无功倒送及变电站的电压无功综合控制

图2、十三区图
图3、十七区图
图4、模糊无功边界的九区图来自功率 S L 对主变低压侧电压 实行逆调压调整。 在满足主变低压侧母线电压 U 2 要求的前提下，还需考虑使变电站 高压侧系统（包括变电站）的网损达到最小。系统的功率损耗为：
SP 2 2 (U Q 2 2 2 Q C )2(R S R T )jP 2 2 (U Q 2 2 2 Q C )2(X S X T )
（2）由于九区图各区域控制策略都是依据实时电压和无功进行的， 因此在电压越限、无功不越限的情况下，基本控制策略是调节ＯＬ ＴＣ分接头，而实际上变电站每天的有功和无功负荷的变化有一定 的规律性，当无功负荷曲线上出现由谷转峰的变化趋势时，则会出 现电压越下限，紧接着又出现无功越上限的情况。
（３）由于实时系统电压、无功负荷变化的随机性，九区图对电压波动的 控制适应性差。
8
1
2
7
9
3
6
5
4
Q下限
Q上限
U上限 U下限
根据VQC的调控要求，应将受控母线电压控制在规定的电压上 下限之间，确保电压合格，同时尽量使无功控制在规定的无 功上下限之间，如果电压、无功不能同时达到要求，则优先 保证电压合格。九区图各区域的控制策略示意如下。
•九区图不合理动作分析
由于电压、无功上下限都是固定值，未充分考虑电压、无功的相互 协调关系，某些区域的控制策略不能使电压、无功同时满足要求， 只能使运行点进入相邻区域，而不能进入9区，从而增加了受控设 备的动作次数。
另一种是通过合理地投切集中装设在变电站低压侧母线（6~10KV） 上的并联电容器组来改变 ，减小变电站无功负荷，使高压 网络传送的感性（或容性）无功功率减小，从而减小电压损耗 和系无统功无损功耗电，源进供而给Q 改不C 善足变（电或站过的剩母）线时电，压应和通功 过率投因切数并。联一电般容当器 组来改变无功分布实现调压，并使无功达到基本平衡及变电站 的功率因数接近于1，减少网损和电压损耗。
（４）对于主变低压侧母线在多路用户负荷下要求按逆调压原则调压，九区 图很难实现。
（５）九区图中调档的策略对某些区域的控制可能造成系统电压失稳。
•改进的区域图控制策略
（1）增加2个防振小区的改进九区图 （2）十三区图 （3）十七区图 （4）模糊无功边界的九区图
… … …
图1、增加2个防振小区的九区图
无功倒送及变电站的电压无功综合控制
无功倒送及其危害
变电站无功电压控制的基本原理
基于九区图的电压无功综合控制
报告人：谷露 班级：硕研11-1班
一、无功倒送及其危害
•无功倒送： 当功率因数过补偿，就会发生无功向配电网倒送现象。
尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，则可能在负荷低 谷时造成无功倒送。
•危害：
由上式可知，只要使 Q2 QC 达到最小，就可使功率 损耗最小。
要达到上述目标，110KV变电站中常采用以下两种调节手段： 一种是改变OLTC的变比K（通过调节分接头即调档实现）对 实
现调节，但改变OLTC变比的调压手段本身并不会产生无功功率， 它通过改变无功分布来实现调压，因此该手段适合在系统无功 电源供给充足但无功分布不合理而造成电压质量下U降2 的情况。
•九区图控制的其他缺陷
由于九区图的分区控制是基于理想情况的电压、无功控制，在实际 控制中除会出现振荡动作现象外还存在着其他一些主要问题： （1）九区图的电压、无功上下限是随季节、峰谷、时段而变的， 不易调整；由于调档和投切电容对变电站的电压、无功均有影响， 当某些区域对两类设备的控制都起作用时，难以区分哪一类效果更 好。
Q下限 Q上限
8
1
2
.A△Uq
7
9
3
6
5
4
Q
Q下限 Q上限 U
8
1
2
7
9
3
6
5 .B 4
△Qu
Q
上图中，如果系统运行于B点（位于△Qu小区，△Qu为上调 一档分接头所引起的无功变化量），电压越下限而无功接近 上限，根据5区的控制方案，应先上调分接头升压，引起无功 变大，则上调分接头后，运行点有可能进入3区; 而根据3区 的控制方案: 先投电容，若无电容可投，则下调分接头。如 果无足够的电容可投，则下调分接头，运行点就又可能回到 △Qu小区，从而产生振荡。
(1) 抬高网络电压。 (2) 增加有功损耗，加重配电电路的负担。 (3) 降低功率因数，增加电费负担。
•预防过补偿的措施
(1) 采用电容器自动投切装置。 (2) 设计中限制补偿容量，并在运行中加强监视。
二、变电站无功电压控制的基本原理
变电站中一般都采用有载调压变压器（OLTC）和无功补偿 设备。OLTC主要适用于供电线路较长、负荷变动较大的场 合，其调压范围也较大，而且调节时不会影响供电。在各 种无功补偿设备中，由于并联电容器组简单经济、易于安 装维护、有功损耗小，同时电力系统的大部分负荷主要是 感性负荷（异步电动机占绝大部分），因此并联电容器组 已逐渐取代同步调相机，得到了广泛应用，一般采用集中 补偿方式装设在变电站的6~10KV母线上。目前，综合自动 化技术在新建变电站中得到了广泛应用，变电站已普遍采 用电压无功综合自动调节的方式。
• VQC的控制目标
(1)保证电压合格
(2)维持无功基本平衡，使系统的功率损耗尽量减小 (3)尽量减少控制设备的动作次数,尤其是减少有载分接头的调 节次数
•VQC的控制模式
（1）电压—无功功率控制模式
（2）电压—功率因数控制模式
三、基于九区图的电压无功综合控制
•九区图的基本原理 VQC的控制目标采用基于九区 图的控制策略。为实现母线电 压和无功功率综合控制就是利 用电压、无功2个判据量对变电 站主变压器高压侧无功和目标 侧电压进行综合调节，以保证 电压在合格范围内，同时实现 无功基本平衡。按电压、无功 的限制整定方式进行综合控制 时，电压、无功的上下限如图 所示。
上图中，如系统运行于A点 （位于△Uq小区，△Uq为投入一 U 组电容器所引起的电压变化量）， 电压接近上限而无功严重不足， 根据3区的控制方案，将投入一 组电容器进行无功补偿，引起电 压升高，则投电容后运行点将可 能进入2区而非9区（也可能进入 1区）; 装置再根据2区的控制方 案（下调分接头降压）使运行点 可能又回到△Uq小区，如此反复， 从而产生振荡动作。
• 变电站无功电压控制
变电站无功综合控制即是指在变电站中采用有载调压变 压器和并联补偿电容器组进行局部的电压和无功自动综 合调节，以保证主变低压侧电压在规定的合格范围内， 并遵循无功就地平衡原则，使变电站进线侧功率因数尽 可能地接近1.变电站电压无功综合控制可简称VQC （Synthetic and Automatic Control and Reactive Power in Substation）。
•VQC的基本原理
VQC的控制目标一方面是维持用户端电压在(0.95~1.05） ，另一 方面还要使系统的功率损耗（网损）最小。
假设用户的自然功率因数角 保持不变，则U L 可近似认为：
由上式可知要U 2 维 持(0 .用9户~ 5 1 端.0电)U 5 压L 在R L 允c许 o U 的 L X s 变Ls 化 范iS n 围L内，需按负荷视在