电力系统无功电压综合控制

电力系统无功电压综合控制
【摘要】本文通过对无功功率对用户和电力系统安全稳定电能质量经济运行至关重要性；电力系统无功电源及无功补偿原则；电压--无功调节实现方法、实现方式和控制调整策略及泉州地区无功电压调整和控制分析。

泉州地区的电压无功控制采用ACV智能控制系统，此系统可对电压、功率因数和网损进行优化控制。

【关键词】无功电压无功电源VQC A VC调整方法调整策略
无功功率对用户和电力系统安全稳定、电能质量和经济运行至关重要。

从电力系统潮流计算和电力系统综合负荷电压静态特性得知，电压与无功功率密切关系。

无功功率不足系统电压将下降，反之将上升。

过高电压和过低电压将影响到用户和电力系统本身的正常工作。

电压过高，用户的用电设备的绝缘将受到威胁；电压过低，用户的电器设备的正常工作受到影响。

特别是电动机负荷，电压过低，电动机的转矩将成平方级的下降，正在运行的电动机可能停转，带重负荷的电动机可能起动不了，严重影响到用电设备的正常工作。

对于电力系统本身，电压过低除了影响到电力系统的发电厂辅机正常工作外，还影响到电力系统电压的稳定问题。

故电力系统电压保持在质量范围里至关重要。

1.电力系统无功电源及无功补偿原则
1.1电力系统无功电源
电力系统无功电源有同步发电机、电力电容器、同步调相机、静止补偿器及电力线路。

发电机通过改变励磁电流改变发电机无功的输出。

根据发电机P Q曲线图得知，同步发电机要多发无功功率，势必要少发有功功率。

对于小电力系统或孤立运行的电力系统的调压很有效，对大电力系统一般只作为辅助的调压措施。

电力电容器并网只能发出无功，不能吸收无功，调压是有级的，但它价廉实用，它广泛应用于电力系统变电站母线的调压和负荷侧的调压。

同步调相机也是靠改变其励磁电流为过励或欠励来改变输出或吸收无功大小，它既能发出无功又能吸收无功，调压是连续的，但旋转的无功补偿设备需要大量的维护，故应用较少。

静止补偿器是对电力电容器的改进，它可通过可控的电抗元件来调节无功功率，它既能发出无功又能吸收无功，调压也是连续的，它是新型的无功功率补偿设备，补偿成本较高，主要是设备贵重，目前泉州供电公司有两个变电站采用此无功补偿设备。

1.2电力系统无功补偿原则
电力系统无功功率补偿原则是分层分区就地平衡。

对于220kV以上电网是分层平衡，对于110kV以下是分区就地平衡。

从潮流计算或从功率损耗计算可知，电力系统无功功率不远距离输送，远距离输送将增加有功损耗。

2.电压--无功调节实现方法、实现方式和控制调整策略
2.1电压和无功功率综合自动化调节的实现方法
（1）采用硬件装置实现就地VQC调节的实现方法
它是通过对本地变压器和无功补偿装置的运行数据采用，再经过控制和逻辑运算实现电压和无功自动调节。

但做不到与变压器的就地监控装置共享软硬件资源，无法采样多的变压器的各种信息为其服务。

一般用于电网结构不太合理，自动化水平不高的电网的变电站内。

（2）采用软件VQC的实现方法，利用监控主机上现成的遥测、信息，遥信，通过运行控制算法软件，用软件模块控制方法来实现电压无功自动调节。

还可以通过调度中心实施全网的电压与无功的综合在线控制。

它适合于电网结构合理，自动化水平较高的综合自动化变电站内。

不需要装设电压—无功调整的专门的硬件设备。

（3）采用A VC地区电网无功——电压优化控制系统，它用PAS拓扑模型自动生成监控点，实现随机检测电压监测点的控制、功率因数和网损优化控制。

A VC是目前地区电网无功——电压控制最好的一套系统。

2.2电压—无功综合控制的方式
（1）厂站VQC电压—无功综合控制的方式
各变电站装一个VQC设备，采集变电站母线电压、无功功率、变压器分接头位置、电容器开关状态量等，通过分析变压器分接头开关和电容器开关进行自动控制，实现就地无功优化补偿和电压控制。

就地控制不能对全网优化平衡，电压调节和电容器投切次数也过多。

（2）区域VQC电压—无功综合控制的方式
它建立在主站的一种软件VQC系统：电网电压无功集中控制系统，是一种集中控制模式。

它从调度SCADA系统主站获各厂站送来的各母线节点的Q U等遥测、遥信量进行分析计算，从而对全网各节点的Q U 的分布做出优化策略，形成有载调压变压器分接开关调节指令、电容器投切指令及相关控制信息，将控制信息交给SCADA系统通过遥控、遥调执行调节。

是系统实现调度以各节点状态满足一定的约束条件（如电压）为前提的，全网电能损耗为最小为目标的一种最优化的控制方式。

（3）采用A VC地区电网无功——电压优化控制系统，它对SCADA采集的数据进行滤波处理，即滤去电压无功的扰动。

它用PAS拓扑模型自动生成监控点，实现随机检测电压监测点的控制、功率因数和网损优化控制。

A VC是目前地区电网无功——电压控制系统最好的一种，它是智能控制系统。

2.3无功——电压的控制策略
电压整不外是调整变压器分接头、无功补偿设备投退，而功率因数的调整是对无功补偿设备投退。

VQC无功——电压控制策略有九区图、十七区图。

九区图控制策略主要是各临近区有盲点，十七区图控制策略是对九区图控制策略进行了改进，但他们无法实现最优化控制。

A VC地区电网无功——电压优化控制系统根据负荷曲线，解决了电压、功率因数和网损的优化控制。

3.泉州地区无功电压的控制
本地区以前采用VQC控制软件系统，目前采用IES600控制系统的A VC电压无功控制系统。

A VC系统能实现电压、功率因数、网损优化控制，能实现上下级厂站协调调压。

A VC其控制策略是根据负荷变化曲线投切电力电容器和调整变压器分接头来调整电压和功率因数，通过电压和功率因数优先自动提出优化网损控制策略。

本地区无功配置是根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》规定按主变压器容量的15%～30%配置。

根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》第7.2 110（66）kV变电站的单台主变压器容量为40MV A 及以上时，每台主变压器配置不少于两组的容性无功补偿装置，每台主变压器配置不少于两组的容性无功补偿装置。

当在主变压器的同一电压等级侧配置两组容性无功补偿装置时，其容量宜按无功容量的1/3和2/3进行配置；当主变压器中、低压侧均配有容性无功补偿装置时，每组容性无功补偿装置的容量宜一致。

根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》第7.3 在满足4.5条要求的情况下，110（66）kV变电站容性无功补偿装置的单组容量不应大于6Mvar。

每台主变按无功容量的1/3和2/3进行配置，可提高电容器利用率，提高功率因数，降低线损。

根据以上配置，2014年地区电网年最大运行方式、汛大及汛小时的网供功率因数可达0.96以上，最大运行110kV系统电压为118.4kV，最为110.3kV。

汛大运行方式110kV系统电压最高为120.6kV，最低为112.2kV。

汛小运行方式110kV系统电压最高为123.8kV，最低为112.5kV。

220kV、110kV和10kV母线电压大部分满足电压质量要求，但也有个别监测点电压很难满足电压最优质量要求。

IES600系统A VC电压无功控制是智能控制系统，在泉州地区电网正常运行和电能质量发挥重要作用，但运用时存在闭锁信号自动解锁问题，还需要优化完善控制参数及控制策略。

4.结论
无功功率对用户和电力系统安全稳定电能质量经济运行至关重要。

电压主要与无功功率有关，无功电源有发电机、调相机、电力电容器和静止补偿器。

电压质量、功率因数和网损是电网运行的重要指标。

VQC无功——电压控制系统只能对电压及功率因数的控制。

A VC无功——电压优化控制系统是智能控制系统，它可以控制电压、功率因数和网损，并实现电压、功率因数优化优先控制。

参考文献：
[1]电网监控与调度自动化（第四版），张永健，2013年
[2]福建省泉州地区电网年度运行方式
[3]电力系统分析（第二版），李梅兰卢文鹏主编2013。