对电力系统电压无功控制方法分析
摘要：在本文中，笔者分析了关于这几年的电力系统电压无功控制方法：模糊
控制法、神经网络、专家系统、九区图策略等等，同时系统的比较了几种方法的
优势和劣势。最后也针对发展前景进行了一定的分析，希望能为广大的相关工作
者提供一些参考依据。
关键词：电力系统；电压；无功；控制；方法；策略
一、两种不同的控制方法分析
（一）基于人工智能的控制策略
VQC策略非常复杂，必须要借助准确的数学模型才能进行表达和控制。但是
控制的时候，可能会受到外界环境、网络参数、运行条件等方面的影响。所以不
需要将依靠许多数学模型的人工智能控制得到了广泛的使用。
1.模糊控制
按照模糊数学的概念来对模型进行构建，同时根据模糊条件来对人的思维进
行仿照，这一般需要借助模糊控制规律、隶属度函数才能完成。一般的模糊推理
方法有很多种，比如Sugeno、Zadeh等等。
过去的九区图充分借鉴了模糊原理，对模糊边界的无功调节进行分析，按照
判断的结果将电压状态引进无功调节里。同时，无功上下限属于和电压状态相关
联的两条线。通过判断的结果，可以在一定程度上避免分接头过多的调节，促使
分接头的使用寿命更长。
根据变电所控制的情况，技术人员针对模糊控制系统进行了改进，促使其功
能更多。因为现场电容器投切操作的过程中，会产生瞬时冲击无功的现象，所以
需要在模糊控制器里增加两个功能：短期负荷预测、反时限延迟功能。通过增加
新的功能，可以促使整个VQC控制系统的运行效率更高，运行能力更强。
但是，模糊控制也存在一些问题，比如不容易获得模糊规则，不能很好的进
行调整等。对于整个模糊控制核心来说，规则的获得非常重要。然而因为技术方
面的原因，缺少系统化的设计方法。相关的技术人员、专家凭借主观的经验来获
得模糊规则，没有充分借用样本数据的特点，所以具有不准确、不客观的特点。
也因此，这也促使模糊控制的成效受到了一定的限制。
2.神经网络控制
所谓的人工神经网络，指的是一种模仿人类大脑神经网络的计算机处理系统。其可以快速的处理问题，而且准确率非常高。当前经常使用的人工神经网络有两种，一种是径向基函数网络模型，另外一种则是误差反向传播模型。
可以将无功预测和优化决策进行结合，从而产生一种新的控制策略。这种策
略的合理性在于进行科学的预测，减少变压器的分接头。同时也可以针对人工神
经网络和模糊动态进行一定的规划，并且事先设计出一个人工神经网络，根据时
间来获得电容器和分接头的预控措施。可借助模糊动态规划来进行一定的改善，
最后获得良好的控制策略。通过实践后发现，运行的效果达到了一定的要求。
然而其也具备一定的缺点，比如ANN的控制策略设计必须要借助许多的历史
参数才能完成。如果参数不多，那么样本也不够，会使得ANN控制的效率降低。实际上，电力系统处于不断的变化当中，怎样合理选择样本，建立ANN模型，成为了一个非常关键的问题。
3.专家系统控制
作者简介：李智欢 (1985—)，男，工程师，博士，研究方向为电力系统无功优化； 张艳艳(1991—)，女，硕士研究生，研究方向为电力系统分析与计算。 南方电网无功电压问题浅析 李智欢1，张艳艳2，苏寅生1，黄河1，陈金富2 (1.中国南方电网有限责任公司，广东 广州 510623； 2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)，湖北 武汉 430074) 摘 要：本文简要介绍了无功电压控制策略，给出了南方电网无功配置情况、无功平衡情况、N-1电压水平情况，分析了南方电网无功电压运行存在的问题，并提出相应的措施和建议，从电网运行方式安排、静态无功补偿、无功分层分区平衡控制、动态无功支撑、电压无功自动控制和电压无功监督管理方面对南方电网的无功电压工作提出建议。 关键词：南方电网；无功功率；电压水平；无功电压控制 Analysis on Southern Power Grid Reactive V oltage Problem LI Zhi-huan 1, ZHANG Yan-yan 2, SU Yan-sheng 1, HUANG He 1, CHEN Jin-fu 2 (1.China Southern Power Grid Co. Ltd., Guangzhou 510623, China ； 2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology (Huazhong University of Science and Technology), Wuhan 430074, China) Abstract: The paper uses BPA which is developed by China Electric Power Research Institute to simulate and analyze and make calculation based on southern power grid operation mode data. The paper gives cases about southern power grid reactive power configuration, reactive power balance and N-1 voltage level. Analyzes the problems existing in the southern power grid reactive voltage operation, and puts forward corresponding measures and Suggestions. Recommendations are made on southern power grid reactive voltage operation in respects of power grid operation arrangement, static reactive power compensation, reactive layered and zoned control balance control, dynamic reactive power support, Automatic V oltage Control (A VC), and voltage reactive power supervision and management. Key Words: South China Power Grid; reactive power; voltage level; reactive power and voltage control 0 引言 南方电网覆盖五省区，包括广东、广西、云南、贵州和海南。其中云南、贵州500kV 网络呈辐射状，广东、广西存在多个500kV 输电环网，海南以220kV 的环岛线路作为输电主网。南方电网特点是远距离、大容量西电东送和交直流混合输电，是目前国内最复杂的电网[1]。截至2013年底，南方电网统调装机容量约2.1亿kW ，其中火电占48.5%，水电占比37.6%，核电约占2.9%，全社会用电量8500亿千瓦时，预计2014年底统调装机容量为2.27亿kW 。五省区经济发展和能源资源分布不平衡，经济发展相对落后的云南、贵州、广西三省，煤炭和水能资 源丰富，这样的不平衡决定了南方电网远距离、大规模西电东送的发展趋势。2014年，南方电网形成八交八直的输电网络格局[2]。 随着南方电网的发展，其电网结构日益复杂，主网交直流混合运行通道越来越多。多条直流馈入广东电网，受端直流落点集中，呈现“强直弱交”的特点。南方电网地理跨度大，分片电网发展不均衡，分区间无功电压差异特性大，对交直流混合运行输电且负荷相对集中的南方电网来说，当输电通道潮流较重且出现多重故障时，容易发生电压崩溃。无功电压控制涉及到南方电网的安全经济运行，为加强南方电网的无功平衡和电压控制的管理，本文分析了南方电网的无功电压存在的问题，并提出了相应的措施，用以指导南方电网下一步无
浅谈地区电网调度运行中的无功优化技术 发表时间：2016-10-15T11:41:08.410Z 来源：《电力技术》2016年第5期作者：吴英 [导读] 如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。 国网临汾供电公司山西临汾 041000 摘要：如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。本文首先说明了地区电网经济调度运行的重要性，然后分析了目前地区电网经济调度运行中存在的问题，最后详细阐述了地区电网经济调度运行的措施。 关键词：地区电网；经济调度运行；电压；变电器；负荷 电力调度的主要任务是指挥电网安全、优质、经济运行并进行事故处理，在保证电网运行效果，合理配置电力资源和节能降耗方面发挥重要作用。 1地区电网未进行无功优化的电网问题 随着供电负荷的快速增长，区域电网损耗的问题日益突出。目前普遍存在无功容量不足或分组不合理，以及用户无功补偿配置不科学，部分补偿装置投切不灵活甚至无法投运等问题。同时，随着用电量的迅速增长，区域电网建设速度跟不上经济发展的步伐，老设备、长线路、小线径、重负荷等情况大量存在，进而引发网损增大、补偿设备不配套等问题。 2 地区电网经济调度运行的措施 2.1 加强和规范运行管理制度 电网的经济调度，不仅可以提升电网安全性，同时也能在满足日常用电的基础之上，从调度原理入手，制定科学的能耗体系，保证供电企业获得经济效益的最大化。在电网的日常运行中，许多电力损耗都是在运输过程中产生的，不仅影响了资源的合理应用，同时还在一定程度上提升了电力企业营销成本。工作人员可以通过科学化的调度来调整电能损耗，改善电网结构。通过缩短供电半径、完善就近原则等方式来减少电能运输中间环节，确保电网功率因数最大化，提升电能的实际使用效率。工作人员在进行日常调度时，可以采取一些措施来补偿功率。专门负责调度的部门也可以通过指挥电网退电容器等方式来调整无功的流向，让电网始终都处于最佳的运行状态下，降低营销成本与供电成本。 除此之外，要尽可能地完善电网运行各个环节的规范管理，建立电网运行的高效机制，加强电网的经济管理制度，使电网运行的经济效益最大化变得可能。 2.2 电压调整及无功优化 2.2.1 经济运行电压调整 基于可操作性和实用性的基础上，实施“逆调压”的执行原则，充分运用负荷电压来实现对关系分时段的经济调压。根据相关资料了解到，在 110kV 及以上电网中，要实现运行电压的有效提升，那么必须将占总损耗 80%的负载损耗控制到最低；在 80% 的负载损耗中40%-80% 左右为变压器空载损耗，其中后夜运行电压较高的情况下，其空载的损耗比例达到了最大，为此在后夜时，应当通过对电压进行下限偏移的方式来实现对配电线路的控制，使损耗能够得到有效控制。 根据供电企业的具体情况，线损归口管理部门应依据极大负荷提升经济性，通过对最小负荷、最大负荷的运行参数进行测定，再根据测定结果来计算。调度运行部门则需要结合理论计算的结果来实现对电网运行电压科学合理的调度，并以此来实现有效降低损耗的目的。 2.2.2 无功优化 要实现无功功率的优化，那么首先应当加强分区、分层以及就地平衡工作。在进入到建设和规划阶段时，我们就需要对无功补偿装置进行优化，基于“由下而上，由末端向电源端”发展的顺序来实现逐步的平衡补偿；在对运行进行管理时，应建立起各项指标集合的考核制度，其中应当包括电容器可用率、电压合格率的强化、制度的建立、功率因素等，使调度运行人员的日常调度工作能够得到有效加强，进而促使日常调度工作中，调度运行人员的变电站无功集中补偿装置的退、投管理能够得到有效补偿，从而能够更好的实现对电压质量的改善，促使网络有功功率损耗因此下降，并促使电网的负载能力和经济性能够得到提高。 2.3 加强主变压器的经济运行管理 我们应当加强主变压器的经济运行曲线的定期编制，通过理论计算对单台主变压器进行分析，确保主变压器的经济负荷能够达到最大，而经济负载率控制在最低；针对有 2 台机上的主变压器变电站，可经由计算对经济运行的临界负荷进行明确。 在日常调度工作中，针对单台变压器的变电站，由于负荷调控措施和性质的有效性等问题，实际上是较难实现对变压器经济负荷率下运行的，但能够通过对负荷调控、变压器容量等进行调控的方式进行合理选择，确保变压器的经济运行区间能够实现最小经济和最大经济负载；同时还需要根据具体主变压器的经济运行曲线以及负荷大小，是对 2 台主变压器的运行方式进行调整，使损耗能够控制到最低。 2.4合理安排检修计划 电网的运行方式被输变电设备的停电进行了改变，相同的供电负荷下，输变电设备的输送潮流和线损得到了增加，这样对供电的安全可靠性不利，所以，调度运行部门安排年度和月检修计划的时候，应统筹兼顾，对停电计划进行优化，对检修方式进行合理的安排。尽量做到断路器检修与线路检修同步，一次设备检修与需停电检修的二次设备检修同步；变电站电源进线断路器与本站其它的检修、消缺、清扫工作同步。 3 临汾电网AVC管理 2006年开始，无功调度电压控制综合优化调节系统（AVC）在临汾电网投入运行，至今运行状况良好，并取得了很好效益。该系统在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行无功电压优化控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少、电厂无功出力和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。从而进一步提高
（家电企业管理）国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定
(二)1OKV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。 (三)220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。 第六条电力网电压质量控制标准 (一)发电厂和变电站的母线电压允许偏差值 1.500(330)kV及以上母线正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。 2.发电厂220kV母线和500(330)kV及以上变电站的中压侧母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0%——+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%——+10%。 3.发电厂和220kV变电站的110kV—35kV母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%—+7%；事故运行方式时为系统额定电压的±10%。 4.带地区供电负荷的变电站和发电厂(直属)的10(6)kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。 (二)特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。第三章职责与分工 第七条各电网有限公司、省(自治区、直辖市)电力公司应结合电网发展和运行实际情况，不断加强电压质量和无功电力管理工作，在电源及电网建设与改造工程的规划、设计过程中，按照《无功补偿配置技术原则》确定无功补偿装置容量和调压装置、选型及安装地点，与电力工程同步设计、建设、验收、投产。生产管理部门应做到严格验收、精心维护、提高装置可用率；电力营销部门应监督用户遵守供用电合同中关于无功补偿配置安装、投切、调整的规定，保证负荷的功率因数值在合同规定的范围内。 各并网运行的发电机组应遵守并网协议中有关发电机无功出力的要求。
西南交通大学 本科毕业设计（论文） 电力系统无功与电压稳定性的分析与研究STATION'S PLANE DESIGN OF CATENARY BASED ON CAD TECHNOLOGY 年级:2008级 学号:20088033 姓名:闫锐毅 专业:铁道电气化 指导老师:杨乃琪 2012年6月
院系电气工程系专业电气工程及其自动化 年级2008级姓名闫锐毅 题目电力系统无功与电压稳定性的分析与研究 指导教师 评语 指导教师(签章) 评阅人 评语 评阅人(签章)成绩 答辩委员会主任(签章) 年月日
毕业设计（论文）任务书 班级电化2006级2班学生姓名陈琪学号20066713 发题日期：2010年3月1日完成日期：2010年的6月25日 题目基于CAD技术的接触网站场平面设计（京沪A站） 1、本论文的目的、意义接触网是电气化铁道中重要供电装置，接触网平面设计特别是接触网站场平面设计是施工设计的重要内容。从设计、施工等部门来看，接触网平面设计占用了大量人力，花费过多精力，据统计每年毕业生中至少六成以上要长期从事接触网设计、施工及运营维护工作。因此，对电化专业而言掌握接触网平面设计及相关知识就显得非常重要。随着计算机技术的发展，近年来CAD技术在该领域得到了广泛应用，设计等部门普遍采用CAD技术进行辅助设计，节约了大量人力及精力，为该领域指明了发展方向，基于高速电气化铁路近年来飞速发展的需求，掌握高速接触网平面设计及相关知识就显得非常重要。本论文的目的是通过毕业设计，掌握350km/h高速接触网平面设计及CAD技术的应用。 2、学生应完成的任务 ①完成指定车站（京沪A站）站场平面设计所需的必要计算。 ②完成应用CAD技术的站场平面布置图。 ③完成一跨距吊弦长度计算。
13.1基本概念及理论 电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。 13.1.1电压合格率指标 我国电力系统电压合格指标： 35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5% 10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7% 低压照明负荷： +5% ~ -10% 农村电网（正常） +7.5% ~ -10% （事故） +10% ~ -15% 按照中调调规： 发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%； 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。 220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。 13.1.2负荷的电压静特性
负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。 13.1.2.1 有功负荷的电压静特性 有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示 13.1. 2.2无功负荷的电压静特性 异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为 ― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。 ―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。 在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为 无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。 阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。 13.1.3.1电压与无功功率平衡关系 电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。
电力系统的无功优化和无功补偿 摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压,减小网损,提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前国内外的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。 关键词:无功优化无功补偿非线性网损电压质量 1前言 随着国民经济的迅速发展,用电量的增加,电网的经济运行日益受到重视。降低网损,提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司(电网公司)通过有效的手段,降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。 无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下,通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节)使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行,而且能取得可观的经济效益,使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的
结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分,即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量,使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2无功优化和补偿的原则和类型 2.1无功优化和补偿的原则 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定: 1)根据网络结构的特点,选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则,选择无功负荷较大的节点。 ３)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动,以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准０.7的规定。 2．2无功优化和补偿的类型 电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kＶ及以上),由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1．２Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在５00kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗,使无功在500kV电网平衡。 3 输配电网络的无功优化(闭式网)
国家电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法 发布日期：〔08-02-16〕 内容摘要： 前言 为了加强农村电网电压质量和无功电力的管理，提高农村电网电压质量，特制定本办法。 本办法依据国家有关法规和《电力系统安全稳定导则》、《电力系统电压和无功电力技术导则》及相关技术标准，参照《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》和《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，结合我国农村电网特点和实际情况而制定。 本办法解释权属国家电网公司。 目次 前言 1、范围 2、规范性引用文件 3、电压质量和无功补偿基本要求 4、电压质量标准 5、无功补偿 6、专业管理及职责分工 7、调压设备管理 8、电压监测 9、统计考核 10、考核与奖惩 11、附则 国家电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法 1 范围 本办法规定了农村电网电压质量和无功补偿的基本要求和管理标准，适用于国家电网公司系统农村电网电压质量和无功电力的管理。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB156 标准电压 GB12325 电能质量供电电压允许偏差 SD325-1989 电力系统电压和无功电力技术导则 电力系统安全稳定导则 3 电压质量与无功补偿基本要求 3.1 农村电网电压质量合格率应达到下列要求 县供电企业综合电压合格率不低于95%； D类居民用户端电压合格率不低于90％。 3.2 功率因数应达到以下要求 变电所主变压器低压侧功率因数不低于0.90； 变电所10(6)kV出线功率因数不低于0.9； 用户变压器功率因数不低于0.9；
电网调度运行中无功功率和电压问题分析朱鸿悦 发表时间：2019-08-07T09:01:21.127Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：朱鸿悦 [导读] 摘要：电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作，是实现电网运行优化目标的关键措施。 国网福建省电力有限公司三明供电公司福建省三明市 365000 摘要：电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作，是实现电网运行优化目标的关键措施。文章首先对电网调度运行中的无功功率和电压控制要求进行分析，进而分别探讨无功功率与电压控制的调节技术，以期为电网调度运行管理提供参考，提升电网运行的稳定性及供电质量。 关键词：电网调度运行；无功功率；电压问题 一、电网调度运行中无功功率和电压的控制要求 电网调度作为电力系统运行管理的重点工作，直接影响到某一供电区域内的供电质量。在电网实际运行中，可能会受到无功电源不足、电压不稳定、负荷不平衡等诸多因素的干扰。因此，必须采取有效的控制和调节措施，实现无功功率和电压参数的实时监测和有效控制。为满足电网运行安全、稳定、供电质量等方面的要求，电力企业建立了较为完善的电网调度运行管理体系。在电网运行过程中，调度员需要在电力系统中安装无功补偿装置，并检查其性能和容量。根据电网运行方式合理配置无功补偿设备，根据运行调试结果判断其是否能满足电网稳定运行的要求。在这一过程中，需要观察电力系统的静态和动态特性。如果电网的稳定性较差，需要进一步调整，以避免无功功率和电压变化的问题，影响电网运行质量。在电网中设置无功补偿设备的主要功能是补偿无功电耗，通过与其它设备连接避免电压崩溃，以满足电力设备运行的实际需要。此外，电网调度运行中的无功和电压控制也应满足降低电能损耗的要求。通过加强对母线和功率因数的控制，可以优化电网的整体运行效果。 二、电网调度运行无功控制技术研究 2.1负荷分段控制 无功损耗是影响电网运行质量的重要因素。目前，无功控制技术的研究已经取得了许多成果，在实际应用过程中也取得了良好的效果。根据电力系统的调度和运行特点，由于电力系统中负荷节点较多，且负荷节点会发生变化，很难精确控制其无功功率。然后，根据电网的实际运行情况，及时采取相应的调整措施。在这方面，可以采用分载控制技术，即在不同的时间段（通常以小时为单位）处理每个节点的负荷，并采用积分中值法计算负荷值。在分段控制过程中，还必须保证无功补偿装置的合理配置。根据电网运行情况，计算无功备用功率，保证无功补偿装置正常运行，保证电力系统的安全。在正常运行调度过程中，必须适应区域负荷变化，及时采取调度措施，优化电网运行质量。 2.2设备控制 根据电网调度和运行管理的要求，在无功控制方面，调度员需要随时掌握电网运行的最佳效果，并对其进行准确测量，以判断电网运行质量是否满足要求。在负荷分段控制的基础上，确定不同时段电网负荷的动作值。如果动作值较小，则不应将动作权限分配给加载设备。反之，当动作值较高时，需要增加负荷设备的权限，以保证无功配电的平衡。假设电网负荷设备的运行值为s，运行时间为t，装置个数为i，它们之间的关系应满足s t，i=1。在负荷段中，离散变量在不同时段的变化公式分别为δCi、t=Ci、t-Ci、t-1和δTi、t=Ti、t-Ti、t-1。其中，ci、t为电容站，ti、t为变压器单位。在相同值的情况下，如果允许的动作不足，可以说明电力系统的调度要求。根据总负载，可以分配CI、T和TI、T的权限。 2.3无功功率平衡调整 在电网正常运行时，电压水平与无功功率平衡水平成正比，因此无功功率水平可以用稳态电压水平来表示。在电网调度运行中，有具体的正常电压标准和事故电压标准。例如，220千伏电网长期运行的最大允许电压为242千伏，最小电压是根据系统稳定要求和用电约束确定的。220千伏系统正常运行的最低电压和事故运行的最低电压不得低于209千伏。为了保证所有线路在电网故障时也能有一定的稳定裕度，变电站应具有一定的备用无功容量。在无功功率平衡调节过程中，考虑到调频和调峰的要求，可以将其与有功备用情况进行比较。其中，电压的变化具有区域性的特点，即无功负荷的变化只影响一定范围内的电压，因此可以采用现场平衡策略，实行分级分区调节。通过尽可能减少层间无功输电，可以避免主变无功输电时的大量电能消耗，提高电网运行的经济效益。 三、电网管理因素 电网管理因素主要是人为因素造成的，主要是由于缺乏对线损的有效管理，造成了各种线损问题，主要表现在以下几个方面：一是个别用户私自拉线，有非法用电，或有非法窃电；二是电网管理因素的存在。电网运行维护管理不到位，导致电网中一些老化的电气元件不能有效使用。换言之，绝缘水平差，存在漏电问题，或电能计量装置老化，测量本身误差较大；第三，抄表人员责任心不足，存在误读和漏电问题；上述线损问题都是由于仪表的故障造成的。四是对线路损耗的维护和管理，由于不可控因素的影响，所以缺乏一定的规律性，不能准确地进行。计算只能用实际统计数据进行评估。一般来说，管理线损是电厂供电、电力企业售电和技术线损。 四、电网规划因素 电网规划的主要内容包括电网布局、电气设备选型等，在实施上述内容时，也存在一些可能对线损产生一定影响的因素。这些因素主要表现在以下几个方面：一是在偏远农村地区，受客观地形条件、资金等因素的限制，存在输电线路长、电网长期超负荷运行等问题。它大大增加了输电线的损耗。其次，对于一般的配电线路，连接方式通常采用分支辐射，以“照顾”更多的负荷点，无形地延长供电半径，公用变压器设备太多，供电线路过于曲折，导致供电线路截面不匹配，这是困难的。为了满足实际需求，或者负载率很低。这个问题大大增加了线路损耗。第三，线路负荷分配不科学、不合理，无法在电网中实现良好的平衡，导致在用电高峰期部分线路末端承受较大负荷，造成线路损耗大幅度增加。第四，在电网中，电力设备配置时，没有充分考虑用户用电规律，导致电力设备配置不合理，出现“空载”或“过载”问题，造成线路损耗过大。 五、电网优化及电压分区控制技术 在电网调度运行过程中，提高电压平衡，保证正常的功率因数和电压参数，是实现电网失电优化控制的关键。如果总功率过高，说明电网存在运行风险。通过开关和并联补偿来控制功率因数是十分必要的。在电压分区控制方式下，控制原理与无功分段控制基本相同。电力调度员设置监控点，监控电网中的实际电压运行情况。一旦发现异常，应立即通过监控系统发送预警信息，值班人员可根据信息提示尽
电力系统无功功率优化 【摘要】随着我国各种产业的迅速发展，现代电力系统日益扩大，对电网的运行的可靠性要求也越来越高。为了有效提高电力系统输电效率，降低有功网损和减少发电费用，我们需要加强对电力系统运行的经济性研究，合理选择无功补偿方案和补偿容量，通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，这样不仅能够改善电能的运行环境，给输电公司带来更高的效益和利润，还能提高功率因数，保证电网的电压质量，维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，最终保证了电网的安全、优质、经济运行。我国配电网的规模巨大，因此要想优化电力系统的无功补偿，需要电力部门和用户高度重视，密切配合，分析无功补偿应用技术，选择合适的优化方案。本文先是介绍了无功优化的重要性，接着分析了无功优化的基本思路，无功优化的一般模型和目标函数，阐述了无功功率的动态补偿。 【关键词】电力系统；无功优化；一般模型；目标函数；动态补偿 引言 电压和无功功率的分布有着非常紧密的联系，一般情况下，无功功率是造成电网线路出现有功损耗的主要原因，同时也严重影响着电力系统电压的正确分布。由此可见，根据电网的实际情况，利用现有的无功调节手段，合理的调动无功，在满足安全运行约束的前提下，加强对无功优化的研究，对于提高电压质量、降低系统网损具有重要的意义。无功优化是实现电力系统安全和经济运行的重要手段。 1 无功优化的重要性 随着电力市场改革的不断深化，降低电网损耗，直接决定着电力电网公司的经济效益和供电效率，变得非常重要。降低网损，其主要途径就是要降低电网的无功潮流流动，通过无功优化，可以降低电网有功损耗和电压损耗，优化电网的无功潮流分布，改善电压质量，使用电设备安全可靠地运行。在保证现代电力系统的安全性和经济性方面，无功优化的重要性已经得到全球的关注。因此，电力系统中无功优化的重要性越来越为突出。 2 无功优化的基本思路 无功优化可分为无功运行优化和规划设计优化。其中无功运行优化是利用现有无功补偿装置，通过降低网损的方式，合理调节变压器分接头和发电机端电压，正确分析离线运行方式，实现无功实时或短期控制。而规划设计优化涉及的问题很多，也很复杂，不仅包括多时段，还要充分考虑多运行方式，确定补偿装置的地点、容量和投切时间，扣除补偿投资后的净收益，使得损耗电能减少的收益最大，而年运行费用与投资等年值之和最小。总之，电力系统的无功优化的基本思路，就是在满足电力系统无功负荷的需求下，根据电力系统的有功负荷、有功电
公司系统各区域电网公司、省(自治区、直辖市)电力公司， 电科院、武高所，宜昌、常州、惠州超高压管理处： 为适应厂网分开、电力体制改革不断深化的新形势，进一步加强国家电网公司系统电压质量和无功电力管理工作，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，公司组织有关人员在广泛征求公司系统各单位意见的基础上，制定了《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》(以下简称《规定》，详见附件)，现将《规定》印发给你们，请认真贯彻执行。执行中遇到的问题，请及时向国家电网公司生产运营部反映。 二○○四年四月二十一日 附件：《国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定》 国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定 第一章总则 第一条电压质量是电能质量的重要指标之一。电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要的作用。为保证国家电网公司系统电压质量，降低电网损耗，向用户提供电压质量合格的电能，根据国家有关法律法规和《电力系统安全稳定导则》、《电力系统电压和无功电力技术导则》及相关技术标准，特制订本规定。 第二条本规定适用于国家电网公司各级电网企业。所属发电机组并网运行的发电企业、电力用户应遵守本规定。 第三条各电网有限公司、省(自治区、直辖市)电力公司可根据本规定结合本企业的具体情况制订实施细则。 第二章电压质量标准 第四条本规定中电压质量是指缓慢变化(电压变化率小于每秒1%时的实际电压值与系统标称电压值之差)的电压偏差值指标。 第五条用户受电端供电电压允许偏差值 (一)35kV及以上用户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10％。 (二)1OKV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。 (三)220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。 第六条电力网电压质量控制标准 (一)发电厂和变电站的母线电压允许偏差值 1. 500(330)kV及以上母线正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。 2. 发电厂220kV母线和500(330)kV及以上变电站的中压侧母线正常运行方式时，电压
电网调度运行中无功功率和电压问题的分析 发表时间：2018-12-04T09:20:12.190Z 来源：《河南电力》2018年12期作者：任晓亮张国栋仝玮 [导读] 本文总结了电网调度运行中无功功率和电压问题控制的要点，强调对两者进行优化控制的重要性，并从负荷分段、设备设置，以及时段调整三方面，阐述了无功功率的控制方案。从母线控制、网损优化等方面，探讨了电压控制方案。 （国网晋城供电公司山西省晋城市 048000） 摘要：我国经济建设最近几年发展非常迅速，得到了各行业的大力支持，同时我国电力行业的快速发展改善了我国人们的生活水平。电网调度过程中无功功率与电压问题较为常见，对其优化控制是提高电网运行稳定性的关键。本文总结了电网调度运行中无功功率和电压问题控制的要点，强调对两者进行优化控制的重要性，并从负荷分段、设备设置，以及时段调整三方面，阐述了无功功率的控制方案。从母线控制、网损优化等方面，探讨了电压控制方案。 关键词：电网调度运行；无功功率；电压问题 引言 我国自改革开放以来，对于电力行业的发展从来没有懈怠过，经过多年不懈努力，取得了非常不错的成就。电网调度中应具有充足的无功功率电源来满足用户与网络的相关要求，电网调度运行中，无功功率平衡主要是指在一定结点电压下的平衡，若无功功率电源不足的话，将会导致节点电压不断下降。加强对其无功功率及电压的有效控制，对保障电网的正常运行具有重要意义。 1无功功率和电压问题控制要点 电网调度运行过程中，调度人员需将无功补偿设备，添加至电力系统中。设备运行前，调度人员需对其及性能以及容量等，进行进一步的检查。（1）运行稳定性：为确保电力系统能够正常运行，调度人员应对系统的静态与动态的运行效果进行观察。如发现系统动态与静态的稳定性均较差，则应对其进行进一步的调整。（2）无功补偿设备：电力系统运行过程中，调度人员需将无功补偿设备与其它设备相连接，以降低电压崩溃问题的发生率，提高电力系统运行的安全性。（3）电力调度人员应以降低网损为目的进行电网调度。同时，加强对母线、功率因数的控制，提高电网运行的稳定性。 2电网调度中无功补偿设备的配置 在电网调度运行中，有必要安装一些无功补偿设备，以实现对电网中电压的有效控制。电压调节是电网调度运行中的重点内容，当无功补偿装置应用在电网运行中时，会导致补偿装置安装地点的电压值发生变化，这种情况下，电源间的负荷及电势角也会随之变化，因此，为了确保所得数值的准确性，应在相关技术准则中，对其进行详细的统计与分析。无功电流配置及电压调节设备需注意以下方面的问题：①确保每个符合区域各自具备较强的无功补偿及调节能力，以更好的适应地区负荷所出现的变化，另外，在实际应用中，不允许利用传输阻抗来完成高压网的无功输送；②相关设备需具备充足的补偿容量及较强的调节能力，以确保系统在各个运行条件均能安全稳定的运行；③相关设备需具备充足的无功备用量，以便在事故发生后，各个点系统的电压能满足相关要求。 3电网调度中的无功功率平衡分析 这里所说的无功功率平衡是一个相对概念，电网实际的调度运行过程中，如果其无功功率的平衡水平较高，电力系统的电压水平值也会相对较高，如果其平衡水平较低，那么电力系统的电压水平也会相对较低，稳态电压水平是判断电网平衡水平高低的重要判断标准，每一个电网在实际运行过程中，都具有其自身的正常电压标准与事故之后的电压标准，电力系统中的最低运行电压是受到厂用电、有载调压变分头范围要求、系统稳定需要等各种因素限制的，电力网络在实际运行过程中，是需要具备一定的备用无功容量的。在电网的实际运行过程中，无功的远距离传输会出现较大的损耗，所以在实际的电网无功功率补偿工作，一般采用分层分区、就地平衡的补偿原则。分层主要是指电压层间的无功平衡，要尽量的降低层间的无功串动，这对于减少主变传输工程中的无功损耗具有积极的作用。 4无功功率的控制技术 电网调度运行中无功功率的控制，包括动态控制技术，与静态控制技术两种。本部分以静态无功功率控制技术为例，阐述了电网调度中的无功功率控制方案：（一）负荷分段控制电力系统运行过程中，存在大量的负荷节点。各节点的负荷，均会随着供电时间的变化，而逐渐发生变化。通常情况下，如将连续性较强的负荷参数，应用到无功功率优化过程中，优化的过程将较为困难。将负荷分时段进行处理，使其以静态的形式体现，是解决上述问题的关键。对此，电网调度人员，可以以小时为单位，对负荷进行分段。并采用积分中值，计算出具体的负荷值。除采用负荷分段的方式控制无功功率外，确保无功功率装置配置无异常，同样较为重要。例如：电网调度人员，可根据电网的运行需求，计算无功备用量。以确保电力安全事故发生后，无功装置能够发挥其功能，确保电力系统能够安全运行。另外，为适应地区负荷变化的需求，高压网电力调度时，需避免应用传输阻抗。（二）控制设备权限为改善电网调度效果，优化电网的无功功率。电力调度人员，应采用相应的规则，对优化效果进行衡量。例如：可对静态负荷进行分段，在此基础上，确定不同时段的不同动作值。如动作值较小，则无需为其分配动作权限。反之，则需增加权限，提高无功功率分配的平衡性。假设以S代表控制设备的动作，采用t代表动作时间，采用i代表设备台数，则三者之间的关系为：St，i=1在负荷分段的基础上，不同时段的离散量变化公式如下：△Ci，t=Ct，i-Ci，t-1△Ti，t=Tt，i-Ti，t-1上述公式中，△Ci，t代表电容器的台数，△Ti，t代表变压器档位。当两者数值相同，且允许动作不足时，则表明电力系统存在调度需求。此时，通过总负荷有功，对△Ci，t与△Ti，t的权限进行分配既可。（三）无功功率平衡为确保电力系统故障发生后电网线路中的稳定裕度，电力调度人员须将变电站的电压控制在较高的水平，至少应高于系统的最低电压。考虑到电力传输距离过长容易增加损耗，可考虑将分层法应用到无功功率的控制过程中，通过对各层间无功功率的调整，减小各层参数的差异，以使电网无功功率，能够实现分区平衡。 5电网调度运行系统的电压控制 在实际应用中，应注意以下几点：①根据逆调压原则，在电压允许偏差范围内，确保高峰时电压值高于低谷时；②将电网的下一级网络电压控制在额定电压所允许的偏差范围内；③在确保电力网络安全可靠运行的同时，还应加大对其的资金投入力度；④将现有补偿设备、调压设备等设备所具备的调压功能充分发挥出来。调度部门除对所属发电厂、变电站进行电压的调整、监督和指挥外，调度部门之间（主网调度与地区网调度）在电网电压管理方面也应建立明确的分工关系。这种分工关系主要是指电网主网和地区网间的无功电力交换和
地区电网A VC控制策略的研究与分析 发表时间：2018-08-13T09:34:30.770Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：代礼琴秦建明 [导读] 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic V oltage Control，A VC）在地区电网的运用也越来越有必要。 云南电网责任有限公司怒江供电局云南省怒江傈僳族自治州 673200 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）在地区电网的运用也越来越有必要。AVC在极大程度上提高电网系统的电压水平、减少网损、拉升地区的经济效益，对于国民经济增长来说，也是重要的提升手段。相比于传统的控制方式，这一控制方法的优势较为明显。但AVC因自身的电压有着极大的非线性特点，再具体的实现上比较复杂。因此，本文将结合实际的电网控制情况，对地区电网的AVC控制策略进行研究与分析。 关键词：地区电网；AVC控制策略；研究分析 电压是电力系统可靠性运行的重要指标，电力系统的特性决定了电压值的不唯一性，而电力系统的安全性、稳定性对电压值的唯一性有着极高的要求，这就决定了对电网电压控制上有着极高的标准，应用电压无功自动控制系统之后，变电站电压和无功的控制方式得到了革新，AVC系统的控制策略也就成为了有关领域关注的焦点，而电压调整本着分层分区、就地平衡的原则，由此可见，地区电网AVC控制策略的研究具有现实意义。 1 AVC概述 1.1 AVC定义 AVC是自动电压控制的英文缩写，是通过无功率调整装置进行集中自动调整无功功率输入量以及自动改变无功功率分布，使得注入电网的无功值转化为电网经济运行要求的具体优化值，从而实现电网最经济运行的目标。 1.2 AVC系统工作原理 AVC系统是通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化分析与控制，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，最终形成控制指令，通过SCADA调度自动化系统自动执行，实现了电压无功优化运行闭环控制。 1.3 AVC体系结构 目前，电压自动控制结构体系可分为三个等级：变电站、地区电网、全网。而地区电网变电站多采用无人值班管理形式，在地区电网调度的层次之下建立多个集控站，由集控站管理若干个无人值班变电站，等级由下至上，由简单向复杂转变，体系相对比较完善。在一个地区内，电网是直接面向广大的电力用户的，因此AVC系统也应当对电能的整体质量进行监控，使其满足正确的电能需求。 2.地区电网的AVC策略 2.1 区域电压控制 区域整体无功平衡对区域群体电压水平具有重要影响，AVC系统实现了自适应区域嵌套划分，并且实现了实时灵敏度分析，进而监测区域枢纽厂站的运作状态，如果区域内电压出现波动，AVC系统可以及时对厂站无功设备进行调控，从而保证区域电压符合标准，此外电压无功自动控制系统可以避免多主变同时调节，增强了系统的稳定性和可靠性。 2.2 就地电压控制 由实时灵敏度分析可知，就地无功设备控制能够最快、最有效校正当地电压，消除电压越限。当某厂站电压越限时，启动该厂站内无功设备调节。该厂站内变压器和电容器按就地电压策略协调控制，实现电压无功综合优化。 2.3 区域无功控制 区域内的无功控制，应当尽可能的减少该区域内线路的无功功率传输。对于控制对象来说，为全电网内的无功设备。因此在电网的电压处于较高的运行水平的情况下，AVC系统会自动检查这一线路的实际无功传输是否合理，并且通过系统内的实际运算系统进行分析研究，决定无功补偿装置的具体投切情况，进而达到减少线路的无功传输目的，并且在一定程度上降低线损。在这一具体的过程中应当从无功切除策略与无功投入策略两个具体方面进行考量，达到无功控制的最佳效果。 3.地区电网AVC控制策略优化 AVC系统的运行，大幅提高了各级电压水平，但由于其对无功电压调整精细的特点，增加了变电站无功设备的动作次数，为了提高无功设备使用寿命，对其策略可做进一步优化。 3.1 冲击负荷判别：AVC系统一般设定10秒为一个取数周期，即每隔10秒从SCADA中取一次量测数据，判断越限的条件是需要满足连续几个取数次数都越限才认为是越限。对于带有钢铁、电铁等冲击性负荷的变电站，冲击负荷会造成母线电压短时内大幅波动，负荷到来时电压越下限，负荷消失后电压越上限，造成无功设备反复调整。针对冲击性负荷，在系统设定中，可增加采样次数，同时对AVC下发的控制命令进行延时设置，使其动作时间大于负荷冲击时间，这样在负荷冲击过程中，AVC系统不会动作，电压虽然短时间越限，但总体呈现平稳状态，大幅减少变电站无功设备动作次数。 3.2 分时段设置电压限值：目前AVC系统无法判断负荷变化趋势，负荷爬升或回落时段存在电容器投切造成电压短时越限后再用主变档位反向校正电压的情况，增加分头动作次数。针对此种情况，可将AVC限值按照峰、平、谷时段分时设置，并根据季节性负荷特点，灵活掌握。如正常10kV母线电压限值为10.1-10.6kV，而在高峰时限值设为10.35-10.65kV，使其实现“逆调压”，补偿电网电压的损失。 4.总结 目前。地区电网电压和无功的调节仍以手动操作变电站无功设备为主，研究出适用于地区电网的AVC控制系统可取代传统的手动操作，减少了工作人员的劳动量，同时也可提高系统的可靠性，AVC动控制系统是利用无功平衡的局域性和分散性来控制电压无功。笔者认为，在电力系统SCADA调度自动化系统不断发展的今天，AVC系统的运用势在必行，在今后的很长一段时间我们仍要致力于对AVC系统的研究、分析与应用，为电网的经济、安全运行提供可靠的AVC控制系统。 参考文献： [1]陈琪. 基于AVC 控制策略地区电网无功优化研究[J]. 中国电业（技术版），2013（79108）：28-32.