采用有载调压变压器和补偿并联电容器组，根据实时检测到的电压和无功功率的值，通过自动调节有载变压器的分接头位置和投切并联电容器来实现调节电压合格和无功平衡的目的。避免了主变压器分接头档位和无功补偿电容器组开关频繁动作和振荡，　保证了变电站电压无功综合控制系统的稳定运行，使变电站的输出电压和无功功率两个主要供电指标保持在合格范围内。

二、无功控制策略分析

1.在功率因素的基础上进行电压无功控制

这主要是针对电容器投切为自动控制方式的变压器而言，其会在运行中结合电网和变压器的功率因素来实现自动调节，这种电压无功控制策略较为容易实施，方法比较简单，也基本上能够满足电压功率调节的要求，但是其只能使用在一种变压器形式中，而在分接头调节中无法使用，因此无功补偿的效率相对较低，并不能满足相应要求。

2.在人工智能技术基础上进行的动态调节

这种方法主要是在人工智能技术的基础上，对变压器的自动控制调节的相关变量进行查找，并计算出其目标函数的最优解。也就是实现多目标的最优控制。这种电压无功补偿方法虽然效果较高，但是却很容易受到条件的限制。目前我国的相关科技水平都还不够发达，因此人工智能技术的应用也受到很大限制，目前并为在我国电网系统中大面积推广使用。

3.九区图控制

这种控制方法是一种相对较为传统的电压无功控制方法，但是在人工智能技术的不断发展和应用下，九区图控制法有了一定的改进与完善。其中传统的九区图控制阀就是以电压上下限值和无功的上下限值为划分依据，把电压-无功的平面分成9部分，并对这9部分分别采取不同的措施来进行控制。这种传统的九区图控制方法仅仅只注重了电压与无功的上下限值，而并没有全面考虑到其他方面对电压无功控制的影响，并且其控制方法在一定程度上存在着盲目性，不能进行明确的无功控制和调节。但是其原理较为简单明了，因此一般多在单片机中使用。而在当前较为复杂的多功能变压器自动控制系统中，可以采用人工智能技术改进后的九区图无功控制方法。其无功控制方法有三种形式，分别是基于专家系统的电压无功调节、基于模糊控制理论的电压无功调节、基于神经网络的电压无功调节。在具体的使用过程中，需要根据变电站变压器自动控制系统的实际情况来合理选择。并且由于人工智能技术水平还相对较低，因此该无功控制技术还需要在使用的过程中不断总结经验并加以改进。

三、无功控制的实现方式

1.基于变电站自动化系统的无功控制

在现代科技的推动下，电力技术水平有了飞速的提升，变电站也逐渐实现了无人值班变电站，且数量越来越多，这不但节省了大量的人力，还降低了变电站运行系统，提高了其自动化、智能化水平。但是正是因为无人值班变电站没有人员值班，因此其自动化调节系统才要更加完善。目前无人值班变电站都需要与远方的监控中心保持通畅联络，以实现远程控制。一般多借助RTU装置来实现电压无功控制。该装置也具备控制变压器分接开关、电容器开关动作的功能。因此在此装置的基础上添加相应的电压无功控制模块到变电站自动化系统软件中，将系统采集到的信息进行计算、分析，输出控制命令给被控对象，即可实现无功控制目的。

2.无功控制专用独立式成套装置

专门用于实现变电站无功控制功能的成套装置在电力系统中应用广泛。这种装置的特点是集IO单元与分析判断功能于一体，相关闭锁信号由相应装置的硬接点输入，所需测量值由自带的IO单元采集，有关控制也由自带的IO输出。这种控制方式将各种无功控制功能集中于一个装置中，不受其他系统或网络的影响，因而可靠性高。缺点是所需敷设电缆较多、安装调试麻烦，不能充分利用站内自动化资源，变电站运行方式改变时其功能改变与扩充困难。无功控制专用装置主要适用于非自动化的变电站。国内目前这种装置型号较多。

3.半独立式新型无功控制方式

根据电力系统的实际情况，很需要有一种介于无功控制专用成套独立装置和基于变电站自动化系统的无功控制之间的控制方式――“半独立式无功控制”，即将变电站自动化装置所提供的信息经无功控制专用装置运算处理后直接输出控制。该方式的输出部分是自带的，而输入部分基于自动化系统装置。这种半独立式无功控制装置通过在自动化系统的上传口截取所需信息，经控制装置的分析处理得到控制信号，然后通过本身的输出回路控制相应的对象。变电站自动化系统中若投入这种无功控制装置，只需接入少量的电缆和改动很少的回路。该方式安全、方便，有很高的实用价值。

4.应用负荷预测法

在对变电站电压进行无功优化控制的过程中，可以应用变压器有载调压分接头，充分发挥分接头的调压功能以及电容器组的投切功能，从而实现对电压的无功优化控制，这主要是由于电能的产生及使用不是一成不变的，而是随着电力系统的运行过程，导致电压不断发生波动，为了确保电力系统不由于电压的频繁波动而产生损坏，就需要实现对电源的无功优化控制，将电压控制的电力系统运行中一个能接受的范围内，同时，为了确保设备使用寿命的提升，应等对设备的调节频率进行适当的控制，从而达到理想的优化控制目标。对此，应当充分应用人工神经网络等工作原理，对电力系统的负荷预测进行分析，从而为电压的无功优化控制实现提供精准的数学模型，利用负荷预测所得到的数据结果对电压无功优化控制进行初次划分，并确定变压器分接头档位，根据初次划分的结果对电压无功优化控制，进行二次的优化工作确定电容器投切位置，根据负荷预测所得到两次优化结果，实施最终的电压无功优化控制方案，达到预期的电压无功优化控制目标。

四、电压无功控制需要注意的问题

无功控制闭锁问题。无功控制闭锁是指在系统异常的情况下，能及时停止自动调节。主要闭锁条件有：主变保护动作；电容器保护动作；电容器异常；电容器退出运行；电压互感器断线；系统电压异常；限值闭锁；主变过负荷；主变滑档；无功控制软件或无功控制装置故障。

结束语

综上所述，现代城市供电需求的持续增加，尽管极大地促进了我国电力企业的迅速发展，但也给城市电网运行带来了巨大的压力。为确保城市供电运行的安全性和稳定性，电力企业务必要重视加强变电站电压无功控制工作，在功率因素的基础上进行电压无功控制，在人工智能技术基础上进行的动态调节，并有效落实九区图控制工作，同时全面掌握变压站无功控制的主要实现方式，只有这样才能够从根本上提升变电站电压无功控制工作的整体质量和效率，从而进一步促进我国电力企业长期稳定地发展。

参考文献：

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[2]张玉珠,杨丽徙,侯向阳,周哲.全网无功优化的变电站电压无功控制策略[J].继电器,2007(12):36-40.