变电站无功电压控制(VQC)实现方式及应考虑的一些问题分析

变电站无功电压控制(VQC)实现方式及应考虑的一些问题分析

【摘要】目前我国研制和开发了数台基于电站的就地控制装置，它们虽然在一定程度上做到了无功电压补偿，但装置的控制策略大都是以本站局部最优为控制目标的，没有考虑对其它站的影响，并且存在控制设备动作频繁，易受谐波干扰、引起无功倒送等问题。因此，对就地控制进一步深入研究大有必要。

【关键词】无功电压控制；谐波干扰；电压质量；负荷容量；经济性；安全性；可靠性

０引言

但随着我国电力事业的发展，无功电压问题也日益凸现出来。第一，电压质量方面。随着电力供需矛盾的缓和、经济的发展、人民生活水平的提高，用户对电压质量的要求越来越高，同时负荷峰谷差的不断增大，也给无功电压控制带来了新的要求和困难。第二，电压安全方面。国外几次大的电压崩溃事故使电压稳定性问题受到了广泛的重视，随着我国电力系统的不断发展，受端系统不断扩大，负荷容量不断集中，远方电源供电比重逐步增大，出现电压崩溃并发展为全网性事故的可能性也正日益加大。第三，随着电力市场化运营的深入开展，各电力公司将更注重电力运营的经济效益，而良好的无功电压管理是降低网损、提高设备运行效率、减少设备运行和维护费用的重要手段。因此，无功电压控制的研究是现代电网规划和系统运行所面临的重要课题，是电力系统运行亟待解决的一个问题。

１变电站无功电压控制（VQC）实现方式

１．１后台机软件VQC

后台软件式VQC是通过变电站内的计算机网络，对变电站计算机监控系统所获取的模拟量、开关量、闭锁信号、保护信号，由电压无功控制功能软件进行分析和计算，最后再通过计算机网络控制执行命令。它是将VQC功能嵌入监控软件中，使VQC和监控功能一体化。它的优点是不必增加任何设备，只需一套与监控装置相配套的软件就能实现VQC功能，利用监控装置显示运行方式，自适应跟踪调整，远方调度RTU功能的投切和控制方式的选定十分方便。对已进行四遥改造的常规变电站，只需在就地增加一个调度端、一条通信线路、一台工控机和后台软件就能实现VQC功能和就地监控功能，实时监控画面可以作为模拟屏使用，不占用屏位。另外使用后台软件式VQC，版本升级比较容易，运行策略可以根据变电所实际情况随意更改（包括修改闭锁条件）。

１．２网络VQC

网络VQC采用单独的CPU装置，但其I/O设备仍由网络借助于自动化系统实现，其本身不带I/O系统。其主要优点是毋需单独敷设电缆，减少了工作量；

并且动作不完全依赖于自动化系统的后台机，能独立采取模拟量进行判断，所以动作速度相对于软件实现方式要快一些。其缺点是整个VQC的可靠性还取决于网络通信、I/O和VQC主机的运行状况，其闭锁量、动作出口还是受后台机和通信网络的限制。

１．３自带输入/输出（I/O）系统VQC

自带输入/输出系统VQC不依赖于其它装置，数据采集和控制输出都是自身功能的一部份，集I/O系统和计算判断于一身。它直接通过二次电缆获取所需的模拟信号、开关状态量，进行分析、计算及判断，在电压越出设置的预警区时，依据一定规则能快速对控制设备发出控制量。它的优点是能根据变电站各种运行方式，自适应跟踪调整，不需要借助于网络或其它装置工作，不受自动化系统运行稳定限制；它的弊病在于需要增加复杂二次回路，特别是控制设备的闭锁回路，有些保护、一次设备提供信号接点不多，往往需外扩信号接点，增加设备、降低可靠性。而且该设备闭锁原因查找麻烦、不直观，给日常运行维护带来困难，从技术经济角度来看，需增加一套设备、占用一个屏位，还得增加二次电缆。

随着计算机、通信、电子技术的飞速发展，电力系统自动化技术不断完善和提高，变电站综合自动化系统监控部分的运行稳定性和可靠性也逐步提高，信息上送和命令下达速度增快，采样精度提高，这些都对后台软件式VQC的实时性、实用性和可靠性提供了保证；并且后台软件VQC经过近几年的使用和摸索，运行软件已经逐渐成熟。因此，后台软件VQC作为一种简单、有效的电压无功自动调节方式，应该成为今后变电站无功电压控制实现方式的首选。

但是无功电压控制实现方式的选择应该针对于不同自动化水平的变电站，采取不同的方式。对于新建的变电站，由于目前采用综合自动化系统，设备较先进、精干，在能保证反应速度、动作速度的前提下，选用后台机软件方式或由与网络相连的专门方式比较合适；对于一些扩建的和无人值班改造的老变电站，采用带输入/输出系统的综合控制系统较合适，一是它可靠，二是老变电站也无后台机等现代化的自动化设备和通信网络，由老设备改造接入无功电压控制设备容易。

２变电站无功电压控制应考虑的一些问题

２．１变电站无功电压控制策略问题

控制策略是VQC调节的基本准则。合理的控制策略应是VQC实际投运的基本要求之一。现有的控制策略主要存在以下几个问题：一是忽略了电压、无功和负荷变化间的关系以及负荷的影响，割裂了电压调节与无功补偿的有机联系，在实际运行中导致一些不合理的动作方式，引起自动控制装置的频繁动作，降低了开关设备的使用寿命。二是目前调节装置的控制策略大都是以本站局部最优为控制目标的，没有考虑对其它站的影响，也不可能从全局网损最小的角度出发进行控制。对其改进要求的重点在于减少变压器有载调压分接头的调整次数，并与改善峰谷时段的功率因数有机的结合起来。此外，作为一种成熟产品，VQC应能满足用户的特殊要求，如无有载调压变电站的单一电容器投切，无补偿电容器

组变电站的单一变压器有载调压等情况。

２．２变电站无功电压控制闭锁问题

VQC的闭锁是指VQC在变电站异常或系统异常情况下，能及时停止自动调节。闭锁问题是VQC能否投运的最大问题。如果VQC没有完善的闭锁系统或闭锁速度达不到运行要求，就会对变电站的安全运行带来严重威胁。这就要求VQC具有完善的闭锁系统，一旦闭锁条件产生，VQC应能立即响应。VQC在闭锁方面存在的主要问题有：（1）闭锁条件不够全面；（2）闭锁限值设置不合理；（3）闭锁速度不够。VQC应考虑的主要闭锁要求有：主变保护动作、电容器保护动作、PT断线、系统电压异常、主变并列运行时的错档、装置故障、电容器开关或主变分接开关日动作次数达到最大值、目标对象拒动、主变滑档等。

２．３变电站无功电压控制人机界面问题

VQC的人机界面是显示本站运行状态和闭锁情况的有效途径，并能在线灵活的整定有关参数。人机界面的问题是VQC能否正常工作的关键。目前人机界面存在的主要问题有：（1）参数设置不够方便，对用户开放的参数不够充分和全面；（2）部分闭锁条件隐藏在程序里面，而没有在人机界面中反映出来；（3）VQC动作记录不够全面等。

２．４运行方式问题

变电站的运行方式不是固定不变的，会随着负荷变化，设备运行状态的改变而作相应的变化。尤其是现在城网变电站的主接线种类繁多，较以往的主接线有很大的变化。由于受装置本身的资源限制，采样不够全面，导致现有VQC对新的变电站运行方式不能正确反映。为此，对不同变电站应采取相应的特殊处理。

３结束语

对于联系电网和用户的变电站来说，保证变电站用户端的电压水平接近额定值，对提高全网电压质量有着重要意义,因此变电站无功电压控制成为保障电压质量和无功平衡、提高电网可靠性和经济性必不可少的措施。

【参考文献】

［１］韩祯祥.电力系统自动控制[M].水利电力出版社，1995．

［２］马维新.电力系统电压[M].中国电力出版社，1998．