摘要：随着我国国民经济的快速增长以及改革开放的不断深入，电力系统也得到了迅猛的发展。传统的变电站管理模式已经远远不能满足现代电力系统的发展要求，因此有必要引入变电站综合自动化技术。从电力系统调压措施、调压措施合理选用及控制方法、无功综合控制装置等方面，对变电站电压无功综合自动化控制系统进行深入的分析。
关键词：变电站；电压；无功；综合控制
电压是电能质量的重要指标。电能质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命，有着重要的影响。而有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性，充分发挥了经济效益。随着无人值班变电站的不断增多，电压无功自动控制已成为改善电能质量和提高劳动生产率不可缺少的手段。
一、电压无功自动调节存在的主要技术问题
1.1VQC存在的闭锁问题
VQC在闭锁方面存在的主要问题有：首先，闭锁条件不够全面。有些VQC的闭锁只考虑了几种主要情况，而忽视了其他一些重要情况。如只考虑保护动作，而不考虑主变分接头滑档;只考虑电容器的异常闭锁，而不考虑电容器的冷备用闭锁等。其次，闭锁限值设置不合理。如系统电压异常时的VQC闭锁值的整定。目前是将受控l0kV母线电压的异常闭锁值整定为二次UL=5V、UH=120V，而实际上整定为UL=85V、UH=118V更合理。因为这样可使VQC在电容器欠压和过压保护动作前已经闭锁，VQC在PT断线情况下也可及时闭锁。最后，闭锁速度不够。诸如电容器保护动作，主变保护动作，主变滑档，PT断线等情况均要求VQC能及时响应，快速闭锁，否则很可能会发生意想不到的后果。而某些VQC（如后台机软件VQC，自动化系统网络VQC）的闭锁速度依赖于自动化系统对变位YX.YC突变量等的响应速度，这样的响应速度是否够快（特别是VQC对保护动作的闭锁响应）很值得商讨。如果本次变位YX或YC突变量丢失，其闭锁速度就更难满足运行要求。
1.2现行VQC控制策略存在的问题
控制策略是VQC调节的基本准则。合理的控制策略应是VQC实际投用的基本要求之一。现行VQC控制策略存在的主要问题是其决策目标中没有考虑尽量少调主变分接头，代之以电容器投切，从而在功率因数合格时往往只调节主变分接开关使电压处于合格范围，导致主变分接开关调节过频。VQC在控制策略上存在的另一个重要问题是往往难以满足用户的特殊要求（如只投切电容器或只调节主变分接头的要求）。
1.3VQC人机界面存在的问题
不少VQC的人机界面往往存在下列问题：首先，参数设置不够方便，对用户开放的参数不够充分和全面;有关部门对变电站电压无功的考核常常会有新的要求，有时甚至对峰谷时段的定义都会有变化。如果VQC参数不能方便设置，则会使厂方和用户都感到麻烦。其次，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。VQC是一项涉及面颇广的自动化装置，变电站的许多异常和变化都会引起它的闭锁。如果VQC的闭锁情况和闭锁原因不能在人机界面上反映出来，则会使用户对它的闭锁分析变得十分困难。最后，VQC动作记录不够全面。详细的VQC动作记录有利于VQC的运行和故障分析。
二、变电站电压无功控制策略概述
2.1按功率因数、电压复合调节
主要的判断方法主要有两种：①以功率因数为辅，电压为主，如果电压不能达到既定标准，就要考虑投入的电容，如果电压达到了标准，就不需要考虑到功率因数；②将功率因数和电压作为两个并列的因数，如果电压达到了既定的标准，当功率因数的标准达到了投切的条件，就投入电容。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这两种判断方式，在操作的时候比较简单，充分考虑了无功补偿的因素，但是对于电容器组与变压器分接头的配合有所忽略，导致某些状态下，无功补偿效果较差或造成并联电容组频繁投切。
2.2基于传统九区图的控制方法
作为变电站电压无功综合自动控制中的基本方法，传统的九区图法在进行实施的时候，控制系统主要依靠实时监测的电压以及无功。传统的九区图法指根据给定的固定电压预计固定无功等特性，再通过一系列的判断以及分析，把无功和电压进行9个区域的划分，控制策略要分别与每个区域相呼应，从而可以对有载调压变压器和电容器起到调节作用，传统的九区图原理晰、易于实现，因此在现场得到广泛的应用。
2.3基于人工智能的九区图方法
电压无功控制系统的主要特性是模糊性、非线性、复杂性以及对控制要求的实时性强，而这些特性直接决定了在实现过程中，运用传统的控制方法和数学模型存在着困难，因此导致传统的九区图法存在一定的局限性。而随着科学的不断进步，人工智能的方法也在不断成熟，智能算法因自适应性等优势，也被应用到电力系统的控制、分析以及计算等方面，从而可以弥补传统的方法存在的不足。作为一种较为有效、普遍的方法，模糊数学利用在算法计算上存在很大的不同，主要是用于求解变电站电压无功优化问题。模糊理论存在的主要缺点是由于对信息进行模糊处理，是一种简单的方法，从而导致系统的精度有所降低，控制精度的下降，使精度的确定存在一定的困难，而且在实际的应用过程中，因为模糊理论一般是采用试凑法来确定定量的定义和选取，所以在复杂的系统中很难得到应用。其主要的优点是易于在线实现，计算量小，信息量少。但由于不敏感的被控对象参数变化，使数据处理的不精确性和不确定性带来一定的问题。随着科技水平的不断提高，人工智能方法被引入到变电站的自动控制系统，与此同时，因为不同的人工智能方法在进行解决问题的过程中各有侧重，使人工智能方法产生的效果各有不同。如果把各个方法的优点综合起来，就能达到效果的最大化，这就是智能型的变电站电压无功综合自动控制装置的基本原理。该装置在无功、有功负荷预测以及ANN电压的基础上，把模糊边界策略、ANN优化控制策略、遗传算法这三种方式进行结合。不同的控制策略有不同的预测精度，因为优先级不同，所以可以保证调节策略的最优或者是次最优，保证自动控制装置的智能型以及灵活性。
2.4基于人工智能方法
以上介绍的变电站电压无功综合控制方法通常都是以九区图的控制方法为基础，但是传统的九区图法存在一些缺陷，该缺陷主要表现在不能充分改进控制判据对于电压越线的综合识别能力。在日常的工作当中，变电站的运行维护人员需要根据各自的经验，基于模糊原则来进行制定控制策略。而人工智能的方法就能根据这种方式，避免传统的九区图法控制。变电站对在线实时计算的要求越来越高，基于人工智能的实时算法能很好地满足变电站的实时性和灵活性要求。因此在实际的工作中，要将智能算法与传统算法结合起来，并遵循一定的原则，主要包括变电站的无功综合控制，发挥变电站无功自动控制的主要特点，这样可以保证变电站无功综合自动控制的实时性和准确性。将二者的结合是今后变电站的研究重点之一。
结束语
在实际的工作中，影响变电站电压无功控制的因素有很多，需要定量研究系统电压与无功控制效果的关系，突破定性分析的框架。除此之外，变电站的控制器应当采用工业级的芯片，在设计的时候要考虑到电磁兼容，保证控制器的硬件系统的可靠性和抗干扰能力。
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论文作者:吴俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：电压论文; 变电站论文; 方法论文; 自动控制论文; 策略论文; 电容器论文; 功率因数论文; 《电力设备》2017年第34期论文;