无功倒送及变电站的电压无功综合控制

• 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。
(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。
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。
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：
•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。
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。
（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。
图2、十三区图
图3、十七区图
图4、模糊无功边界的九区图
（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
•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
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。
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）。
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 )
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Biblioteka Baidu
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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。