变电站电压无功综合自动控制问题探讨 李昊阳

变电站电压无功综合自动控制问题探讨李昊阳
摘要：随着社会经济的快速发展以及改革开放进程的不断深入，电力系统也得
到了快速发展，当前社会的各项发展已经完全离不开电能，生产设备、人们的日
常生活用品、计算机等，几乎都是以电能为基础能源的，所以这就是我国不断在
扩展电网工程的原因。

而随着电网的逐渐扩大，传统的变电站技术已经无法满足
如今的社会需求，所以，我们就必须引用自动化技术对传统技术进行改造，以便
更好的提高电站的工作效率。

本文从电力系统调压措施、调压措施的合理选用和
控制方式等方面，对变电站电压无功综合自动控制系统进行了分析和讨论。

关键词：变电站；电压无功综合自动控制
引言
变电站是电网运输中最为重要的环节，它在电网传输过程中起着调节电压的
关键作用，最终使传送到达的电压能够满足用户的需求。

随着社会经济的不断提升，人们对于配电网的可靠性以及供电质量提出了更高的要求，这就导致输配电
网的组成结构也变得更加复杂。

为了保障电压的质量和无功平衡，需要对变电站
进行电压无功控制，以此来全面提升配电网的可靠性以及经济性。

一、变电站电压无功控制的原理
变电站采用的电压无功控制方式主要是通过无功补偿以及有载调压变压器。

有载调压器一般用于供电线路较长和负荷变动较大的部位，该调压设备的调压范
围大，而且在调压过程中不会影响到用户的正常用电。

在各式各样的无功补偿设
备当中，因为并联电容的电容器具备经济实惠、方便安装、能源消耗较少的优点，且电力系统中的大多数负荷都是感性负荷，这就使得并联电容器渐渐将步调相机
取代，并且由于上述优势，很快就得到了大面积推广，在该电容器的安装当中，
通常是采用集中补偿方式装在变电站的6到10kv的母线当中。

要想实现电压的
无功控制，可以从以下两个方面出发：
（1）改变有载调压变压器的变比，然而由于改变其变比的调压手段自身不
会产生无功功率，这种方式主要是通过改变无功分布最终实现电压调压，所以改
方式适用于系统无功电源供给充足但是无功分布不合理而产生的电压质量降低的
状况当中。

（2）合理投切安装在变电站低压一侧上的并联电容器，从而降低注入变电
站的无功功率，让高压网络传输的感性无功功率降低，最终达到降低电压损耗的
效果，实现变电站的母线电压以及功率因素改变或者控制。

二、变电站电压无功控制策略
1.按照功率因素和电压负荷调节。

主要的判断方式有以下两种：第一是将功
率因素作为辅助，电压作为主要，如果电压没有达到规定的标准，就需要考虑电
容的投入，若是电压到达了标准，则不需要考虑功率因素。

第二是将功率因素和
电压当成两个并列的因素，当电压达到了剂规定的标准以及功率因素具备了偷窃
条件，就可以投入电容，这两种操作方式在具体操作当中比较容易，充分且全面
的考虑了无功补偿的因素，但是也存在一定的缺陷，就是在一定程度上忽略了电
容器组合变压器分街头之间的配合，这就很容易导致在某些情况下无功补偿的实
际效果不理想解或者造成并联电容频繁出现投切。

2.基于传统九区图的控制方式。

九区图是传统的变电站电压无功综合自动控
制方法，在采用该方法的过程中，控制系统主要依赖于实时监测的电压合无功。

传统的九区图是指根据给定的固定电压预计固定无功等方面的特性，然后通过判
断分析，将无功合电压分为九个区域，而采用的控制策略要和每个区域相互呼应，以此来让有载调压变压器合电容器发挥自身的调节作用，传统的九区图原理比较
简单、且易于实现。

因此其应用也比较广泛。

3.基于人工智能的九区图方法。

电压无功控制系统的主要特征是复杂性、模
糊性以及非线性，这些特性直接决定了在控制过程中采用传统的控制方式十分困难，也正是因为如此，使得传统的第九区控制方式存在一定的限制。

然而随着科
学技术的不断进步和提升，人工智能技术也逐渐成熟，一些智能算法不断诞生，
由于智能算法的适应性强，因此被广泛的应用于电力系统的控制当中，这在很大
程度上弥补了传统控制方式的不足。

基于人工智能的九区图算法作为一种高效、
普遍使用的算法，和模糊数学的算法有着很大的不同，更多的是应用于变电站电
压无功的优化当中。

模糊理论最大缺点就是不能对信息数据进行模糊处理，这就
很大的降低了系统的精度，导致控制精度降低，并且在其的实际应用当中，由于
模糊理论一般是采用的试凑法，这种方法的适应性不足，所以在稍微复杂的系统
当中很难得到广泛使用。

而其也具备一定的优点，比如便于在线实现、计算量较
小以及信息量较少等。

然而由于不敏感的被控对象参数在变化，导致数据处理存
在不精确性和不确定性。

随着科学技术水平的不断提升，人工智能技术将会更多
的应用到变电站的自动控制系统当中，此外，不同的人工智能方式在解决问题的
过程当中的侧重点也不尽相同，让人工智能控制的效果也不相同。

若是能将各种
方式的优点都结合起来，就能真正发挥出控制效果，以上，就是基于人工智能的
变电站电压无功综合控制方式，该装置在有功、无功负荷预测的基础上，将模糊
边界策略以及遗传算法等优秀算法进行了融合。

总而言之，不同的控制策略的预
测精准度也不相同，由于优先级不同，可以根据实际情况进行策略的优先选择，
让自动控制装置更加具备灵活性。

4.自动化技术。

目前的自动化技术的结构模式主要分为三种。

集中式分布是
第一种，这种模式下的自动化设备里面有多个处理器，它能够同时对多个指令做
出回应并实现操作，极大地减少了反应时间，而工作效率却并没有减少，不同设
备的各个功能模块可以通过变电站里面的局域网形成一个连接，用以完成数据传输、技术处理等一系列操作。

传统的变电站控制需要维护人员根据自身的经验在
模糊控制的基础上制定相应的控制策略，而自动化技术就能够很好进行控制。

集
中式分布的好处就是，如果其中一个设备出现故障，并不会影响整个变电站内的
工作，而且能够为系统的修复提供了很多时间。

第二种是集中式，它与集中式分
布不同的地方在于它是以单一的CPU作为一个模块，变电站内部的各项工作都是
由一台计算机完成的，而且还需要一部分人为操作才能开展工作。

所以这种模式
一般用于较小的变电站，其目的就是为了节约成本。

第三种是分布式分布，它是
在集中式分布的基础演化而来，首先在构建时将设备分为几个不同的层次，一般
采用的是两结构层和三层结构。

两层结构模式是由主体层和间隔层两层组成的，
三层结构则是多添加了一个通信层。

变电站自动化技术的监控和测量都是在间隔
层内完成的，每个技术单元由光缆连接，大大降低了外界电磁波的干扰，能够让
数据传输更具有准确性。

这种模式不光具备了集中式分布所有的优势，自身还具
备有可扩展性的特点，这就意味着新型技术都可以添加到电压无功控制当中去。

变电站对于实时计算的要求不断提升，利用基于人工智能的自动技术就能很
好的满足变电站对实时性和灵活性的要求，所以在实际控制当中，需要将传统算
法和现代技术结合起来，全面保证变电站电压无功控制的准确度。

三、总结
在实际的电压控制当中，影响变电站电压无功控制因素比较多，这就需要定量研究系统电压和无功控制之间的关系，突破定性分析的框架。

此外，还需要在变电站的控制器中利用工业的芯片，在进行设计的过程中要充分考虑电磁兼容，提升控制器硬件系统的抗干扰水平以及可靠性。

参考文献
[1]钱浩.VQC在变电站电压无功调节的控制研究[D].安徽理工大学,2016.
[2]高胜昌.变电站型电压无功自动补偿装置研究[D].长春工业大学,2016.。