浅谈变电站电压及无功的综合控制

浅谈变电站电压及无功的综合控制

发表时间：2019-07-02T14:04:29.703Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：梁华银李毛根

[导读] 通过调节有载调压变压器分接开关和投切并联电容器组，实现调节电压合格和无功平衡的目的。

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摘要：以变电站为单位，自动调节电压和无功功率就地平衡，变电站电压和无功控制主要是采用有载调压变压器和补偿并联电容器组，通过调节有载调压变压器分接开关和投切并联电容器组，实现调节电压合格和无功平衡的目的。

关键词：变电站；电压；无功；控制

1电力系统调压的措施

1.1利用发电机调压

发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整，这是一种经济，简单的调压方式。在负荷增大时，电网的电压损耗增加，用户端电压降低，这时增加发电机励磁电流，提高发电机的端电压；在负荷减小时，电力网的电压损耗减少，用户端电压升高，这时减少发电机励磁电流，降低发电机的端电压。按规定，发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的-5%～+5%以内。

1.2电压无功自动控制装置

在以往的变电站运行中，常常是采用人工的方式进行相关的电压无功调控，这种陈旧老套的控制方法不但需要耗费变电站值班人员的大量精力，加重了其负担，增大了工作量，同时也不能很好的实现电压无功控制的目的。这是因为人工调节的主观因素太大，如果值班人员的判断或操作失误，就会严重影响到调控的合理性，不利于变电站的稳定电力供应。随着人们对供电质量的要求更高，大多数变电站都是采用的无人值班变电站，这样以来，人工操控电压无功就很难实现。

1.3利用无功功率补偿调压

改变变压器分接头调压虽然是一种简单而经济的调压手段，但改变分接头位置不能增减无功功率。当整个系统无功功率不足引起电压下降时，要从根本改变系统电压水平问题，就必须增设新的无功电源。无功功率补偿调压就是通过在负荷侧安装同步调相机、并联电容器或静止补偿器，以减少通过网络传输的无功功率，降低网络的电压损耗而达到调压的目的。

1.4改变输电线路的参数调压

从电压损耗的计算公式可知改变网络元件的电阻R和电抗X都可以改变电压损耗，从而达到调压的目的。变压器的电阻和电抗已经由变压器的结构固定，不宜改变。一般考虑改变输电线路的电阻和电抗参数以满足调压要求。但减少输电线路的电阻意味着增加导线截面。多消耗有色金属。所以一般不采用此方法。

2 变电站电压无功控制方式

目前，变电站电压无功控制方式主要有3种：集中控制方式、分散控制方式和关联分散控制方式。

2.1 集中控制方式

集中控制是指在调度中心根据采集的各项数据，通过遥控装置对各个变电站的调压设备、无功补偿设备统一进行控制。从理论上讲，集中控制方式应该是保持配电网电压合格、无功平衡的最佳方案。但它对调度中心的要求相对较高，在软件方面要求配备实时控制软件，在硬件方面要求配电中心达到“三遥”的水平，最好在各个配电中心针对这一环节配备单独的智能模块。目前，各地变电站的基础设施条件和智能化水平参差不齐：有的地方相对发达一些，设备比较先进，智能化水平较高；有的地方相对落后一些，设备比较陈旧，基本没有自动化装置；有的地方变电站各方面建设虽然比较先进，但是缺少相关操作人才，也难以实现集中控制。因此，当前要想实现整个电力系统全部采用集中控制方式还是比较困难的，只能在相对发达的地区先建设一部分，逐步在其他地区循序渐进地推开。

2.2 分散控制方式

分散控制方式是指在每个变电站专门建设一台电压无功自动控制平台，该装置根据采集的数据，自动调节分接头位置或投切并联电容器组，从而实现对电压调节装置和无功补偿设备的控制，当主变压器负荷发生变化时，保证该变电站供电半径内配电网电压质量合格、无功功率合格。分散控制的优点是控制简易、投入较小，符合当前我国大部分地区的基本情况；缺点是难以实现整个地区大面积的统一操控。随着计算机、通信技术在电力行业的应用越来越广泛，实现对整个地区进行集中控制是大势所趋，分散控制装置由于其自身的条件所限，逐步会被淘汰，但在局部地区其使用还具有一定的优越性。

2.3 关联分散控制方式

集中控制方式理论上能够及时掌握整个地区变电站的相关情况并进行最好的集中控制，但是此控制方式对变电站的软硬条件的要求比较高，需要投入更多资金，并且由于多个变电站在一个调度中心进行集中操作管理，控制系统比较复杂，操作难度较大，一旦发生问题，影响很大。目前，国内大部分地区应用比较广泛的是分散控制方式，但此控制方式不能实现整个地区的集中管理。关联分散控制方式是指在正常运行情况下，由安装在各变电站的控制装置根据编好的控制程序进行调控。在保障整个系统安全可靠运行的前提下，分别计算出正常运行、紧急情况、系统运行方式发生大变动时的调控范围，由调度中心根据采集的数据情况直接进行操作或修改变电站母线电压和无功功率值，以满足辖区内电力系统安全、可靠运行的要求。关联分散控制的最大优点是无论在正常情况下还是在紧急状态下，都能有效保障辖区内的供电可靠性和经济性。关联分散控制装置要求必须满足对受控厂站分析、判断和控制的强大通信功能，以及时将采集到的信息报告给调度中心，并执行好调度中心下达的各项调控命令。

3 变电站电压无功综合控制方式调节判据

变电站电压无功综合控制调节判据分为以下5个方面：1）按功率因数控制；2）按电压控制；3）按电压综合控制有载分接开关和电容器组；4）按电压和功率因数复合控制；5）按电压、时间序列复合控制。

3.1 按功率因数控制

根据功率因数的大小，来确定投切并联电容容量。如果功率因数低于确定值则通过自动控制装置投入电容，如果高于确定值则通过自动控制装置切除电容。此办法没有把电容对母线电压的影响考虑进来，并且当变压器负荷较小时，可能存在自动控制装置动作频繁的问

题。

3.2 按电压控制

有的枢纽变电站由于对电压质量要求比较严格，采用以电压的变化情况作为判据进行控制调节并联电容自动投切装置，完全不考虑无功问题，这种方式在原理上和补偿效果上都比较差。

3.3 按电压综合控制有载分接开关和电容器组

当母线电压为U≤UT下限时，降低有载分接开关升压；当U≤UC下限时，投入电容器组；当U≥UT上限时，升有载分接开关降压；当U≥UC上限时，切除电容器组。此方式的主要作用在于较好地实现了对电容器组的调节，但没有考虑无功优化的效果，且投切电容器组的过程也不太合理。

3.4 按电压和功率因数复合控制

按电压和功率因数复合控制有两种方式：一是以电压为主，功率因数为辅，只要电压达标，不考虑功率因数，若电压不达标，则根据相关数据自动投切电容器组；二是将电压和功率因数并行使用，电压和功率因数都满足条件才会投切电容器组。第一种判别方式无功补偿效果较差；第二种判别方式存在对频繁误投切并联补偿电容现象。

3.5 按电压、时间序列复合控制

根据变电站的日负荷曲线，将每天分为多个时段，根据不同负荷时段对电压和无功的要求，来调节变压器分接头或投切并联电容器组。此方法适应性较差，只适于负荷较稳定的变电站，且负荷时段的划分必须随季节和负荷的变化进行调整。

4 结语

当前配电网的结构越来越复杂，电压等级也越来越高，在运行过程中产生的无功电压危害也越来越大，如果还单纯依靠发电机自身调节无功电压，已经满足不了要求。因此，必须大力增强电网调控能力，通过合理的无功补偿方式来提高电能质量。

参考文献

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