崇明電網電壓無功優化控制方案的探討

導語：通過制定電壓無功優化控制方案，并加以實施，將會在一定程度上提高用戶的電壓合格率，改善電能質量，同時將降低網損，為企業提高了經濟效益。

引言

崇明電網變電站采用主變有載調壓和10千伏、35千伏電容器組作為調壓和無功補償主要措施。10千伏、35千伏電容器組和主變有載分接頭由人工投切和調節，工作量大，隨意性大，調節效果不甚理想。而電壓無功優化(VQC)控制方案、制定VQC調節方案的控制原則及目標，利用將各分站數據采集到主站，主站SCADA系統對分站自動進行遙控遙調操作，解決了因管理等人為因素影響地區電網電壓的質量問題之一，同時解決了線損中的網損過高的問題。

當前國際上應用比較多的電壓分級控制方案包括三個層次：一級電壓控制(Primary Voltage Control)，二級電壓控制(Secondary Voltage Control)和三級電壓控制(Tertiary Voltage Control)。

² 一級電壓控制：面向變電站的控制，用到本站信息，反應速度最快，可靠，實現簡單，只能本站優化。

² 二級電壓控制：面向局部區域電壓的控制，用到無功靈敏度，反應速度較快，可靠，可以區域優化。

² 三級電壓控制：面向全網的電壓無功控制，用到無功優化算法，實時狀態估計，調度潮流，負荷預測等應用軟件，實現困難，要求最高，速度最慢，可靠性受EMS軟件可靠性影響，可以找到一個較優的運行點。

從目前崇明電網的整體相關因素實際出發，實現各變電站電壓無功優化，比較合理。

1、變電站VQC調節原理

對于變電站來講，為了使電壓與無功達到所需的值，通常采用改變主變有載分接頭檔位和電容器投切來改變系統的電壓和無功。有載分接頭的變化不僅對電壓有影響，而且對無功也有一定的影響，同樣電容器組的投切對無功影響的同時也對電壓起著一定的影響。

在很多地方供電系統中，不是考慮無功而是考慮功率因數作為調節依據。實際上，可以根據當時的有功功率換算出無功的控制范圍，在處理原理上本質是一樣的，只不過無功的上下限范圍是始終是動態變化的范圍。

在實際應用中，主變有載分接頭調節主要用于電壓的調節，電容器的投切主要用于無功的調節同時也用于電壓的調節。

下面讓我們以一臺變壓器來分析一下各種情況下的電壓與無功調節方式。

電壓(U)取值于主變的變壓器低壓側母線線電壓。

無功(Q)取值于主變的變壓器高壓側無功。

分接頭調節

分接頭上調后U將變大，Q將變大。

分接頭下調后U將變小，Q將變小。

電容器投切

投入電容器后Q將變小，U將變大。

退出電容器后Q將變大，U將變小。

2、關于調整目標與要求

根據“九域圖”(如圖一)的要求進行無功、電壓、分接頭的調節方案是一種較為先進的無功調節方案，它基本解決了電容器鐘控投切方式所帶來的不利影響。它的主要特點是：除具有電容器鐘控或遙控、主變分接頭有載自動調節方案的所有優點外，而且還具有調節快速、靈活、方便的特點。在VQC調節過程中，為了避免出現調節死區及電容器、分接頭出現頻繁調節的現象，因此，要對VQC調節方案制定可行的調節原則及目標與要求，并對軟件系統提出相應的要求，以保證VQC裝置的正常運行。

圖一：九域圖

(注：Us為上限電壓;Ux為下限電壓。COSδs為上限功率因數;COSδx為下限功率因數;Qt為可投電容器容量。)

2.1首先應保證供電母線運行電壓Uyx運行在一定的電壓要求范圍內即Ux(下限電壓)≤Uyx(運行電壓)≤Us(上限電壓)。

這是VQC工作的首要目標，也是用戶的基本要求。

2.2其次應保證變電站受電端負荷功率因素COSδyx運行在一定的范圍內即COSδx(下限力率)≤COSδyx(運行力率)≤COSδs(上限力率)。

這是電容器對首要目標的初級調整，也是對主變負荷力率的控制，以提高主變運行的經濟性。

2.3再次應盡可能減少主變有載開關調節次數Nyx(日、年實際運行次數)≤Nmax(日、年允許最多調節次數)。

在電容器初級調整的基礎上，主變有載開關的自動調節是對首要目標的進一步微調，是對地區無功潮流的重新分配。在調節過程中，應盡可能保證日、年分接頭運行調節次數在所規定的要求范圍內，以免影響有載開關的使用壽命;

3 關于對VQC具體的調節控制

3.1 對高峰時段的調節要求

3.1.1 Uyx

3.1.1.1若COSδyx≤1，且0.99Us≤Uyx≤Us范圍內運行，分接頭則不作調整，以減少分接頭調節次數。

3.1.1.2若COSδyx≤1，且Uyx0.99Us,則調低分接頭位置，直至無法調節為止。

3.1.1.3若COSδyx≤1，且Us

3.1.1.4若COSδyx≤1，且Uyx>1.01 Us，則切除Qt，然后調低分接頭位置直至無法調節為止;

3.1.1.5若COSδyx>1，則切除Qt,同時調低分接頭位置直至無法調節為止;

3.1.2 Uyx>Ux

3.1.2.1若COSδs≤COSδyx≤1, 則Qt不投，同時調低分接頭位置直至無法調節為止。

3.1.2.2若COSδx≤COSδyx≤COSδs，若軟件系統判斷(2.1.2----1)式成立，則Qt不投，同時調低分接頭位置直至無法調節為止;若(2.1.2----1)式不成立，則Qt投，同時調高分接頭位置直至無法調節為止。

3.1.2.3 COSδyx≤COSδx, 則Qt投，主變分接頭視電壓高低自動調高或調低。