下载文档原格式
变电站电压无功综合自动控制问题探讨李昊阳摘要：随着社会经济的快速发展以及改革开放进程的不断深入，电力系统也得到了快速发展，当前社会的各项发展已经完全离不开电能，生产设备、人们的日常生活用品、计算机等，几乎都是以电能为基础能源的，所以这就是我国不断在扩展电网工程的原因。
而随着电网的逐渐扩大，传统的变电站技术已经无法满足如今的社会需求，所以，我们就必须引用自动化技术对传统技术进行改造，以便更好的提高电站的工作效率。
本文从电力系统调压措施、调压措施的合理选用和控制方式等方面，对变电站电压无功综合自动控制系统进行了分析和讨论。
关键词：变电站；电压无功综合自动控制引言变电站是电网运输中最为重要的环节，它在电网传输过程中起着调节电压的关键作用，最终使传送到达的电压能够满足用户的需求。
随着社会经济的不断提升，人们对于配电网的可靠性以及供电质量提出了更高的要求，这就导致输配电网的组成结构也变得更加复杂。
为了保障电压的质量和无功平衡，需要对变电站进行电压无功控制，以此来全面提升配电网的可靠性以及经济性。
一、变电站电压无功控制的原理变电站采用的电压无功控制方式主要是通过无功补偿以及有载调压变压器。
有载调压器一般用于供电线路较长和负荷变动较大的部位，该调压设备的调压范围大，而且在调压过程中不会影响到用户的正常用电。
在各式各样的无功补偿设备当中，因为并联电容的电容器具备经济实惠、方便安装、能源消耗较少的优点，且电力系统中的大多数负荷都是感性负荷，这就使得并联电容器渐渐将步调相机取代，并且由于上述优势，很快就得到了大面积推广，在该电容器的安装当中，通常是采用集中补偿方式装在变电站的6到10kv的母线当中。
要想实现电压的无功控制，可以从以下两个方面出发：（1）改变有载调压变压器的变比，然而由于改变其变比的调压手段自身不会产生无功功率，这种方式主要是通过改变无功分布最终实现电压调压，所以改方式适用于系统无功电源供给充足但是无功分布不合理而产生的电压质量降低的状况当中。
变电站电压无功综合控制策略的分析发表时间：2019-03-13T14:42:09.377Z 来源：《河南电力》2018年18期作者：李亚雄苏力[导读] 电压是衡量电网电能质量的重要指标之一。
电压过高或者过低，都会影响到电力系统中各类电力设备的正常运行。
（华电电力科学研究院有限公司中南区域中心湖北武汉 430000）摘要：电压是衡量电网电能质量的重要指标之一。
电压过高或者过低，都会影响到电力系统中各类电力设备的正常运行。
而电力系统的电压水平与无功功率有着十分密切的关系，故维持电网中的无功功率平衡可以有效地提高电能质量，并保证电力系统的安全、可靠、经济运行。
本文结合智能变电站中电压无功综合控制子系统的目标，介绍了一些学者提出的电压无功控制综合策略的内容，分析它们各自所具有的特点，最后结合已有成果对这一领域的发展进行了展望。
关键词：电压无功控制；无功补偿；控制策略；智能变电站引言我国国民经济不断发展，工业贡献了其中非常重要部分。
工业的发展离不开合格的电能质量。
改善电压质量可以有效地节约能源，防止电力系统电压出现崩溃以及提高电网的安全运行水平。
由于电力系统中无功功率与电压水平紧密相关，变电站往往通过补偿无功功率实现系统中无功功率的平衡。
无功补偿的作用主要有以下几点[1]： 1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。
在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输定系统的稳定性，提高输电能力。
3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
1 无功补偿的方法电网无功补偿方案有以下4种：变电站集中补偿、低压集中补偿、配电线路固定补偿和用户终端分散补偿。
变电站集中补偿的装置包括同步调相机、并联电容器、静止补偿器等。
这种补偿方式一般将装置集中接在变电站的10kV母线上，其优点是便于实现自动投切，利用率高，降低了事故出现的概率，有效减少电网的无功负荷。
浅谈电压无功综合控制【摘要】本文对配电网中无功补偿并联电容器组投切时间进行理论分析，在理论分析的基础上，采用后台计算机的监控系统中实现的电压无功综合控制方法，分析了无功控制（vqc）原理，给出了相应的调节策略，从而减少了电容器组投切时所引起的涌流和过电压，延长了电容器组的寿命，保证了变电站用户端的电压接近额定值，对提高全网电压质量有着现实重要意义。
【关键词】低压无功补偿装置，电容器组，投切，电压无功控制，变电站自动化1.低压无功补偿装置简介低压无功补偿装置是一种由单片机控制，实时监测电力系统无功功率和电压并跟踪系统无功功率的大小，采用无触点大容量半导体器件投切并联电容器组的无功功率补偿装置，它主要由控制器、晶闸管、触发电路、自愈式低压并联电容器及附件组成。
该装置很好的解决了机械触点式补偿投切装置的冲击电流大，而引起的过电流、过电压等易损等弊病。
该装置因响应快、动态性能好，所以能够实现对快速变化的无功进行跟踪补偿。
该装置具备完善的显示控制保护功能。
根据需要可显示功率因数、系统电压、负载电流、无功功率等值。
并可实时在线设置各种参数。
具有过压、自动切除、延时值可调功能。
2. 电容器组投切的理论分析电容器无功补偿装置大都采用机械式交流接触器，并沿用至今。
但由于接触器三相触头不能分别操作，无法选择最合适的相位投入，导致电容器两端电压突变而产生很大的冲击电流，限制了一次投入的电容值，不得不分几次投入。
采用过零投入电容器组，能大大降低涌流和过电压，提高补偿的准确性和快速性。
3. 变电站电压无功控制在以上的理论基础上，自行开发的变电站实时数据库管理系统的基础上，提出了一种新的电压无功控制（vqc）调节方法，并已在当地计算机后台监控系统中实现。
变电站采用改变分接头档位和投切电容器组来改变本站点的电压和无功。
以一台变压器为例来分析各种情况下的电压与无功调节方式。
电压（u）取值于主变的低压侧对应的母线电压，无功（q）取值于主变的低压侧无功。
变电站电压及无功综合自动控制的实现与探讨作者：王岐来源：《城市建设理论研究》2014年第08期【摘要】：本文主要对变电站电压无功控制的基本原理进行了阐述，并提出了变电站电压无功控制策略，同时论述了关于110kV变电站电压无功的优化控制策略。
【关键词】：变电站电压；无功功率；自动控制中图分类号：TM6 文献标识码： A引言对变电站进行电压无功控制，可以提高输配电网的可靠性和经济性。
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，进而保证电压质量以及无功平衡。
1、变电站电压无功控制的基本原理变电站电压无功控制是以VQC为基本原理的。
由图1所示，Uh、UI分别为变压器的高压侧和低压侧电压，n1为OLTC变压器的变比，为调压式无功补偿装置调压器的变比，P+jQ为总有功和无功负荷，Ri、Xi为变电站出线阻抗，其中(i=1、2，……，n)。
调压式无功补偿装置的容量为：其中，UN为电容的额定电压；QC2是随着自耦变压器的变比n2的增大而增大，随着n2的减小而减小，n2∈（x~1），其中x的确定是依据调压器档数进行的，通常将其取为0.6。
固定电容器组C1的补偿容量为：总的无功补偿容量则为：为应对负荷的变化，就要对固定电容器组和可变电容器组的补偿容量进行合理的确定，进而达到无功补偿的精细化控制的目的。
通常来说，因为每一天的负荷峰谷时段都比较有规律，因此要合理的调节固定电容器以及调压式无功补偿装置，这样可以与变电站对无功的基本需求相满足。
2、变电站电压无功控制策略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。
无功和电压综合控制一．引言在电网中，除了存在有功功率外，还存在着无功功率。
无功功率对于供电质量和效率有着极其重要的影响。
1．无功功率与电网电压密切相关从负荷的无功功率、电压特性可知，要维持系统电压的稳定，就必须使系统中的无功功率保持平衡，即系统中的无功电源可发出的无功功率应大于或等于系统负荷所需的无功功率和电网中的无功损耗。
如果系统中无功功率过大，系统电压会偏高，如果无功功率短缺，将会使系统电压下降，极端情况下，某些枢纽母线电压运行在临界值之下时，电压下降使负荷消耗无功功率增加，使无功缺额进一步增加，电压进一步下降，最终枢纽母线电压大幅下降而产生“电压崩溃”现象。
电压崩溃后造成大面积停电或系统解列，发生严重事故。
2．无功功率与网损密切相关功率因数可以直观的反映出系统经济运行的情况。
当功率因数水平低下，网损将十分大。
提高功率因数对降低电能损耗，、提高经济效益具有十分重要的作用。
如果功率因数从0.85提高到0.95，那么电网的有功负载损耗降低百分率为19.94％。
从降低网损的角度上讲，进行地区电网的无功优化可有效降低网损，如果全国平均线损率能下降1％，每年就可以减少数十亿度的电能损耗，这对于我国并不十分充足的电力，其经济效益是非常可观的。
3．现代电力系统中与无功功率相关的新问题现代电网规模的日益扩大，电力系统的稳定问题日益突出；电力电子设备的广泛应用，使得供电系统中增加了大量的非线性负载，对供电系统产生了很大影响；电弧炉、大型轧钢机、电力机车、大型半导体变流装置等冲击性、波动性负载大量使用。
都使得传统的调相机等无功电源以不能满足现代电力系统对无功和电压控制的要求。
4．无功与电压综合控制无功功率与电压密切相关，对于电压和功率必须采用综合控制才能取得较好的效果。
随着电网的不断发展，电网结构日趋复杂，无功调节手段的数目日益增多，用户对电能质量的要求也日益提高。
为了保证电能质量，提高电网的电压合格率和尽量降低电力系统的网络损耗，应增强对电压无功的调控能力。
论文摘要：介绍了变电站电压和无功控制的方法和调控原则，以及电压无功自动控制装置(VQC)的原理以及应用。
前言随着对供电质量和可靠性要求的提高，电压成为衡量电能质量的一个重要指标，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大影响。
无功是影响电压质量的一个重要因素，保证电压质量的重要条件是保持无功功率的平衡，即要求系统中无功电源所供应的无功功率等于系统中无功负荷与无功损耗之和，也就是使电力系统在任一时间和任一负荷时的无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡，以满足电压质量要求。
1电压控制的方法和原则变电站调节电压和无功的主要手段是调节主变的分接头和投切电容器组。
通过合理调节变压器分接头和投切电容器组，能够在很大程度上改善变电站的电压质量，实现无功潮流合理平衡。
调节分接头和投切电容器对电压和无功的影响为：上调分接头电压上升、无功上升，下调分接头电压下降、无功下降(对升档升压方式而言，对升档降压方式则相反);投入电容器无功下降、电压上升，切除电容器无功上升、电压下降。
变电站电压无功管理调控原则如下：1.1 变电站电压允许偏差范围为：220kV变电站的110KV母线:106.7～117.7kV;220kV、110kV变电站的10kV母线10.0～10.7kV。
1.2 补偿电容器的投退管理原则：以控制各电压等级母线电压在允许偏差范围之内，并实现无功功率就地平衡为主要目标，原则上不允许无功功率经主变高压侧向电网倒送，同时保证在电压合格范围内尽量提高电压。
一般情况下：峰期(7:00--23:00)应按上述要求分组投入电容器组，谷期(23:00--次日7:00)应按上述要求分组退出电容器组。
2 电压无功自动控制装置的特点过去老式变电站通常是人工调节电压无功，这一方面增加了值班员的负担和工作量，另一方面人为去判断、操作，很难保证调节的合理性。
随着用户对供电质量要求的不断提高和无人值班变电站的增多，由人工手动调节电压无功的方式已不能适应发展的需要，所以利用电压无功自动控制装置(VQC)是实现电压和无功就地控制的最佳方案。
浅谈变电站电压及无功的综合控制
发表时间：2019-07-02T14:04:29.703Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：梁华银李毛根
[导读] 通过调节有载调压变压器分接开关和投切并联电容器组，实现调节电压合格和无功平衡的目的。
国网安徽省电力有限公司宿州供电公司安徽省 234000
摘要：以变电站为单位，自动调节电压和无功功率就地平衡，变电站电压和无功控制主要是采用有载调压变压器和补偿并联电容器组，通过调节有载调压变压器分接开关和投切并联电容器组，实现调节电压合格和无功平衡的目的。
关键词：变电站；电压；无功；控制
1电力系统调压的措施
1.1利用发电机调压
发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整，这是一种经济，简单的调压方式。
在负荷增大时，电网的电压损耗增加，用户端电压降低，这时增加发电机励磁电流，提高发电机的端电压；在负荷减小时，电力网的电压损耗减少，用户端电压升高，这时减少发电机励磁电流，降低发电机的端电压。
按规定，发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的-5%～+5%以内。
1.2电压无功自动控制装置
在以往的变电站运行中，常常是采用人工的方式进行相关的电压无功调控，这种陈旧老套的控制方法不但需要耗费变电站值班人员的大量精力，加重了其负担，增大了工作量，同时也不能很好的实现电压无功控制的目的。
这是因为人工调节的主观因素太大，如果值班人员的判断或操作失误，就会严重影响到调控的合理性，不利于变电站的稳定电力供应。
随着人们对供电质量的要求更高，大多数变电站都是采用的无人值班变电站，这样以来，人工操控电压无功就很难实现。
1.3利用无功功率补偿调压
改变变压器分接头调压虽然是一种简单而经济的调压手段，但改变分接头位置不能增减无功功率。
当整个系统无功功率不足引起电压下降时，要从根本改变系统电压水平问题，就必须增设新的无功电源。
无功功率补偿调压就是通过在负荷侧安装同步调相机、并联电容器或静止补偿器，以减少通过网络传输的无功功率，降低网络的电压损耗而达到调压的目的。
1.4改变输电线路的参数调压
从电压损耗的计算公式可知改变网络元件的电阻R和电抗X都可以改变电压损耗，从而达到调压的目的。
变压器的电阻和电抗已经由变压器的结构固定，不宜改变。
一般考虑改变输电线路的电阻和电抗参数以满足调压要求。
但减少输电线路的电阻意味着增加导线截面。
多消耗有色金属。
所以一般不采用此方法。
2 变电站电压无功控制方式
目前，变电站电压无功控制方式主要有3种：集中控制方式、分散控制方式和关联分散控制方式。
2.1 集中控制方式
集中控制是指在调度中心根据采集的各项数据，通过遥控装置对各个变电站的调压设备、无功补偿设备统一进行控制。
从理论上讲，集中控制方式应该是保持配电网电压合格、无功平衡的最佳方案。
但它对调度中心的要求相对较高，在软件方面要求配备实时控制软件，在硬件方面要求配电中心达到“三遥”的水平，最好在各个配电中心针对这一环节配备单独的智能模块。
目前，各地变电站的基础设施条件和智能化水平参差不齐：有的地方相对发达一些，设备比较先进，智能化水平较高；有的地方相对落后一些，设备比较陈旧，基本没有自动化装置；有的地方变电站各方面建设虽然比较先进，但是缺少相关操作人才，也难以实现集中控制。
因此，当前要想实现整个电力系统全部采用集中控制方式还是比较困难的，只能在相对发达的地区先建设一部分，逐步在其他地区循序渐进地推开。
2.2 分散控制方式
分散控制方式是指在每个变电站专门建设一台电压无功自动控制平台，该装置根据采集的数据，自动调节分接头位置或投切并联电容器组，从而实现对电压调节装置和无功补偿设备的控制，当主变压器负荷发生变化时，保证该变电站供电半径内配电网电压质量合格、无功功率合格。
分散控制的优点是控制简易、投入较小，符合当前我国大部分地区的基本情况；缺点是难以实现整个地区大面积的统一操控。
随着计算机、通信技术在电力行业的应用越来越广泛，实现对整个地区进行集中控制是大势所趋，分散控制装置由于其自身的条件所限，逐步会被淘汰，但在局部地区其使用还具有一定的优越性。
2.3 关联分散控制方式
集中控制方式理论上能够及时掌握整个地区变电站的相关情况并进行最好的集中控制，但是此控制方式对变电站的软硬条件的要求比较高，需要投入更多资金，并且由于多个变电站在一个调度中心进行集中操作管理，控制系统比较复杂，操作难度较大，一旦发生问题，影响很大。
目前，国内大部分地区应用比较广泛的是分散控制方式，但此控制方式不能实现整个地区的集中管理。
关联分散控制方式是指在正常运行情况下，由安装在各变电站的控制装置根据编好的控制程序进行调控。
在保障整个系统安全可靠运行的前提下，分别计算出正常运行、紧急情况、系统运行方式发生大变动时的调控范围，由调度中心根据采集的数据情况直接进行操作或修改变电站母线电压和无功功率值，以满足辖区内电力系统安全、可靠运行的要求。
关联分散控制的最大优点是无论在正常情况下还是在紧急状态下，都能有效保障辖区内的供电可靠性和经济性。
关联分散控制装置要求必须满足对受控厂站分析、判断和控制的强大通信功能，以及时将采集到的信息报告给调度中心，并执行好调度中心下达的各项调控命令。
3 变电站电压无功综合控制方式调节判据
变电站电压无功综合控制调节判据分为以下5个方面：1）按功率因数控制；2）按电压控制；3）按电压综合控制有载分接开关和电容器组；4）按电压和功率因数复合控制；5）按电压、时间序列复合控制。
3.1 按功率因数控制
根据功率因数的大小，来确定投切并联电容容量。
如果功率因数低于确定值则通过自动控制装置投入电容，如果高于确定值则通过自动控制装置切除电容。
此办法没有把电容对母线电压的影响考虑进来，并且当变压器负荷较小时，可能存在自动控制装置动作频繁的问
题。
3.2 按电压控制
有的枢纽变电站由于对电压质量要求比较严格，采用以电压的变化情况作为判据进行控制调节并联电容自动投切装置，完全不考虑无功问题，这种方式在原理上和补偿效果上都比较差。
3.3 按电压综合控制有载分接开关和电容器组
当母线电压为U≤UT下限时，降低有载分接开关升压；当U≤UC下限时，投入电容器组；当U≥UT上限时，升有载分接开关降压；当U≥UC上限时，切除电容器组。
此方式的主要作用在于较好地实现了对电容器组的调节，但没有考虑无功优化的效果，且投切电容器组的过程也不太合理。
3.4 按电压和功率因数复合控制
按电压和功率因数复合控制有两种方式：一是以电压为主，功率因数为辅，只要电压达标，不考虑功率因数，若电压不达标，则根据相关数据自动投切电容器组；二是将电压和功率因数并行使用，电压和功率因数都满足条件才会投切电容器组。
第一种判别方式无功补偿效果较差；第二种判别方式存在对频繁误投切并联补偿电容现象。
3.5 按电压、时间序列复合控制
根据变电站的日负荷曲线，将每天分为多个时段，根据不同负荷时段对电压和无功的要求，来调节变压器分接头或投切并联电容器组。
此方法适应性较差，只适于负荷较稳定的变电站，且负荷时段的划分必须随季节和负荷的变化进行调整。
4 结语
当前配电网的结构越来越复杂，电压等级也越来越高，在运行过程中产生的无功电压危害也越来越大，如果还单纯依靠发电机自身调节无功电压，已经满足不了要求。
因此，必须大力增强电网调控能力，通过合理的无功补偿方式来提高电能质量。
参考文献
[1]严浩军.变电站电压无功综合自动控制问题探讨[J].电网技术，2000（7）：41-43.
[2]张玉珠，徐文忠，付红艳.结合灵敏度分析的变电站电压无功控制策略[J].电力系统保护与控制，2009（2）：37-42.
[3]庄侃沁，李兴源.变电站电压无功控制策略和实现方式[J].电力系统自动化，2001（15）：47-50.。
