浅谈变电站电压无功控制（VQC）原理和实现方式
【摘要】阐述了变电站电压无功控制的原理、策略、存在问题和实现方式；详细分析了“九区图法”的工作原理；提出了VQC装置定值整定原则和运行方式的设定。
【关键词】变电站；控制原理；九区图；定值整定；运行方式
引言
作为电力系统的运行单位，要保证两个目标：1、保证供电质量；2、降低系统损耗。
为了实现上述目标，引入了电压无功控制理论，并应用在电力生产实践当中。
1、电压无功控制（VQC）的原理和策略
1.1 电网中电压无功控制的两种方式
1.1.1通过调度中心集中控制：这种方式是根据全网的状态进行优化，进行优化计算进而得出最优解。
这种方式可以得出全网的电压无功的最优解，并且可以进行安全性分析。
较常用的算法有线性规划、遗传算法、人工神经网络等。
1.1.2通过就地调压无功补偿分散控制：这种方式基本以变电站为单位，进行本地控制。
1.2 VQC装置原理简介
1.2.1电力系统模型分析
在图中有一个发电机，一段线路，一台有载调压的变压器，一个等效的负荷。
将系统等效成一个电压源串接一个等效的LXT和理想变压器上，带一个等效阻抗为R+jX的负荷。
首先：研究无功对系统的影响
A.电压的影响：由于无法确定R的负荷模型，假定R随电压变化⊿R对电压的影响为相对小量。
当L与C恰好完全补偿时，对阻抗的虚部为无穷大。
这时阻抗大小为R。
投电容器并不是可以无条件地升高电压。
由于电压U是X的连续函数，在功率因数上升的过程中，假定系统的等效电抗LXT和R不变，如Q未倒送，电压单调升高。
B.对发电机的影响：
发电机如运行在吸收无功的情况下，励磁电流将减小，使发电机的功角曲线下移，降低系统的稳定，并易引起谐振过电压。
尤其对于就地优化的方式，由于无法获得系统的无功情况，如出现同时倒送无功的变电站，且倒送总和超过系统无功负荷总额，将使发电机运行在吸收无功的方式下。
对系统稳定不利。
因此，对于考虑用电容器作为调压的手段：遵循以下原则：不向系统倒送无功。
1.2.2维持大系统的潮流：
在环网中，有的线路负荷比较重，较常见的做法是在枢纽变将高压侧分列，通过在中压侧并列的变压器的中压侧交换功率，使并列的主变分接头档位错开，使环网叠加环流电势，支援负荷重的线路。
1.2.3闭锁条件自行定义：
用户在已有的容错基础上，可以任意添加闭锁条件，甚至可以引入硬接点作为闭锁条件。
1.2.4基于预测进行动作：根据系统的参数预测最优的结果，根据结果进行控制。
1.3 电压无功控制的九区图法原理
调节电压与无功的方法，最常见的有两种：1.调整分接头、2.投切电容器。
由于电压与无功是相互影响的两个因素，如何更好地进行电压无功优化控制，采用九区图法原理可以实现。
九区图法原理如下：
区域1：系统状态为电压低、功率因数低。
在这种状态下，投电容器将提高功率因数、并将升高电压。
调分接头可升高电压。
区域2：系统状态为电压合格、功率因数低。
在这种状态下，仅可考虑投电容器。
区域3：系统状态为电压高、功率因数低。
在这种状态下，如投电容器，电压将升高，进一步破坏电压不合格的程度。
应调分接头降电压。
区域4：系统状态为电压高、功率因数合格。
在这种状态下，考虑调整分接头进行降压。
区域5：系统状态为电压高、功率因数高。
如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。
否则调分接头升压。
区域6：系统状态为电压合格、功率因数高。
在这种状态下，仅可考虑切电
容器。
如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。
区域7：系统状态为电压低、功率因数高。
在这种状态下，如切电容器，电压将降低，进一步破坏电压不合格的程度。
应调分接头升电压。
区域8：系统状态为电压低、功率因数合格。
在这种状态下，考虑调整分接头进行升压。
区域9：系统状态为电压合格、功率因数合格。
在这种状态下，是运行目标状态。
强投区域：这个区域的特点是电压低于电压下限减ΔUQ，并且分接头无法调节。
如预测投入电容器后，不会向变压器的电源侧倒送无功，进行强投。
强切区域：这个区域的特点是电压高于电压上限加ΔUQ，并且分接头无法调节。
进行强切。
并列方式：可选择自动判运行方式或手动判并列（选择自动判并列的方式，并列条件需用户确认）。
同时可以适应单台主变带并列的其它并列的母线。
2.电压无功控制（VQC）的实现方式
2.1 独立组屏式VQC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。
它集I/O单元和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，所需测量值由自己的采集单元采集。
2.2 软件VQC。
基于变电站自动化系统的VQC其特点是：VQC运行软件安装在变电站后台监控计算机或挂在网上的独立计算机上，所需的遥测量和遥信量由后台提供。
3、VQC定值整定与设置
定值整定计算
需整定计算的项目有：变压器容量、分接头电压调整率、电容器电压调整率。
1.变压器容量Capacity：
Capacity=U主变PT一次值×I主变CT一次值×√3
2.分接头电压调整率ΔU分接头：
ΔU分接头=（U高压侧分接头档位对应的电压最大值-U高压侧分接头档位对应的电压最小值）/（C分接头档数-1）
3.电容器电压调整率ΔU电容器：
ΔU电容器=dU/dQ*Capacity电容器/UN
此项定值整定值比实际值大，可以避免强投强切时电容器投切反复动作。
因此可选单条到电源最长的线路进行整定。
也可实测后乘安全系数进行整定。
4、运行方式的设定
4.1 并列方式
4.1.1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。
4.1.2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。
4.2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。
5.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。
6.结束语
本文对变电站电压无功控制的原理进行了探讨，并对实际工作中VQC的应用和实现方式做了介绍。
随着综合自动化水平的的提高，电网结构的合理，开发一种符合国内电力系统的，能够更快更好的达到全网最优调压的VQC装置，有待开发人员进一步努力。
参考文献
[1]许之晗（Xu ZhiHan）.变电站电压无功模糊控制理论和系统设计：硕士学位论文.成都：四川大学，2000
[2]庄侃沁，李兴源（Zhuang kanqin，Li xingYuan）. 变电站电压无功控制策略和实现方式.电力系统自动化，2001，25（15）。
