電力系統(tǒng)電壓無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電能質(zhì)量的需求日益增加。本文主要闡述了電力系統(tǒng)無(wú)功控制技術(shù)的原理和設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式，分析研究了該裝置的不足和電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。如何保證提供優(yōu)質(zhì)電力，如何進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，已成為各發(fā)電、供電和配電部門等相關(guān)制造企業(yè)急需解決的重要問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，分析研究了電壓無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電壓；無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)；電網(wǎng)運(yùn)行

隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，電壓等級(jí)也有了很大水平的提高。無(wú)功平衡功率是衡量電壓是否穩(wěn)定的重要標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，無(wú)功平衡功率也是提高電能質(zhì)量的基本條件。由于人工電壓調(diào)節(jié)的不足之處不斷出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的質(zhì)量和供電公司的經(jīng)濟(jì)效益，使變電站無(wú)功功率控制技術(shù)成為電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)。

一、電力系統(tǒng)無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)原理

隨著人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，人工調(diào)壓方式已經(jīng)不能滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?。目前，大多?shù)變電站采用電壓無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)（VQC）來(lái)控制和調(diào)節(jié)電壓。人工調(diào)壓是指根據(jù)電壓工作狀態(tài)的進(jìn)行分析，變電站工作人員手動(dòng)調(diào)節(jié)齒輪和切斷電容器補(bǔ)償電壓。顯然，這種方法存在時(shí)效性差和優(yōu)化難度大的缺點(diǎn)。

電壓無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)是指利用相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)控制等步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的自動(dòng)控制。VQC裝置是由微型處理器組成的自動(dòng)控制設(shè)備。該裝置的功能是并聯(lián)選擇和切換電容器，使用加載電壓和電壓互感器切換分接頭，以便使電壓和無(wú)功功率能在合理的范圍內(nèi)變動(dòng)。

二、VQC在區(qū)域電網(wǎng)中的應(yīng)用

（一）無(wú)功控制目標(biāo)

在區(qū)域電網(wǎng)中，通過(guò)電壓無(wú)功自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，有利于提高電壓質(zhì)量，減少電網(wǎng)損耗，具體控制目標(biāo)可歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）提高電壓合格率，保證供電質(zhì)量滿足要求；

（2）減小電網(wǎng)損耗，保證系統(tǒng)處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)；

（3）完善控制策略表，實(shí)現(xiàn)無(wú)功自動(dòng)優(yōu)化控制。

（二）系統(tǒng)控制的控制方案

1.控制方式

通過(guò)VQC裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)主站總線電壓、區(qū)域無(wú)功功率的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)報(bào)警；通過(guò)SCADA遠(yuǎn)程控制程序，可實(shí)現(xiàn)變壓器的上下切換，及時(shí)恢復(fù)電壓、無(wú)功功率。

2.系統(tǒng)運(yùn)行方式

根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)實(shí)際情況，合理確定系統(tǒng)優(yōu)化方案。系統(tǒng)優(yōu)化分析時(shí)，必須以實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)任一變化，需終止當(dāng)前操作，重新收集相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)展定值運(yùn)算。若是選擇的優(yōu)化方案失敗，則算法將自動(dòng)尋找次優(yōu)結(jié)果，基于局部變壓器、電容器實(shí)際狀況保持最佳可調(diào)狀態(tài)。

3.故障處理

一旦變壓器、電容器等出現(xiàn)故障，則主站將依據(jù)鎖定狀態(tài)重新計(jì)算控制決策，以確保良好的優(yōu)化效果。

三、VQC在變電站中的應(yīng)用

（一）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

我國(guó)多數(shù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)為分層分布式，主要組成部分包括：數(shù)據(jù)采集與處理、控制輸出、數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)監(jiān)控多部分組成。變電站的VQC系統(tǒng)控制目標(biāo)和控制方案與區(qū)域電網(wǎng)的VQC系統(tǒng)的控制目標(biāo)和控制方案相似，以保證為用戶提供高質(zhì)量的電力并改善電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（二）變電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的意義

現(xiàn)階段，無(wú)人值班變電站得到了廣泛的推廣應(yīng)用，其主要是在變電站運(yùn)行期間，無(wú)需派固定值班人員開(kāi)展日常監(jiān)測(cè)等工作，轉(zhuǎn)而基本可交由監(jiān)控中心與運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)的工作人員完成。通過(guò)VQC的應(yīng)用，人為調(diào)整電能質(zhì)量的工作量減少了，避免了人為錯(cuò)誤，也相應(yīng)的提高了變電站運(yùn)行的安全性。根據(jù)國(guó)內(nèi)外變電站發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)人值守是一大重要趨勢(shì)，也是電網(wǎng)科學(xué)管理的一大重要進(jìn)步，目前正在朝著更高的電壓等級(jí)發(fā)展。以500kV變電站為例，無(wú)人值守綜合自動(dòng)化變電站系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：

（1）變電站運(yùn)行安全性提高；

（2）變電站設(shè)備管理水平提高；

（3）變電站造價(jià)降低；

（4）工作人員數(shù)量減少；

（5）電力工業(yè)技術(shù)快速進(jìn)步。

四、電力系統(tǒng)無(wú)功控制技術(shù)存在的問(wèn)題

（1）一次性投資大。區(qū)域供電企業(yè)要充分利用VQC設(shè)備，預(yù)估投資在200-400萬(wàn)元人民幣之間。一套獨(dú)立VQC設(shè)備安裝費(fèi)用在20至30萬(wàn)元之間。

（2）需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。VQC設(shè)備主要用于電壓、電容器和其他器件的自動(dòng)控制。因此，VQC設(shè)備的精度是對(duì)整個(gè)變電站進(jìn)行監(jiān)控的關(guān)鍵。否則，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，需要定期對(duì)VQC設(shè)備進(jìn)行檢查和檢修。這是一項(xiàng)非常重要的工作，因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)增加變電站VQC設(shè)備的檢修人員和專業(yè)維修人員的人數(shù)。但在實(shí)際工作中，當(dāng)VQC設(shè)備出現(xiàn)鎖定問(wèn)題時(shí)，需要在電網(wǎng)的特殊工作模式下退出VQC設(shè)備，這項(xiàng)工作需要檢查人員和專業(yè)維修人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作，這又增加了變電站檢查人員及維護(hù)人員的工作量。

（3）VQC設(shè)備只能檢測(cè)到本地變電站的電壓情況，不能與上、下級(jí)變電站以及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和配合。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上，基于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于電力的需求量持續(xù)增加，對(duì)于供電質(zhì)量的要求日益提高，由此實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓的無(wú)功控制成為一大重要發(fā)展趨勢(shì)。在區(qū)域電網(wǎng)中，VQC裝置的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)電壓、無(wú)功功率的高效控制，切實(shí)提高了電網(wǎng)電壓合格率，減少了網(wǎng)損，真正促進(jìn)電網(wǎng)的穩(wěn)步發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：竇嘉銘，華北水利水電大學(xué)。