内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布电业局 内蒙古 012000
变电站内电压无功自动控制和调节，是通过站内智能设备实时采集电网各类模拟量和状态量参数，采用计算机自控技术、通信技术和数字信号处理技术，对电力系统电压实时监测实现自动调节主变压器分接头开关和投切补偿电容器，使变电站的母线电压和无功补偿满足电力系统经济运行的需要。提高变电站电压合格率并降低损耗。
1 基本原理
1.1 变电站运行方式的变化对电压无功控制的影响
1.1.1 变电站运行方式
（1）完全分列运行。变电站高、中、低压侧母线均分开运行。
（2）分列运行。变电站高、中、低压侧任意一侧母线并列运行，其他母线分开运行。
（3）并列运行。变电站高、中、低压侧任意两侧母线并列运行。
1.1.2 不同运行方式下的电压无功控制
（1）完全分列运行。各台变压器分接头可以在不同档位运行。各低压母线段电容器组分别进行循环投切。
（2）分列运行。各台变压器分接头可以在不同档位运行。所有电容器组应统一考虑进行循环投切，但需考虑每段母线电容器组的均衡投切。
（3）并列运行。各台变压器分接头必须在相同档位运行。所有电容器组应统一考虑进行循环投切，但需考虑每段母线电容器组的均衡投切。并列运行时，各台变压器分接头应在相同档位运行。
1.2 变电站电压无功控制的闭锁条件及要求
所谓电压无功控制的闭锁，是指VQC装置在变电站或系统异常情况下，能及时停止自动调节。
1.2.1 VQC闭锁条件
闭锁条件和要求要全面，VQC闭锁应考虑以下几个方面：①继电保护动作；②系统电压异常；③变压器过载；④电压断线；⑤电容器开关或主变压器分接头开关拒动；⑥电容器开关或主变压器分接头开关动作次数达到最大次数限制；⑦主变压器并列运行时的错档；⑧主变压器分接头开关的滑档；⑨主变压器、电容器检修或冷备用时的闭锁；⑩外部开关量闭锁分接头调节或电容器组投切。
1.2.2 闭锁响应时间的要求
对于VQC闭锁的要求，针对不同的闭锁量响应时间应该不一样，如保护动作、主变压器有载调压分接开关滑档、TV断线、外部开关量闭锁、系统电压异常等闭锁要快速，远方调节控制必须实现就地闭锁才能保证安全性。
1.3 系统对变电站电压无功控制的约束条件
（1）系统在发生事故或运行方式发生大的改变时需可靠闭锁电压无功控制功能。
（2）变压器高压侧电压越限超过闭锁定值时应闭锁电压无功控制功能。
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（3）变压器高压侧电压越限但未超过闭锁定值时，应调整VQC控制策略以免使系统运行状况进一步恶化。
2 电压无功控制的实现方法
目前电力系统内变电站常用的电压无功控制的实现方法有2种：VQC装置，软件控制模式。
2.1 独立的VQC装置
变电站内装设独立的VQC装置目前是电力系统中实现电压无功控制的一种主要方式，它采用自身的交流采样和输入输出控制系统，多CPU分布式模块化的体系结构，对应于变电站内的主变压器和相应的电容器组设有独立的控制单元，另外还有一个主控单元负责管理主变压器控制单元和通信，根据运行方式的变化及系统电压无功的要求选择控制策略，向主变压器控制单元发出控制命令。主变压器控制单元还应具有瞬时反应系统各类电气参数开关量状态变化的能力，就地判别是否闭锁下达的控制命令，并实时监视和记录系统电压合格率和谐波状况。
2.2 基于站内通信的软件控制模式
其功能实现是在变电站的智能RTU模块或后台监控系统中嵌入VQC控制软件。通过通信采集各类电气参数和开关量的状态，由控制软件模块进行综合判别，选择合适的控制策略，下达遥控命令至监控系统中的各单元测控装置实现对主变压器有载调压分接开关的升降和电容器组的投切控制。
3 电压无功控制的发展方向
电力系统是一个复杂的动态关联系统，其潮流是动态变化并相互关联的。变电站内变压器分接开关在某个范围内的调整将影响无功功率的交换，进而影响电网无功潮流的分布和电压的变化。因此，如果某一地区因为电压低依靠变压器分接头向同一方向调整，将引起无功功率在该地区的大转移，造成系统无功波动，对系统电压也会造成严重影响。
应当考虑全局的优化，将各个变电站采集的电压无功数据和控制结果送至调度中心或集控站的主机，依据实时的潮流进行状态，确定各个变电站电压和无功要求，对全网进行综合调整。
基于调度系统或集控站的区域集中控制模式是维护系统电压正常，实现无功优化综合控制，提高系统运行可靠性和经济性的最佳方案，调度中心必须具有符合实际的电压和无功实时优化控制软件，各变电站有可靠的通道和智能控制执行单元。此外地区调度系统有大量的运行方式、运行参数、分接头当前位置、电容器状态以及各变电站低压侧母线的电压水平、负载情况等诸多信息均输入调度中心计算机，必然会造成控制软件复杂化和控制的效果变得很差，因此实现分层分级的关联控制是全网电压无功控制的发展方向。
所谓分层分级是指全网根据调度要求进行分区分片控制，省级调度应在全网安全稳定和经济运行的高度，调度各发电厂和枢纽变电站的电压和无功输出水平，各地区调度合理调度实现就地无功平衡，控制与系统电网的无功交换。地区调度负责对区域高压变电站和集控站的控制，集控站和县级调度负责对低级电压等级变电站的控制。事先由调度中心的电压无功优化程序计算好下达给各变电站系统在发生大的运行方式和潮流改变时应闭锁电压无功控制功能，由调度主站先控制各发电厂和高压枢纽变电站的电压无功状态，再由地区调度、县级调度或集控站等控制下一级变电站或直供变电站的电压无功状态。
其优点在于：在系统正常运行时，可以由分散在各变电站的电压无功控制装置或软件自动化执行对各受控变电站的电压无功调控，实现功能分散、责任分散、危险分散；在紧急情况下调度中心执行应急程序，闭锁下级调度或集控站以及各变电站的自动调控功能，由调度中心直接控制或下达电压无功系统参数至枢纽变电站，可以从根本上保证全网系统运行的安全性和经济性。正常运行情况下，VQC装置或软件向调度报告控制结果和各类参数。同时接受上级调度下达的命令和参数，自动修改或调整定值或停止执行自动调控，成为接收调度下达调控命令的智能执行装置并兼顾了全局优化和局部优化问题。
4 结论
经过以上分析，个人认为在当前变电站综合自动化系统中应用独立的VQC装置或软件已取得了一定的经验，在区域电压无功优化理论和实践发展进一步成熟后，通过调度中心控制软件及变电站独立的VQC装置和软件实现分层分级的关联控制是一种可行的解决方案。
论文作者:张建如
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第35期
论文发表时间:2017/3/29
标签：电压论文; 变电站论文; 变压器论文; 电容器论文; 系统论文; 母线论文; 站内论文; 《北方建筑》2016年12月第35期论文;