變電站電壓無功控制策略

姜家星 姜麗云

【摘 要】在電網(wǎng)系統(tǒng)中變電站是一項重要的組成部分，變電站的正常運行是非常重要和關(guān)鍵的。當(dāng)前變電站控制系統(tǒng)中的主要技術(shù)是無功控制，無功控制在某種程度上決定著變電電壓的穩(wěn)定性和其運行效率。本文將對變電站電壓無功控制策略進行分析探討。

【關(guān)鍵詞】變電站；電壓；無功；策略

1.引言

電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，電壓偏移過大時，不僅對用戶的各種用電設(shè)備產(chǎn)生不利影響，縮短用電設(shè)備的壽命，甚至危及電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，引起“電壓崩潰”，造成大面積的停電。一般情況下，造成電壓質(zhì)量下降的主要原因是系統(tǒng)無功功率不足或無功功率分布不合理，電壓調(diào)整與無功功率平衡有著密不可分的關(guān)系。因此調(diào)整系統(tǒng)電壓在合格范圍內(nèi)，控制無功潮流的合理平衡，對提高供電質(zhì)量，保證系統(tǒng)安全、可靠和經(jīng)濟均有著重要的意義。

2.變電站電壓無功控制的基本概況

變電站是解決當(dāng)前電力系統(tǒng)負(fù)荷狀態(tài)的基礎(chǔ)，這樣才能夠較好的降低無功電流量，從而有效的提高現(xiàn)有電功率的使用效率。但是變電站中的變壓器和輸電線在某種程度上也會消耗大量的無功功率，這樣也會造成輸電效率的降低。有效而合理的控制電力系統(tǒng)的無功和電壓以實現(xiàn)無功的分層、分區(qū)就地平衡，可以最大限度地減少無功功率在電網(wǎng)中的流動，降低電網(wǎng)的無功損耗，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益。目前，變電站電壓無功控制的研究存在著多方面的問題，這些問題不僅僅是理論研究存在著許多問題，其實踐運用過程中也存在著較多的局限性。當(dāng)前，我們必須不斷加強實踐與理論研究，逐漸完善相關(guān)方面的問題研究，積極采取措施來促進變電站電壓與無功控制發(fā)展，加強無功的實時動態(tài)補償，逐漸完善電壓無功自動控制系統(tǒng)，才能更好的提高變電站電壓無功的控制效率。

3.變電站電壓無功控制策略

目前，國內(nèi)外在變電站電壓無功控制方面的研究成果比較多，其控制策略也多種多樣，當(dāng)前主要的變電站電壓無功控制策略有以下幾種：

3.1九區(qū)控制策略

傳統(tǒng)模型下九區(qū)圖法實現(xiàn)電壓無功控制，這種類型控制方法是按電壓上、下限Umax、Umin，無功上、下限Qmax、Qmin或功率因數(shù)上、下限將運行區(qū)域劃分為九個區(qū)，如圖1所示，根據(jù)九區(qū)間進行控制。

這種電壓無功控制方法結(jié)構(gòu)比較清晰，而且運用的原理比較透徹，并且這種控制方法能夠運用單機片進行操作，其不足的地方主要是各種電容器組的設(shè)備運行頻率較高，成本較高，其經(jīng)濟價值偏低。

3.2 VQC的控制策略

VQC根據(jù)低壓側(cè)電壓和無功（或功率因數(shù)）的越限情況，將控制策略劃分為不同區(qū)域，在各個區(qū)域內(nèi)采取相應(yīng)的控制策略。除了常規(guī)控制模式，一般采取電容器優(yōu)先模式，在實施調(diào)節(jié)策略之前，VQC根據(jù)給定的參數(shù)預(yù)測調(diào)節(jié)的結(jié)果，如果調(diào)節(jié)后會造成低壓側(cè)無功/功率因數(shù)越限、低壓側(cè)電壓越限，則后臺VQC會調(diào)整動作策略或不動作。

（1）當(dāng)電壓越上限，無功越上限/功率因數(shù)越下限時：下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則切除電容器。

（2）當(dāng)電壓正常，無功越上限/功率因數(shù)越下限時：電壓未接近上限時，投入電容器，若無電容器可投，則不動作；電壓接近上限時，如果有可投的電容器則下調(diào)分接頭，否則不動作。

（3）當(dāng)電壓越下限，無功越上限/功率因數(shù)越下限時：投入電容器，如果投電容器會導(dǎo)致無功/功率因數(shù)反方向越限或者無電容器可投，則上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強投電容器。

（4）當(dāng)電壓越上限，無功正常/功率因數(shù)正常時：下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則切除電容器；電容器優(yōu)先模式：切除電容器，若切電容器會導(dǎo)致無功/功率因數(shù)越限或者無電容器可切，則下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強切電容器。

（5）當(dāng)電壓正常，無功正常/功率因數(shù)正常時，中壓側(cè)越上限，下調(diào)分接頭；中壓側(cè)越下限，上調(diào)分接頭；中壓側(cè)電壓正常則不動作。

（6）當(dāng)電壓越下限，無功正常/功率因數(shù)正常時：上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器；電容器優(yōu)先模式則投入電容器，如果投電容器會導(dǎo)致無功/功率因數(shù)越限或者無電容器可投，則上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強投電容器。

（7）當(dāng)電壓越上限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時切除電容器，若切電容器會導(dǎo)致無功/功率因數(shù)反方向越限或者無電容器可切，則下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強切電容器。

（8）當(dāng)電壓正常，無功越下限/功率因數(shù)越上限，電壓未接近下限時，切除電容器，若無電容器可切，則不動作；電壓接近下限時，如果有可切的電容器則上調(diào)分接頭，否則不動作。

（9）當(dāng)電壓越下限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時：上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器。

VQC的應(yīng)用，對保證電網(wǎng)良好的電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟運行等方面發(fā)揮了較大的作用。

3.3 基于人工智能的電壓無功控制策略

3.3.1 基于專家系統(tǒng)的電壓無功控制策略

由知識庫和推理機構(gòu)組成的專家系統(tǒng)，可根據(jù)某個領(lǐng)域的專家提供的該領(lǐng)域的知識進行推理，模擬人類專家做出決策的過程。提出了一種變電站電壓無功綜合控制專家系統(tǒng)，以運行狀態(tài)識別及專家經(jīng)驗為知識庫，針對具體的變電站配置情況、電壓等級、系統(tǒng)運行時段，模擬專家決策的過程。根據(jù)規(guī)則綜合、智能地調(diào)節(jié)電壓無功，從而達到預(yù)期的控制效果。

3.3.2基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓無功控制策略

利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了一種基于神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓無功綜合智能控制方法。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 輸入包括主變的有功、無功，高壓側(cè)和低壓側(cè)實際電壓等，輸出包括并聯(lián)電容器開關(guān)狀態(tài)和主變分接頭位置，訓(xùn)練樣本為變電站監(jiān)控系統(tǒng)中與之相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)。這種方法可以參照無功變化趨勢，躲過短期干擾，也可以在確定訓(xùn)練樣本時綜合考慮無功與電壓控制的權(quán)重，改善控制效果。

4.結(jié)語

變電站電壓無功控制能夠極大的滿足變電站的長期工作，以此來保證變電站電壓的穩(wěn)定，為社會輸送功率更加平穩(wěn)的電力資源。在這種情況下我們定當(dāng)積極探析變電站電壓無功控制策略，以此來穩(wěn)定電壓與無功變化值。

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（作者單位：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司盤錦供電公司）