陈志峰
（国网山西省电力公司清徐县供电公司 山西太原 030400）
摘要：电力系统中电压无功设备的运行管理是电网技术管理的核心内容，管理的好坏直接关系到经济的发展和人们生活质量的提高。因此，供电部门在日常的工作中要加强无功管理，努力提高工供电质量，实现电网电压无功的最优化运行。
关键词：电力企业 无功电压管理 措施
前言
配网电压稳定有非常重要的意义。一是能够确保居民用电安全稳定，如果电压不稳，则会造成居民在使用电器之时有安全隐患，轻则损坏居民用电设备，重则对居民的人身财产造成伤害；二是能够保证工业生产正常进行，稳定的电压可以确保工业设备正常运转，不会对设备造成损坏，如果电压不稳，则可能会使工业设备无法稳定运行，对企业造成重大经济损失。
一、电力系统电压质量及无功电压管理的意义
1、对满足电能输出供应需求有重要作用
随着社会经济的发展，社会需求对电力的需求越来越紧张，需求量飞速增高。一旦电能供应不能够满足社会发展日益增长的需要，社会经济就会呈现出发展迟缓现象，严重的甚至造成社会的瘫痪。加强电力系统电压质量及无功电压管理，对于提高电网的供应质量和输出质量，合理配置电力资源，改善电网输出效率，促进整个社会的正常运转具有重要作用。
2、对于优化资源配置，保护社会环境有重要作用
电力资源作为能源资源，对我国经济社会发展有重要的影响。从总量上来说，我国电力资源的总量是非常丰富的，单由于我国人口众多，人均资源便非常紧缺。而且石油等资源已经处于枯竭等边缘，再加上大量的开采和使用，对整个社会环境造成了极大的污染。电力资源是可再生的资源，不进不仅能够满足社会所需，还能够对环境产生积极影响。加强电力系统电压质量及无功电压管理，能够合理地对资源进行优化配置，解决资源匮乏的难题，对社会环境的保护有积极影响。
二、影响电压偏差的主要原因
电网在运行过程中，各种各样的外界因素会对电压造成干扰，其原因主要包括以下几方面内容：当电网运行过程中运行方式发生改变时，功率的分布也会受到影响而发生改变，电网抗阻也发生改变，造成电压出现升高或降低的不稳定情况；外界环境因素也会对电压造成影响。比如严寒酷暑，都会对电压造成影响，造成高负荷状态下电压偏低；用电单位采用“死补”来安装无功补偿电容器，遇到用电高峰期就会造成电压的不断变动。综上所述，我们可以看到，无功电能对供电电压偏差的影响非常大，应引起我们的极大重视。
三、功电压管理存在的问题及措施
1、电压中枢点的电压管理
（1）电压中枢点
电力系统进行电压控制的目的，就是使系统中各负荷点的电压偏移限制在规定的范围内。但由于电力系统结构复杂负荷点很多又很分散，要对每个负荷点的电压进行监视和调整， 不仅很难做到，而且也没必要。所以，对电力系统电压的监视和调整实际上是通过监视、调整中枢点的电压实现的。系统中各负荷点总是通过一些主要的供电母线来供电的，这些供电母线就称为中枢点。
（2）电压中枢点的设置
中枢点一般选在以下地点：区域性水、火电厂和枢纽变电所的高压母线；重要变电所6~10KV 母线；有大量地方负荷的发电厂母线。在运行中只要控制住中枢点的电压在允许范围内，也就控制了系统中大部分负荷的电压要求都得到满足。电力系统的电压管理主要的工作是编制中枢点的电压曲线， 并按电压曲线控制中枢点的电压，使之满足由中枢点供电的所有负荷点对电压的要求。
2、调压方式
在电力系统中由于负荷变化的多样性，根据负荷变化的不同选择不同的电压调整方式：高峰负荷时将电压升高（105%UN），在低谷负荷时将电压降低(UN)的方式称为逆调压。适用于负荷波动较大，距离电压中枢点较远；对于负荷波动不大，线路电压损耗较小可采用顺调压，即在高峰负荷时允许中枢点的电压略低(102.5%UN)，低压负荷时允许中枢点的电压略高(107.5%UN)。介于两种情况之间的中枢点，可采用常调压方式，即在任何负荷下都保持中枢点电压为一恒定值(105%UN)。如果仅靠控制中枢点的电压仍不能满足全部负荷点的电压要求，则必须考虑采用其他的控制方式相结合。
3、无功管理
（1）电网的无功补偿
对于330~500KV 的电力网， 应按无功电力分层分区就地平衡的基本要求配置高低压并联电抗器，以补偿超高压线路的充电功率。在220KV 及以下的电压等级的变电所中，应根据需要配置无功补偿设备。在10KV 的配电线路上宜配置高压并联电容器，或者在配电变压器低压侧配置低压电容器。
（2）电力用户的功率因数
对于高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户， 功率因数应在0.9以上。其他100KVA 及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数应在0.85 以上。
（3）无功管理曲线
电力调度部门要根据电网负荷变化情况和调整电压的需要，编制和下达发电厂、变电所的无功出力曲线。无功出力曲线是发电厂、变电所调整控制和监视运行电压的依据， 也是考核电压质量，进行电压合格率统计的标准。
四、无功电压就地控制
电力系统的无功电压就地控制主要包括两个方面：变电站的无功电压控制和发电厂的无功电压控制。
1、变电站的无功电压控制
变电站的无功电压控制对保证系统电压质量、安全经济运行起着重要的作用，变电站无功电压控制的实现是通过调整有载变压器分接头的位置、改变投切电容器组的数量、设置静止补偿器实现的。有载变压器、并联电容器组和静止补偿器是变电站无功电压控制的主要设备。
（1）有载调压变压器
有载调压变压器虽然能够保持电压稳定，但是不能改变无功需求平衡状态。大容量变压器配置了有载调压分接头， 体积上要比同容量的变压器大，不仅增加了变压器的投资，同时也增加了运行维护费用，另一方面在检修调压箱时，停电所需时间也较长。
（2）并联电容器
并联电容器是目前应用最广泛的无功补偿设备之一，但是它的电压调节效应低，不能连续调节和吸收滞后（感性）的无功功率。所以要实现变电站的无功电压就地控制就要合理的选择控制策略，有效地减少有载变压器分接头和电容器组的动作次数，提高被控站的电压合格率，降低能量损耗，实现系统电压稳定和安全经济的运行。无功和电压的调整已不是单从无功功率或电压出发采用个别的调整方法， 而是向无功和电压综合调整的方向发展，即无功电压综合控制。
（3）静止补偿器（SVC）
静止无功补偿器是众多调压手段中目前最为先进、实用的一种无功调节和电压控制装置。它调节无功功率的速度很快，能迅速跟踪补偿无功突然而频繁的变化，特别适用于补偿冲击无功负荷。且调节平滑，并能消除高次谐波对负荷的干扰。运行维护简单，功率损耗小，对负荷变动有较高的补偿能力，可以做到分散补偿。
2、发电厂的无功电压控制
发电厂的无功电压控制是系统稳定、安全运行的基础。发电厂无功电压控制的实现是通过调整同步发电机励磁控制系统实现的。基于对电厂励磁调节器励磁电流的调节，国内外提出了一些自动控制方法，较典型的有以下几种。
（1）单一励磁调节装置
发电厂的无功电压控制普遍采用了基于单一励磁调节器（结构原理如图1所示）控制机端电压的方法。励磁装置的核心部分是励磁调节器，它能将发电机的端电压UG和其他信号综合处理，得到能反映发电机端电压UG变化规律的变化量（-△UG）输送给励磁机，从而调节励磁电流的大小。装设自动调节励磁装置不但能够调节发电机的端电压，对于提高电力系统运行的稳定性也起着很大的作用。
（2）高压母线侧电压信号引入控制系统
发电厂与系统的连接点是发电厂升压变压器的高压侧， 无论从技术还是从商业的角度上看，都更应该关注发电厂高压侧母线的电压控图1 自动调节励磁装置示意图
b 利用高压侧电压作为反馈信号的电压调节器（PSVR）
PSVR 控制通过检测高压侧母线实际电压与设定值的偏差，估算出为消除母线电压偏差所需注入的总无功功率，通常采用灵敏度法计算出每条出线负荷的无功功率对电压的灵敏度系数，再根据母线电压的偏差，求出所有负荷因电压变化而产生的无功变化量。同时在线计算由各种约束条件确定的各台发电机组的无功功率上、下限值，然后调节各台发电机的励磁调节器，将此总无功功率最优分配给运行的各台机组。
（3）基于模糊控制理论的电压无功调节
模糊控制是模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用控制方法。它根据已知的控制规则和数据，由模糊输入量推导出模糊控制输出，主要包括模糊化、模糊推理与模糊判决三部分，善于处理具有不确定和难以用传统非线性控制理论处理的问题。这种模糊控制理论在变电站的电压无功控制中应用较多，但至今尚无成熟的适用于我国电厂的电压无功控制系统。发电机作为电力系统的主要无功电源，能确保系统运行电压具有正常水平，同时，发电机的无功出力能力（发出和吸收无功能力）是电力系统无功电压控制的主要手段， 它具有连续可调、响应速度快的特点，而且不象无功补偿装置那样需要增加额外的投资。因此，电厂无功电压控制已成为保证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之一。
结束语
总之，加强电力系统电压质量与无功电压管理，能够有效保证电力设备的故障对电力系统造成的影响减少，保证电网系统的稳定性和安全性，对满足社会发展所需的电能资源的供应以及对电能资源的合理优化配置有着重要的意义。此外，需要在电力系统中进行先进电力电子技术的运用，以保证电力事业的发展能够与社会发展相适应，为社会主义现代化建设提供稳定的电力能源保障。
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论文作者:陈志峰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/5
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