浅析变电站电压无功控制
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摘要：供电质量和可靠性作为衡量电能质量重要标志――电压，是电力系统的稳定性的一个重要指标，电压是否稳定对电力设备的安全运行具有显着的影响。无功是影响电压质量的一个重要因素，保证电压质量的重要条件是保持无功功率的平衡，即要求系统中无功电源所供应的无功功率等于系统中无功负荷与无功损耗之和，也就是使电力系统在任一时间和任一负荷时的无功总出力（含无功补偿）与无功总负荷（含无功总损耗）保持平衡，以满足电压质量要求。
关键词：变电站 电压 无功 综合控制
中图分类号：TM411文献标识码： A
一、电力系统调压的措施
1.利用发电机调压
发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整，这是一种经济，简单的调压方式。在负荷增大时，电网的电压损耗增加，用户端电压降低，这时增加发电机励磁电流，提高发电机的端电压；在负荷减小时，电力网的电压损耗减少，用户端电压升高，这时减少发电机励磁电流，降低发电机的端电压。按规定，发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的-5%～+5%以内。
2. 电压无功自动控制装置
在以往的变电站运行中，常常是采用人工的方式进行相关的电压无功调控，这种陈旧老套的控制方法不但需要耗费变电站值班人员的大量精力，加重了其负担，增大了工作量，同时也不能很好的实现电压无功控制的目的。这是因为人工调节的主观因素太大，如果值班人员的判断或操作失误，就会严重影响到调控的合理性，不利于变电站的稳定电力供应。随着人们对供电质量的要求更高，大多数变电站都是采用的无人值班变电站，这样以来，人工操控电压无功就很难实现。
在科技的推动下，目前我国有越来越多的变电站采用电压无功自动调控装置（VQC），这种自动控制装置很好的满足了现代变电站电压控制的需求，实现了电压无功的控制最优化。VQC可以自动识别系统的一次接线方式、运行模式，并根据系统的运行方式和工况以及具体要求，采取对应的优化措施，使电压无功满足整定的范围。同时VQC具有丰富的闭锁功能，保证系统安全运行，而且用户可以根据需要灵活配置相关遥信作为闭锁信号。对于电容器组的投切，用户可以自行定义投切的顺序。
3.利用无功功率补偿调压
改变变压器分接头调压虽然是一种简单而经济的调压手段，但改变分接头位置不能增减无功功率。当整个系统无功功率不足引起电压下降时，要从根本改变系统电压水平问题，就必须增设新的无功电源。无功功率补偿调压就是通过在负荷侧安装同步调相机、并联电容器或静止补偿器，以减少通过网络传输的无功功率，降低网络的电压损耗而达到调压的目的。
4.改变输电线路的参数调压
从电压损耗的计算公式可知改变网络元件的电阻R和电抗X都可以改变电压损耗，从而达到调压的目的。变压器的电阻和电抗已经由变压器的结构固定，不宜改变。一般考虑改变输电线路的电阻和电抗参数以满足调压要求。但减少输电线路的电阻意味着增加导线截面。多消耗有色金属。所以一般不采用此方法。
二、调压措施合理选用及控制
实际电网中的调压问题，不可能只利用单一的措施解决。而是根据实际情况将可能选用的措施进行技术经济比较确定合理的综合调压方案。一般情况对上述调压措施合理选用可概括如下：
发电机调压简单、经济，应优先考虑。在电力系统中电源无功充裕时，有载条件下改变变压器变比调压其效果明显，实为有效调压措施，应按《电力系统电压和无功电力技术导则》规定尽可能选用。并联补偿无功设备则需要增加设备投资费用高，但这类措施往往针对无功平衡所需，且还能降低网损，特别适用于电压波动频繁、负荷功率因数低的场合，所以也是常用的调压措施。实际电力系统的调压，是将可行的措施按技术经济最优原则，进行合理组合，分散调整。
很多110kV及以下的供配电变电站中都装设有载调压变压器和并联电容器组，通过合理地调节变压器的分接头和投切电容器组，就能够在很大程度上改善变电站的电压质量，实现无功潮流合理平衡。在变电站自动化系统中加入电压无功综合控制功能，已经成为一个现实的问题。传统的控制方式是，运行人员根据调度部门下达的电压无功控制计划和实际运行情况，由运行人员手工操作进行调整的，这不仅增加运行人员的劳动强度，而且难以达到最优的控制效果。随着无人值班变电站的建设和计算机技术在变电站综合控制系统中的应用，为了提高电压合格率和降低能耗，目前各种电压等级的变电站中普遍采用了电压无功综合控制装置，就是在变电站中利用有载调压变压器和并联电容器组，根据运行实际情况自动进行本站的无功和电压调整，以保证负荷侧母线电压在规定范围内及进线功率因数尽可能高的一种装置。这种装置一般以计算机核心，具有体积小功能强、灵活可靠等优点，同时具有通信、打印等功能，便于实现网的无功优化。
三、微机电压、无功综合控制装置
1.微机电压、无功综合控制的选择
随着社会的发展和进步，市场上的电压、无功控制装置种类很多，用户应根据变电站的实际情况及要求合理地选择，选择装置时应注意它的基本性能，比如：性能稳定、抗干扰性能好、运行可靠性；软件、硬件是否有保护措施，能自检、自诊断；操作简单、使用维护方便；有闭锁装置；失压后电源恢复时能自动启动运行。
2.电压、无功综合控制装置举例
目前，国内许多公司、厂家和科研院所已推出了电压无功综合控制装置。这些装置大多采用九区图来进行运行状态的划分和控制策略的确定。本文以MVR-Ⅲ型微机电压、无功综合控制系统进行简单介绍。
MVR-Ⅲ型微机电压、无功综合控制系统，可应用于35kV～500kV各种电压等级的变电站，可分别控制1～3台两绕组或3绕组的主变和1～3×4组无功补偿电容器或电抗器组。应用该系统，可使受控变电站的电压合格率提高至100%，同时使无功补偿合理，可降低网损，节约电能。MVR系列产品控制规律先进合理，并具有完善的闭锁措施，确保受控变电站和受控设备的安全。现已在国内近百个变电站投入运行。
4、VQC的控制策略
VQC根据低压侧电压和无功（或功率因数）的越限情况，将控制策略划分为不同区域，在各个区域内采取相应的控制策略。除了常规控制模式，一般采取电容器优先模式，在实施调节策略之前，VQC根据给定的参数预测调节的结果，如果调节后会造成低压侧无功/功率因数越限、低压侧电压越限，则后台VQC会调整动作策略或不动作。
4.1当电压越上限，无功越上限/功率因数越下限时：下调分接头，如果分接头不可调则切除电容器。
4.2当电压正常，无功越上限/功率因数越下限时：电压未接近上限时，投入电容器，若无电容器可投，则不动作；电压接近上限时，如果有可投的电容器则下调分接头，否则不动作。
4.3当电压越下限，无功越上限/功率因数越下限时：投入电容器，如果投电容器会导致无功/功率因数反方向越限或者无电容器可投，则上调分接头，如果分接头不可调，则强投电容器。
4.4当电压越下限，无功越下限/功率因数越上限时：上调分接头，如果分接头不可调则投入电容器。
4.5当电压正常，无功越下限/功率因数越上限，电压未接近下限时，切除电容器，若无电容器可切，则不动作；电压接近下限时，如果有可切的电容器则上调分接头，否则不动作。
4.6当电压正常，无功正常/功率因数正常时，中压侧越上限，下调分接头；中压侧越下限，上调分接头；中压侧电压正常则不动作。
结语
良好的电压无功控制对于变电站的稳定电力供应有着重大的意义，采用电压无功自动调控装置，可以大大提高变电站的电压质量，实现电网无功潮流最优化，使电网的运行更加经济合理。但目前广泛使用的VQC还不够完善，还需要技术人员不断的利用最新科技成果不断改进，使VQC能够更好的保证现代电网的经济运行。
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