变电站电压无功控制策略和实现方式

变电站电压无功控制策略和实现方式

王海明

北京天润新能投资有限公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：本文首先阐述了变电站电压无功控制策略，论述了运行方式的设定，接着分析了电压无功控制（VQC）需要注意的问题，最后对电压无功控制(VQC)的实现方式进行了探讨。

关键词：变电站；电压；无功控制；实现方式

引言：

我国社会经济的快速发展，极大的丰富了人们的物质生活，导致电力消耗的大幅度增加。而电力消耗的大幅度增加会对电网的平稳运行和安全运行提出了更高的挑战，在典型的电网控制中，变电站扮演了一个控制枢纽的角色，通过变电站在输电电网和电网用户之间，配置了一个流量控制旋钮。而变电站主要是通过无功电压控制实现电压调节的，因此，变电站的无功电压控制是保障电压质量和无功平衡、提高电网整体安全可靠性和维持电网经济性的必要措施。

1变电站电压无功控制策略分析

1.1在功率因素的基础上进行电压无功控制

这主要是针对电容器投切为自动控制方式的变压器而言，其会在运行中结合电网和变压器的功率因素来实现自动调节，这种电压无功控制策略较为容易实施，方法比较简单，也基本上能够满足电压功率调节的要求，但是其只能使用在一种变压器形式中，而在分接头调节中无法使用，因此无功补偿的效率相对较低，并不能满足相应要求。

1.2在人工智能技术基础上进行的动态调节

针对变电站电压控制中的不确定特征，模糊逻辑控制的控制策略逐渐被引入进来，模糊控制对参数为强非线性、多变量综合影响的复杂控制问题具有较好的处理效果，因此，以电压、无功功率的变化趋势为参数输入量，将投切电容器组数及变压器分接头档位的实际数值作为输出变量，可以建立一个典型的模糊控制器。与传统的九区控制法相比，电压和无功功率的边界数值被模糊处理，简化的数学模型更接近实际情况。变压器分接头和电容器组投切容量之间的最优配置是变电站电压调节的核心目标之一，通过模糊动态规范法，可以建立一个模糊处理目标函数进行最优化求解，通过对电压数值、电容器投切次数、变压器分接头动作次数进行模糊加成处理，采用模糊运算分析可以得出最优化控制情况下的变压器分接头和电容器组投切容量的实际配比数值。

1.3九区图控制

这种控制方法是一种相对较为传统的电压无功控制方法，但是在人工智能技术的不断发展和应用下，九区图控制法有了一定的改进与完善。其中传统的九区图控制阀就是以电压上下限值和无功的上下限值为划分依据，把电压-无功的平面分成9部分，并对这9部分分别采取不同的措施来进行控制。这种传统的九区图控制方法仅仅只注重了电压与无功的上下限值，而并没有全面考虑到其他方面对电压无功控制的影响，并且其控制方法在一定程度上存在着盲目性，不能进行明确的无功控制和调节。但是其原理较为简单明了，因此一般多在单片机中使用。而在当前较为复杂的多功能变压器自动控制系统中，可以采用人工智能技术改进后的九区图无功控制方法。其无功控制方法有三种形式，分别是基于专家系统的电压无功调节、基于模糊控制理论的电压无功调节、基于神经网络的电压无功调节。在具体的使用过程中，需要根据变电站变压器自动控制系统的实际情况来合理选择。并且由于人工智能技术水平还相对较低，因此该无功控制技术还需要在使用的过程中不断总结经验并加以改进。

2运行方式的设定

2.1并列方式

(1)高压侧：如高压侧并列，将高压侧并列压板投入。在中低压侧并列时分接头将自动调节，如该压板退出将根据是否保持档位差进行调节。

(2)中低压侧：如定义自动判并列，则按运行的并列条件编好逻辑图。

2.2单台主变带两段以上的母线或两台主变带三段母线，将退出的主变的允许自动调压压板退出。

3电压无功控制（VQC）需要注意的问题

VQC闭锁问题。VQC闭锁是指在系统异常的情况下，能及时停止自动调节。主要闭锁条件有：主变保护动作；电容器保护动作；电容器异常；电容器退出运行；电压互感器断线；系统电压异常；限值闭锁；主变过负荷；主变滑档；VQC软件或VQC装置故障。

4电压无功控制(VQC)的实现方式

4.1基于变电站自动化系统的VQC

随着无人值班变电站的增多,在变电站中一般均有用于当地和远方监控的自动化系统或具有“三遥”功能的RTU装置,它们有完善的I/O(输入/输出)功能,包括对测量量及信号量的采集。该装置也具备控制变压器分接开关、电容器开关动作的功能因此在此装置的基础上添加相应的电压无功控制模块到变电站自动化系统软件中,将系统采集到的信息进行计算、分析,输出控制命令给被控对象,即可实现VQC控制目的。具体有2种实现方式:

（1）利用变电站自动化系统后台监控系统的VQC控制。其特点是VQC运行软件安装在变电站后台监控计算机上,成为后台监控系统的一个子模块,当后台监控计算机运行时,设置投入VQC功能即可工作,达到控制要求。这种方法参数设置简单,人机界面友好,调试方便,省去了专用硬件设备,降低了成本。但是V万方数据QC的可靠性取决于网络通信水平、I/O单元和后台监控计算机的运行状况,尤其是对后台监控计算机的可靠性要求更高。目前,南瑞中德公司的LSA678及NSC—2000系统的VQC即采用此方式。

（2）挂在变电站自动化系统网络上的VQC。在变电站自动化系统的网络上挂一独立工控机,用于运行VQC软件,通过网络实现信息的计算和VQC功能控制。这种方式参数设置简单,毋需单独敷设电缆,调试方便,而且调节与闭锁速度快。但是要增加专用工控机,系统可靠性取决于网络通信水平、I/O单元和独立工控机的运行状况。四方公司的CSC—2000系统的VQC即采用这种方式。

4.2VQC专用独立式成套装置

专门用于实现变电站VQC功能的成套装置在电力系统中应用广泛。这种装置的特点是集IO单元与分析判断功能于一体，相关闭锁信号由相应装置的硬接点输入，所需测量值由自带的IO单元采集，有关控制也由自带的IO输出。这种控制方式将各种VQC功能集中于一个装置中，不受其他系统或网络的影响，因而可靠性高。缺点是所需敷设电缆较多、安装调试麻烦，不能充分利用站内自动化资源，变电站运行方式改变时其功能改变与扩充困难。

4.3半独立式新型VQC控制方式

根据电力系统的实际情况,很需要有一种介于VQC专用成套独立装置和基于变电站自动化系统的VQC之间的控制方式——“半独立式VQC控制”,即将变电站自动化装置所提供的信息经VQC专用装置运算处理后直接输出控制。该方式的输出部分是自带的,而输入部分基于自动化系统装置。这种半独立式VQC装置通过在自动化系统的上传口截取所需信息,经控制装置的分析处理得到控制信号,然后通过本身的输出回路控制相应的对象。变电站自动化系统中若投入这种VQC控制装置,只需接入少量的电缆和改动很少的回路。该方式安全、方便,有很高的实用价值。

结束语：

在变电站的运行系统中，加强变电站的电压无功补偿控制是非常重要的。虽然目前我国的电力技术水平有了很大的提升，但是相对来讲，其中还有很多地方需要改进和完善。因此在实施电压无功控制的过程中国，必须要注重功能锁闭问题，并确保其与远方调度中心之间的通信状况保持良好，完善相应的人机界面，以最大程度的提高变电站电压无功控制系统。尤其是在无人值班变电站越来越多的情况下，若不尽快提高其电压无功控制水平，则将会给其运行和维护带来很大不便。

参考文献：

[1]李云秀.变电站电压无功控制策略和实现方式[J].科技与企业.2014(15)

[2]祝小涵.浅析变电站电压无功控制[J].中国新技术新产品.2018(04)

[3]肖锋.浅析变电站电压无功控制装置的设计与应用[J].中国新技术新产品.2017(06)