变电站无功电压优化控制策略分析

变电站无功电压优化控制策略分析

王瑛

(河北衡水供电公司调控中心河北省衡水市053000)

摘要：随着国民经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿已成为维持电力系统正常运行的重要措施。无功补偿技术非常复杂，不仅对电流有严格的要求，而且对硬件的性能也有严格的把控。系统的管理者与执行者需要提高自身电力及其自动化专业知识的储备，专业素质与自身实践相结合，更好的发展无功补偿技术。只有又好又快发展无功补偿在变电站中的设计，才能使电力系统稳定快速发展，为人们的日常生活提供便利，并且提高国家经济与机械工业发展。

关键词：变电站；无功电压；优化控制策略

引言

电力损耗分为有功损耗和无功损耗，其中无功损耗每年造成的损失是巨大的。无功补偿作为一种新技术在保证电力运行稳定、降低电能损耗方而有着巨大作用。

1变电无功补偿概述

随着经济的发展和社会的进步，电力在我国的应用已经逐渐渗透到社会生活的各个角落，对经济和社会产生了重要影响。电力工业是我国目前的主要发展产业之一，是社会发展和人民生活不可缺少的重要组成部分。随着电力工业的进一步发展，人们对电力系统的要求越来越高，随着信息技术和数字技术的应用，电力行业面临着巨大的变革。电力行业的无偿补给，主要是对其电功率的无常补给。在电力设备使用的过程中，功率高电力生产输出系统对电力设备的使用也逐渐增多，这样不仅能够提高电力生产的质量和水平，还能有效的保障电力的安全运输，进而满足现阶段社会发展和人民群众日常生活的需要。在进行电开无功补偿的过程中，不仅要保证当前的正常供应，但也使操作更加稳定，减少电力的浪费，提高能源利用率，从而节省电力工业发展资金的使用，提高经济效益和社会效益，保证电压稳定运行。目前在我国电力行业运行出现的问题，导致了大量电力事故，这样不仅危害了人民群众的生命安全，还不利于经济建设的顺利进行。因此，必须采取有效措施，进行无功补偿，优化电压。

2变电站无功电压控制技术的工作原理和意义

2.1原理

通常来说变电站无功电压控制是指通过调整有载变压器的分接头的位置以及改变投切电容器组的数量来实现电压的调整。在变电站的构建中，有载变压器和并联电容器组是其主要设备，由于电压的无功控制具有不连续性和动态性的变化特点，因此，从本质上来讲，电压的无功优化控制是一个多月苏条件、多变量和多控制目标的强非线性问题。常见的操作流程是：以负载结点电压和发电机的无功输出载荷为主要约束条件；以无功补偿设备和可调变压器的分接开关的实际档位为控制实现手段；集成最新的智能自动化控制技术，建立一个模拟实际电力系统的电压无功优化控制的简化数学模型。实际控制中根据电压和无功潮流的数值震荡量，以并联补偿电路，结合有载调压变压器进行无功电压的综合调控。因此，变电站的电压优化控制就转化为一个多变量、多目标的最优控制求解问题。

2.2意义

电力系统中众多设备和各条线路的运行一直处于一种饱和状态，对于电力的输送有时有会形成过高的工作负荷与压力，无功补偿就是能够在有效的降低设备损耗与提升电网安全性的过程中发挥其作用和展现其重要的意义所在的，无功功率能够使得电力系统所输出的一些无功作用在需要的时候被吸收或者彻底的抵消掉，减少能源的损耗，这就使得整个电网的运行压力骤降，起到了调节运行负荷的重要作用，改善了整个电网的运行环境，供电设备和线路能够减少损耗，降低老化的速度，提升了电力网络的安全运行能力和性能。

3变电站无功电压控制技术分析

3.1同步电机技术

同步电机技术的服务对象是转速在一定状态下相同的交流电机，包括同步电动机、同步发电机以及同步调相机。这种技术之所以能实现功率的无功补偿，主要是在这种技术的操作下，同步电机运行方式是有规律的，运行状态也很稳定，这时它们的功率因数特性是一样的，都有延迟性或者落后性。要使功率因数摆脱落后状态，可以对激励电流进行调整，使其数值降低，进而影响到相关的输出无功电流，主要指的是大小和方向，这样多余的无功也能被吸收。激励电流的调整比较适合于同步电动机，但是总成本比较高，所以这种技术的经济效果差。

3.2静止类无功补偿装置

静止是相对于其他装置而言，在电力系统的运行中以相对固定和位置不变的状态下实施对电力电流和电压的操控的，其内部的装置构造没有加装用于旋转的构件，故此处于静止的运行状态，但是其性能卓越可靠，其工作效率很高，自身的自重和体积都很小，便于进行安装与携带，针对各种出现的动态状况，它的反应速度较快，灵敏度很高。该装置运行的基本原理主要依据的是交流电运行的相关机理。

3.3移相电容器

移相电容器，就是现在被人称为并联电容器的一类电力装置。其主要作用是对电力系统内部进行感性负荷的无功功率供给，进而达到优化相关参数、减少供电设施的损伤等目的。通常情况下，单相移相电容器的组成较为简单，大致包含了外壳、出线组织以及心子等。

4变电站无功电压优化控制策略分析

4.1加强无功电压管理

无功电压管理包括设备管理与运行管理。设备方面需要定期监控无功补偿设备健康状况，对损坏的设备应及时维修或更换；针对部分老旧或选型不当的变电设备应考虑更新或轮换。运行方面则应合理安排运行方式，如在夏季用电高峰期，要相应增加无功补偿的投入量，对无载调压变压器应提前提升运行档位；此外还需加强无功分层分区平衡控制，负荷高峰时段应控制关口功率因数不低于0.95，丰水期存在功率倒送情况的则应尽量控制倒送无功为最小值。

4.2变电站补偿容量的确定

在进行110kV变电站修建时会严格按照《并联电容器装置设计规范》（GB50227-1995）要求和110kV变电站的典型设计进行修建，严格按照主变压器容量的10~30%来确定变电站电容器的安装容量。对已经建设完成并投运的变电站，可以通过对其变电站所带的负荷性质进行了解，并确定潜供电流、暂时过电压以及谐波电压等因素，这样就可以确定电网电压、电容量的有功、无功情况以及电网的系统短路容量，一旦发现存在无功缺额问题，就可以对其进行增加无功补偿装置。在进行变电站无功补偿装置配置时，可以根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》和《电力系统电压和无功电力技术导则》的要求进行变电站补偿容量的计算。

4.3控制参数的整体化设置

就现阶段而言，现代化的无功补偿装置其智能化的程度一般是很高的，例如在控制目标上可以将其设定为功率因数补偿、电压稳定、专家系统、瞬时无功控制以及智能控制等诸多的形式。同时为了实现通用化的使用，部分无功补偿装置其控制器部分还设置了电压或者电流的互感器变比、历史数据查询、通信波特率以及故障次数记录等。

结束语

综上所述，变电站电压无功优化控制是变电站电压控制的主要技术手段，也是未来的变压技术的发展趋势，针对变电站无功电压的优化控制的多变量、强非线性的最优控制的特点。近年来，电力需求的经济发展继续增加，导致电力系统电压稳定、供电质量无法保证，容易降低电气设备的使用寿命，造成了巨大的障碍，影响了电力行业的发展。在电力系统中进行无功电压的优化控制，可以解决传统电力系统运行中存在的问题，提高电能的质量。

参考文献：

[1]郭刚.变电站无功优化问题研究[J].农业科技与装备，2014，（12）：24-26.[2]郭颜丽.区域变电站无功优化的研究与实现[D].吉林大学，2013.

[3]王慧.农村变电站无功优化智能系统的研究[D].沈阳农业大学，2013.

[4]曲洪波.变电站电压无功优化控制策略的研究[D].天津大学，2010.