周前

（江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司，江蘇南京211102）

無(wú)功電壓的優(yōu)化運(yùn)行和管理對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大、大功率遠(yuǎn)距離傳輸和負(fù)荷的增長(zhǎng)，各級(jí)電網(wǎng)公司對(duì)無(wú)功電壓?jiǎn)栴}愈來(lái)愈重視，國(guó)家電網(wǎng)公司近幾年也頒布和更新了多個(gè)涉及無(wú)功電壓方面的技術(shù)原則和管理規(guī)定。2005年江蘇省電力調(diào)度中心為加強(qiáng)江蘇電網(wǎng)的無(wú)功電壓管理，進(jìn)一步改善電壓質(zhì)量，提高電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，根據(jù)國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》、原能源部頒發(fā)的《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》、國(guó)網(wǎng)公司頒布的《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無(wú)功電力管理規(guī)定》和《國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定，結(jié)合江蘇電網(wǎng)的實(shí)際情況，制定了江蘇電網(wǎng)220kV變電站受電力率合格率考核辦法（以下簡(jiǎn)稱考核辦法）[1]?？己宿k法經(jīng)過(guò)這幾年的實(shí)施，江蘇電網(wǎng)中各220kV變電站的電壓水平、受電力率明顯提高，變電站之間及主變壓器（簡(jiǎn)稱主變）中無(wú)功大量流動(dòng)穿越現(xiàn)象顯著減少，整個(gè)江蘇電網(wǎng)的無(wú)功電壓情況得到了優(yōu)化和提高。但根據(jù)對(duì)近2年江蘇電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）數(shù)據(jù)的分析計(jì)算和一些220kV變電站無(wú)功電壓方面出現(xiàn)的問(wèn)題[2，3]，發(fā)現(xiàn)目前的考核辦法中存在一些不足之處，并提出了相應(yīng)的建議。

1 考核辦法介紹

考核辦法將接入江蘇電網(wǎng)的各220kV變電站（用戶專用變除外）視為考核對(duì)象，將一天分為高峰及平時(shí)、低谷2個(gè)考核時(shí)段，以省調(diào)每季度下達(dá)的220kV變電站2個(gè)時(shí)段的受電力率合格范圍、220kV母線目標(biāo)電壓以及EMS采集的每半小時(shí)一點(diǎn)（全天48個(gè)點(diǎn)）的變電站220kV側(cè)有功、無(wú)功和電壓幅值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為考核依據(jù)。當(dāng)某時(shí)刻變電站220kV母線電壓≥該時(shí)段目標(biāo)電壓，同時(shí)變電站受電力率≤該時(shí)段受電力率上限值；或變電站220kV母線電壓＜該時(shí)段目標(biāo)電壓，同時(shí)受電力率≥該時(shí)段受電力率下限值時(shí)，則該時(shí)刻為受電力率合格點(diǎn)。

圖1為受電力率合格區(qū)域示意圖，其中陰影部分為合格區(qū)域。

圖1 受電力率考核辦法合格區(qū)域示意（陰影部分）

2 對(duì)考核辦法的分析

江蘇電網(wǎng)220kV變電站受電力率考核辦法遵循了電網(wǎng)無(wú)功功率流動(dòng)和電壓水平分布的規(guī)律，充分考慮到了負(fù)荷高峰低谷時(shí)期不同的無(wú)功需求和220kV以下電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)220kV及以上電網(wǎng)的支援作用。如果某個(gè)220kV變電站電壓偏低并且低于省調(diào)下達(dá)的目標(biāo)電壓值，則認(rèn)為這個(gè)站點(diǎn)所帶負(fù)荷缺乏無(wú)功支持，通過(guò)設(shè)置功率因數(shù)下限值而達(dá)到限制其從220kV電網(wǎng)吸收大量無(wú)功功率的目標(biāo)；如果電壓偏高并且高于省調(diào)下達(dá)的目標(biāo)電壓值，則認(rèn)為這個(gè)站點(diǎn)無(wú)功支撐充足，通過(guò)設(shè)置功率因數(shù)的上限值，限制無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投入的容量甚至向220kV電網(wǎng)倒送無(wú)功。但基于EMS采集的2008年夏季7、8月高峰負(fù)荷區(qū)間每隔1h，共計(jì)1488 個(gè)時(shí)間斷面的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，考核辦法仍需完善。

（1）考核辦法沒(méi)有規(guī)定功率因數(shù)的下限值

以徐州地區(qū)的PD變電站為例，PD變電站的1、2、3號(hào)主變從電網(wǎng)中吸收了大量無(wú)功以平衡中低壓側(cè)負(fù)荷的無(wú)功需求，從而導(dǎo)致220kV側(cè)平均功率因數(shù)偏低，分別為0.94、0.90、0.96，如圖2所示。2008年三季度，PD變電站電壓高峰和低谷目標(biāo)值分別為221kV和220kV。對(duì)所有有效的統(tǒng)計(jì)點(diǎn)，PD變電站220kV母線電壓值均大于221kV。因此，雖然220kV側(cè)受入的無(wú)功較大，但受電力率考核全部合格。

圖2 PD變電站各臺(tái)主變220kV側(cè)功率因數(shù)曲線

根據(jù)目前的考核辦法，若變電站母線電壓≥該時(shí)段目標(biāo)電壓，即使變電站受入大量無(wú)功導(dǎo)致功率因數(shù)很低，考核結(jié)果仍合格。對(duì)電廠較多的地區(qū)（如徐州地區(qū)），即使220kV變電站的受電力率很低，但電壓支撐能力很強(qiáng)，只要電壓大于目標(biāo)電壓，受電力率考核即合格。

（2）沒(méi)有明確考核倒送無(wú)功功率

從功率因數(shù)值中無(wú)法確定220kV站點(diǎn)是吸收還是倒送無(wú)功功率。根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)定，一般應(yīng)避免向上一級(jí)電網(wǎng)倒送無(wú)功。

以南京地區(qū)的BQ變電站為例。BQ變電站在大部分時(shí)段倒送無(wú)功較大，導(dǎo)致功率因數(shù)較低，如圖3所示（圖中功率因數(shù)不變的部分為無(wú)效數(shù)據(jù)）。

圖3 BQ變電站220kV側(cè)功率因數(shù)曲線

BQ變電站220kV I段母線的電壓曲線如圖4所示。如果BQ變電站220kV母線電壓的目標(biāo)值低于226kV，則因?yàn)槟妇€電壓高于目標(biāo)電壓，圖示時(shí)段內(nèi)BQ變220kV母線的力率考核全部合格。而從無(wú)功功率分層分區(qū)平衡的原則和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度來(lái)看，在電壓水平合格的條件下應(yīng)避免倒送無(wú)功功率。若不區(qū)分無(wú)功功率流動(dòng)的方向，考核辦法在此種情況下是失效的。

（3）目標(biāo)電壓的設(shè)定值直接決定考核結(jié)果

南京地區(qū)的GQ變電站受電功率因數(shù)曲線如圖5所示（圖中功率因數(shù)不變部分為無(wú)效數(shù)據(jù)）。高峰和低谷受電力率的下限值分別為0.96和0.94。由圖5中可以看到，在一些時(shí)段中，GQ變電站的功率因數(shù)低于下限值。

圖4 BQ變電站220kV I段母線電壓曲線

圖5 GQ變電站受電功率因數(shù)曲線

對(duì)1178 個(gè)有效數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行受電力率合格率的統(tǒng)計(jì)，共有25個(gè)點(diǎn)的受電力率不合格。值得注意的是，這25個(gè)點(diǎn)的考核不合格不是因?yàn)楣β室驍?shù)偏低，而是因?yàn)楣β室驍?shù)偏高。GQ變電站高峰和低谷受電力率的上限值分別為1.00和0.98，220kV母線電壓的高峰和低谷目標(biāo)值分別為226kV和225kV。25個(gè)考核不合格的點(diǎn)全部在負(fù)荷低谷時(shí)段，母線電壓高于目標(biāo)電壓值225kV，功率因數(shù)大于上限值0.98，因而不合格。而對(duì)于多個(gè)功率因數(shù)低于0.96甚至低于0.94的點(diǎn)，由于母線電壓高于目標(biāo)電壓，考核全部合格。在負(fù)荷低谷時(shí)段，無(wú)功功率較小、功率因數(shù)較高，一般母線電壓也較高。若變電站母線電壓大于目標(biāo)電壓，受電力率略大于其上限值，則根據(jù)考核標(biāo)準(zhǔn)，受電力率不合格。目標(biāo)電壓的設(shè)置直接決定考核結(jié)果。

3 對(duì)考核辦法改進(jìn)的建議

（1）在變電站母線電壓≥該時(shí)段目標(biāo)電壓時(shí)，在設(shè)置功率因數(shù)上限的同時(shí)，通過(guò)補(bǔ)充設(shè)置功率因數(shù)的下限，防止無(wú)功的大量吸收或倒送，以符合無(wú)功分層平衡的原則，促使220kV以下電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲谩?/p>

（2）明確在考核辦法中考慮無(wú)功功率流動(dòng)的方向和無(wú)功倒送問(wèn)題。

（3）優(yōu)化220kV母線目標(biāo)電壓的設(shè)置。目前各個(gè)220kV變電站的目標(biāo)電壓值設(shè)置范圍只能在220kV的-3%和+7%之內(nèi)，并且均由各站根據(jù)以往電壓情況憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定。一旦目標(biāo)電壓值設(shè)置得不合適，將造成整個(gè)季度的受電力率合格率下降。因此，能否負(fù)荷高峰和低谷的目標(biāo)電壓值設(shè)置為一個(gè)區(qū)間，以適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷及電壓不斷變化的情況。

按上述建議提出了更為完善的考核辦法，如圖6所示。

圖6 改進(jìn)后受電力率考核辦法合格區(qū)域示意（陰影部分）

該辦法具有的特點(diǎn)為：（1）設(shè)置了一個(gè)目標(biāo)電壓區(qū)間（電壓下限至電壓上限）；（2）明確了無(wú)功功率流動(dòng)的方向，吸收無(wú)功和倒送無(wú)功按不同的標(biāo)準(zhǔn)考核；（3）無(wú)論電壓水平如何，功率因數(shù)過(guò)低的運(yùn)行點(diǎn)均不合格。

4 結(jié)束語(yǔ)

220kV變電站受電力率合格率考核辦法設(shè)置，其最終目的在于使電網(wǎng)無(wú)功能分層分區(qū)平衡，避免無(wú)功的大量流動(dòng)，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)目前考核辦法存在的不足，結(jié)合對(duì)EMS數(shù)據(jù)的分析，提出了更為完善的考核標(biāo)準(zhǔn)。在整個(gè)考核辦法中，合理地預(yù)計(jì)確定各變電站的受電力率上下限和目標(biāo)電壓范圍非常重要。

[1] 江蘇省電力公司.蘇電調(diào)[2005]487號(hào).關(guān)于印發(fā)《江蘇電網(wǎng)220千伏變電所受電力率合格率統(tǒng)計(jì)方法》的通知[Z].

[2] 周前，袁曉冬，鄭愛(ài)霞.江蘇電網(wǎng)無(wú)功電壓現(xiàn)狀及解決對(duì)策[J].江蘇電機(jī)工程，2009，28（3）：8-12.

[3] 江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司.江蘇電網(wǎng)2008年夏季高峰期間無(wú)功電壓分析報(bào)告[R].2008.