第六章变电站综合自动化电压无功控制子系统
变电站电压无功自动控制系统综合分析
变电站电压无功自动控制系统综合分析【摘要】现代电力系统的规模越来越大，无功的平衡和电压的稳定非常重要。
所以，现代电力系统中的无功功率与电压控制是一个非常重要的问题，需要很好地解决。
【关键词】变电站；电压无功；自动控制系统；综合分析一、总的功能变电所可看做电力系统的一个元件，其电压水平和无功流动与系统是相互影响的，因此，在控制策略上VQC装置必须满足变电所调节电压及平衡无功的要求。
同时，要服从系统运行的需要，执行调度控制中心通过远动信号的指令，发出动作信号或者闭锁信号。
只有这样，VQC装置控制策略才算是完整的。
有时由于系统电压过高或者过低，经过变电所内上述调整后系统并不一定能进入规定区域运行，这时装置应自动闭锁，并应向调度控制中心发出信号，调度控制中心可以通过远动信号来调节邻近变电所或上级变电所的潮流达到该所的控制目标；另一方面，有时系统为了达到某种目标，需要个别变电所在无功或电压上作出某种限度的牺牲，或者调度控制中心为了实现全区域潮流优化，最大限度地降低网损，也可以对VQC发出越级控制的指令。
二、参数设置系统应具有良好的参数配置功能，能对系统应用对象进行不同的设置，使通用软件能适应各种需求。
1.VQC装置可以使用在不同等级的变电站，所以需要对变电站电压等级、变压器台数、有载调压挡数、母线分段情况、电容器组数及控制开关的接线按要求进行配置。
2.系统设计成可选直接测量获取电压、电流等遥测量信息或与RTU通信获取电压、电流等遥测量信息。
VQC参数包括系统参数、VQC控制策略、主变压器基本参数、主变运行参数、无功定值、中端电压定值、低端电压定值、主变闭锁信息、电容器闭锁信息、电容器基本参数、母联参数以及主变调节时刻定义等。
三、数据输入、输出VQC正常工作需要实时监测电力系统当前运行实时状态，根据电网当前实时状态决定控制策略。
VQC自动装置需采集的数据包括遥测数据。
遥测数据包括：无功功率，变压器低压侧三相有功、无功功率，变压器高压侧三相电流，变压器低压侧三相电流，变压器低压侧谐波分量等。
电压无功自动控制系统功能
电压无功自动控制系统(AVC)的功能
电压无功自动控制系统主要有三个模块构成:自动电压调整程序(AVC_MA IN) ,遥控程序(DO_CTLS) ,和报警程序(AVC _ALM) 。
AVC _MA IN通常只运行在PAS节点上,它从SCADA获得电网的实时运行状态,根据分区调压原则,对电网电压进行监视,它现电压异常时提出相应的调节措施。
当系统处于自动控制状态时,将调节措施提交给SCADA 的遥控程序,执行变压器分接头的升降和电容器的投切,遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节,电压无功自动控制系
统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。
报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施,可在任一台工作站上运行电压自动调节报警程序,以获得自动电压无功控制系统的信息提示。
利用这种方法实现无功电压闭环优化控制需要增加的程序较多,并且控制的主程序的在PAS(高级应用)节点上。
市区输电网无功电压集中闭环优化控制,基于状态估计、潮流计算、遗传算法。
根据SCADA实时遥信信息,实时动态跟踪电网运行方式的变化,正确划分供电区域,实现动态分区调压。
在满足负荷侧电压合格( 10 kV 合格范围为10 kV ～10. 7 kV)的基础上,通过有效调节全网有载调压分接开关及投退电容器,实现全网无功优化运行,网损最小。
在现有设备基础上,增加集控站与调度主站的实时通讯功能,完
成EMS对变电所的控制操作,使市区电网电压和无功处于经济运行的水平。
投资少,见效快,实现较容易。
变电站综合自动化控制系统
变电站综合自动化控制系统变电站综合自动化是指利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和数字信号处理（DSP ）等技术，实现对变电站主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及与调度通信等综合性自动化功能。
它综合了变电所内除交直流电源以外的全部二次设备功能。
电力系统进行的农网改造、城网改造对于变电站二次系统的改造主要是以综合自动化系统替换原有的常规二次系统。
它是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。
随着两网”改造的深入和电网运行水平的提高，采用变电站综合自动化技术是计算机和通信技术应用的方向，也是电网发展的趋势。
变电站自动化系统的基本结构有集中式系统结构、分布式系统结构和分散（层）分布式结构。
变电站综合自动化系统应能实现的功能：•微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。
各类保护实现故障记录、存储多套定值、适合当地修改定值等功能。
•数据采集①状态量采集：状态量包括：断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号等。
目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统，也可通过通信方式获得。
保护动作信号则采用串行口（RS-232或RS485 ）或计算机局域网通过通信方式获得。
② 模拟量采集：常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。
馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。
此外还有变压器油温，变电站室温等非电量的采集。
模拟量采集精度应能满足SCADA系统的需要。
③脉冲量：脉冲量主要是脉冲电度表的输出脉冲，也采用光电隔离方式与系统连接，内部用计数器统计脉冲个数，实现电能测量。
•事件记录和故障录波测距事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。
其SOE分辨率一般在1~10ms之间，以满足不同电压等级对SOE的要求。
变电站综合自动化系统原理及配置授课要点
变电站综合自动化系统原理及配置授课提纲变电站综合自动化系统原理及配置授课目录一、变电站综合自动化系统的概述1．什么是变电站综合自动化？2．什么是变电站综合自动化系统？3．变电站实现综合自动化的意义4．变电站综合自动化的主要内容和功能5．实现变电站综合自动化所采集的信息二、变电站综合自动化系统的结构及组成1．变电站综合自动化系统的结构2．变电站综合自动化系统的组成三、变电站综合自动化的“四遥”1．遥测信息的采集2．遥信信息的采集3．遥控及其输出电路4．遥调及其输出电路四、变电站综合自动化系统的配置1．变电站综合自动化系统的硬件配置2．变电站综合自动化系统的软件配置变电站综合自动化系统原理及配置授课提纲一、变电站综合自动化系统的概述（一）什么是变电站综合自动化？变电站综合自动化是将变电站的二次设备 (包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
（二）什么是变电站综合自动化系统？变电站综合自动化系统是由多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，它替代常规的测量和监视仪表，替代常规的控制屏、中央信号系统和远动屏，它用微机保护替代常规的继电保护。
变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。
变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机可方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。
变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特点。
（三）变电站实现综合自动化的意义1．变电安全运行的需要（1）具备故障诊断能力（2）快速切除故障的能力（3）及时告警的能力2．提高供电质量的需要（1）快速的压送负荷有利于提高电能质量（2）有载调压和无功补偿有利于提高电压的合格率3．信息共享的需要（1）高速数据通信支持分散式测控（2）设备综合性强信息可共享4．运行管理的需要（1）监视、测量、记录、抄表高度的自动化（2）方便友好的运行操控界面5．节约土地、人力和物力的需要（四）变电站综合自动化的主要内容和基本要求1．变电站综合自动化的主要内容（1）对220kV及以下中、低压变电站，采用自动化系统，利用现代计算机和通信技术，对变电站的二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监视、测量、控制屏，实现综合自动化，以全面提高变电站的技术水平和运行管理水平，并逐步实行无人值班或减人增效。
变电站综合自动化
变电站综合自动化变电站综合自动化是指利用先进的信息技术和自动控制技术，对变电站的设备、工艺和运行进行全面监测、控制和管理的系统。
该系统通过实时采集、传输、处理和分析变电站各种数据，实现对变电站设备状态、运行参数、故障信息等的实时监测和分析，以及对设备的自动控制和优化管理。
变电站综合自动化系统可以提高变电站的安全性、可靠性和经济性，提高能源利用效率，减少人工操作和维护工作，降低运行成本，提高供电质量和服务水平。
一、变电站综合自动化系统的组成变电站综合自动化系统主要由以下几个部分组成：1. 采集系统：采集系统负责实时采集变电站各种数据，包括设备状态、运行参数、故障信息等。
采集系统通常包括传感器、数据采集装置、通信设备等。
2. 通信系统：通信系统负责将采集到的数据传输到监控中心或其他相关设备。
通信系统通常采用现场总线、以太网等通信协议，通过光纤、电缆等传输介质进行数据传输。
3. 监控系统：监控系统是变电站综合自动化系统的核心部分，负责实时监测和分析变电站各种数据，并提供操作界面和报警功能。
监控系统通常由监控服务器、操作终端、数据库等组成。
4. 控制系统：控制系统负责对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作。
控制系统通常包括PLC（可编程逻辑控制器）、远动终端、执行机构等。
5. 管理系统：管理系统负责对变电站的设备、工艺和运行进行管理和优化。
管理系统通常包括设备管理、工艺管理、运行管理等子系统。
二、变电站综合自动化系统的功能1. 实时监测和分析功能：变电站综合自动化系统可以实时监测和分析变电站设备的状态、运行参数、故障信息等，及时发现和预防设备故障，提高设备的可靠性和安全性。
2. 自动控制和调节功能：变电站综合自动化系统可以对变电站设备进行自动控制和调节，实现对变电站的远程控制和操作，提高设备的运行效率和稳定性。
3. 报警和故障处理功能：变电站综合自动化系统可以根据设定的规则和算法，对设备状态进行实时监测，一旦发现异常情况，及时发出报警，并提供故障诊断和处理建议。
变电站综合自动化系统
二.变电站综合自动化系统的基本要求
变电站综合自动化的“综合”主要包括两个方面：
01
纵向功能：
在变电站层这一级，提供信息，优化、综合处理分析信
03
息和增加的新功能，增强变电站内部、各控制中心间的
协调能力。
横向综合：
02
利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代升级
老设备的功能。
综合自动化系 统的主要功能 和组成
变电站自动化的体系结构 变电站综合自动化系统的硬件结构 关于变电站综合自动化功能单元的组屏
第三节 变电站 综合自动化的 功能和信息量
一 变电站综合自动化的信息量
• 模拟量
•
采集的模拟量
•
模拟量输入回路
•
模拟量输出回路
• 开关量（状态量）
•
采集的开关量
•
开关量输入回路
•
开关量输出回路
• 脉冲量
• 数字量
0 4 影响CPU和数字电路
干扰的防范措 施
1
软件的抗干扰措 施
2
硬件抗干扰措施
3
对电源系统才去 的抗干扰措施
4
二次回路上的 抗干扰措施
5
其他抗干扰措 施
第二节 变电站综合自动化系 统的日常维护与系统安装
变电站综合自动化系统内的 部件尽量采用可靠性的新型 设备，但由于设备的内部和 外部因素等，不可避免的会 出现故障，因此，为了设备 能稳定正常的运行，必须合 理、科学的做好日常维护与 检修工作
变电站综合自 动化系统的基 本功能
•二 变电站综合自动化系统的基本功能
•1.、数据采集功能
•2、继电保护功能
•3、时间顺序记录功能
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变电站综合自动化与智能变电站应用技术章节习题及答案
第1章变电站综合自动化系统的基础知识习题答案1.什么是变电站综合自动化？答：变电站综合自动化是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。
2.变电站综合自动化系统有哪些基本功能？答：变电站综合自动化系统的基本功能主要有微机保护、安全自动控制、远动监控、通信管理。
3.简述变电站层的组成。
答：变电站层一般主要由操作员工作站（监控主机）、五防主机、远动主站及工程师工作站组成。
4. RCS-9600综合自动化系统有哪几部份组成？答：RCS-9600综合自动化系统从整体上分为三层，即变电站层、通信层和间隔层，硬件主要由保护测控单元、通信控制单元及后台监控系统组成。
5.RCS-9600后台监控系统具有哪些特点？答：RCS-9600后台监控系统用于综合自动化变电站的计算机监视、管理和控制或用于集控中心对无人值班变电站进行远方监控。
RCS-9600后台监控系统通过测控装置、微机保护以及变电站内其他微机化设备（IED）采集和处理变电站运行的各种数据，对变电站运行参数自动监视，按照运行人员的控制命令和预先设定的控制条件对变电站进行控制，为变电站运行维护人员提供变电站运行监视所需要的各种功能，减轻运行维护人员的劳动强度，提高变电站运行的稳定性和可靠性。
6. RCS-9600系列保护测控单元完成的主要功能有哪些？答：RCS-9600系列保护测控单元作为变电站综合自动化系统一个基本部分，以变电站基本元件为对象，完成数据采集、保护和控制等功能。
概括地说，其完成的主要功能有：模拟量数据采集、转换与计算，开关量数据采集、滤波，继电保护，自动控制功能，事件顺序记录，控制输出，对时，数据通信。
7. RCS-9600综合自动化系统中实时采集的数据包括哪些类型？答：实时数据采集包括：①遥测。
电力系统自动化原理及应用3变电站综合自动化系统课件
3.1 概 述
一、变电站自动化的产生
变电站自动化是应用控制技术、信息技术和通信技术， 通过计算机软硬件系统或自动装置代替人工进行各种运行 作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变 电站自动化的范畴包括综合自动化技术、远动技术、继电 保护技术及变电站其他智能技术等。
随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变 电站综合自动化技术也得到了迅速发展。近几年来，变电 站综合自动化已成为热门话题，引起了电力工业各部门的 注意和重视，并成为当前我国电力工业推行技术进步的重 点之一。
7、变电站综合自动化系统的数据通信技术有哪些? 8、什么是故障录波? 什么是事件顺序记录? 什么是事
故追忆? 9、综合分析图3-40所示变电站综合自动化系统。
3.4 变电站微机防误原理
1、五防闭锁内容
– 防止带负荷拉、合刀闸 – 防止误入带电间隔 – 防止误分、合断路器 – 防止带电挂接地线、合接地刀闸 – 防止带接地刀闸或临时接地线合隔离开关 • 微机防误闭锁功能
2、微机五防闭锁结构
– 微机模拟盘 – 电脑钥匙 – 机械编码锁 微机防误闭锁功能
3.5 变电站数据通信技术
基于九区图的综合控制
利用实时监测的电压和无功 2个判别量构成变电站综合自动 控制策略。综合逻辑判据是基于 给出的固定电压和固定无功的上 下限特性，把电压和无功平面分 割成9个控制区，各个区域对应 不同的控制策略，对有载调压变 压器和电容器组进行控制。
运行区域的控制策略表
四、备用电源自投控制子系统
1、故障录波意义
(1) 正确分析事故原因并研究对策。 (2) 根据录取的波形图，可以正确评价继电保护和自
动装置工作的正确性 (3) 根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确地
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变电站自动化系统后台监控软件VQC
自动化系统网络VQC
6.2.2 变电站电压无功控制应满足的约束条件
保证低压侧母线电压水平是首要原则 满足无功补偿“分层分级，就地补偿”的原则， 尽量减少主变调档次数 尽量降低电容器的动作次数 电压回升，变压器应先降档 负荷大、离电源远的变电站即使电压不是很低，也得先投电容器 调压装置不能频繁发出相反的指令 防止无功控制设备发令后，在命令执行并使遥调刷新这段时间内装置又 发一次调整令。 若分接头档位己经达到最低或最高位置又仍需要进行电压调整时，应改投切电 容器或发出语音报警等提示信息
6.3.2 电压无功控制策略
变 电 站 运 行 状 态 的 划 分
功率因数下限 功率因数上限 QH QL
8
1
2
7
9
电压上限 UH
3
电压下限 UL
6 5
4
变电站9区运行示意图
6.3.2 电压无功控制策略
变电站电压无功控制九区控制策略
动作类型 降主变分接头 升主变分接头 投电容器 切电容器 U 和 Q的变化 U下降， Q减少 U上升，Q增加 U上升，Q减少 U下降，Q增加
6.3.2 电压无功控制策略
变 电 站 运 行 状 态 的 划 分
功率因数下限 功率因数上限 QH QL
8
1
2
7
9
电压上限 UH
3
电压下限 UL
6 5
4
变电站9区运行示意图
6.3.2 电压无功控制策略
变电站电压无功控制九区控制策略
动作类型 降主变分接头 升主变分接头 投电容器 切电容器 U 和 Q的变化 U下降， Q减少 U上升，Q增加 U上升，Q减少 U下降，Q增加
U，Q 的动作变化关系
6.1.2 无功功率功率补偿
无功功率补偿
容性装置
能量
感性负荷
6.1.2 无功功率功率补偿
无功功率补偿对电力系统重要意义
稳定受电端及电网的电压，提高供电质量；提高公用点系统及负载的功率因数，
降低设备容量，减小功率损耗；改善系统的稳定性，提高输电能力，并提供一
定的系统阻尼；提高发电机有功输出能力；减少线路损失，提高电网的有功传 输能力；降低电网的功率损耗，提高变压器的输出功率及运行经济效益；降低 设备发热，延长设备寿命，改善设备的利用率；高水平平衡三相的有功功率和 无功功率；避免系统电压崩溃和稳定破坏事故，提高运行安全性。
6.2.2 变电站电压无功控制应满足的约束条件
若主变高压侧电压太高或太低引起电压不合格，又没必要投切电容器时，控制
系统应进行提示。
应对多段母线上的电容器正确投切，而不仅仅控制其低压侧母线所连
的电容器。 遇到电容器故障或因事故跳闸或处于检修状态时，控制设备不应再对其发出合闸
指令。
考虑因通道或其它问题，遥控操作有时一次不成功，可再发一次令，如仍不成功，则需 要报警。 要能有效地躲过电网电压波动及电压变送器的短时误报，这可通过设置动作延时或进 行数字滤波来避免这些扰动 若出现遥测不刷新，应闭锁控制装置并给出提示
第六章 变电站综合自动化电压无功控制子系统
6.1 电力系统的无功功率和电压调整
6.1.1 无功功率
无功功率定义
无功功率在电气技术领域是一个重要的物理量。凡是有电磁线圈的电
气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功
功率。 在电网系统中即存在感性无功功率也存在容性无功功率。在电力系统 中最大的负荷是感性的，所以我们通常将吸收感性无功功率的负荷称为无 功负荷；而将吸收容性无功功率的设备称为无功电源。
第六章 变电站综合自动化电压无功控制子系统
6.3 电压无功控制方式及控制策略
6.3.1 电压无功控制方式
分散控制方式
电 压 无 功 控 制 方 式
集中控制方式
分级关联分散控制方式
6.3.2 电压无功控制策略
变电站运行方式的识别
变电站一般都有多台有载调压变压器，系统在运行过程中这些变压器 可能有多种运行方式。当变电站只有两台主变压器时，其共有四种运 行方式：当变电站有三台变压器时，通过组合就会有13种不同的运行 方式。 目前实际采用的识别方式主要有人工设置和自动识别两种。
U，Q 的动作变化关系
第六章 变电站综合自动化电压无功控制子系统
6.3 电压无功控制方式及控制策略
6.3.1 电压无功控制方式
分散控制方式
电 压 无 功 控 制 方 式
集中控制方式
分级关联分散控制方式
6.3.2 电压无功控制策略
变电站运行方式的识别
变电站一般都有多台有载调压变压器，系统在运行过程中这些变压器 可能有多种运行方式。当变电站只有两台主变压器时，其共有四种运 行方式：当变电站有三台变压器时，通过组合就会有13种不同的运行 方式。 目前实际采用的识别方式主要有人工设置和自动识别两种。
2017/6/14
6.1.3 变电站的电压调整
电 压 无 功 调 节 设 备
同步发电机
调压变压器
并联电容器
并联电抗器
同步调相器 静止同步补偿器
2017/6/14
6.1.4 电压无功控制补偿的目标
变电站电压无功控制补偿具体目标
保证节点电压合格
保持系统无功平衡
电能损失最小化
减少电压调节次数
改善功率因数
电压偏差范围及功率因数的上下限等参数；
对变压器分接头和电容器组的投切进行控制； 显示变电站的运行情况，； 在故障情况的条件下可以将装置闭锁；具备自检、 自恢复功能，做到硬件可靠、软件合理、维修方 便且具有一定的灵活性和适应性。
6.2.1 电压无功综合控制原理
自带I/O系统的独立Vห้องสมุดไป่ตู้C装置 常 用 的 电 压 无 功 控 制 类 型
2017/6/14
第六章 变电站综合自动化电压无功控制子系统
6.2 变电压电压、无功控制的原理
6.2.1 电压无功综合控制原理
U s
U 1
K :1
U 2
I L
U L
Rs X s
Rt X t
变电站等值电路
RL X L
PL QL
PL RL QL X L U L UL
U L U2 U L
6.2.1电压无功综合控制原理
调压的过程只能按照整个变电站总负荷的变化情况进行调压。目前常用
的两种方式如下：
（1）调整变压器的分接头位置，改变变压器变比 。
（2）改变补偿电容器组发出的无功功率。
6.2.1 电压无功综合控制原理
电压无功综合控制系统要求
识别变电站的运行方式和运行状态；目标电压、