郭良松 趙永昱 陳俊長

【摘 要】對于地區(qū)電網(wǎng)而言，無論電壓過高或過低都將影響到設(shè)備和系統(tǒng)的正常運行，因而保證用戶處的電壓接近額定值是地區(qū)電網(wǎng)運行的重要任務(wù)。在電網(wǎng)電網(wǎng)中應(yīng)用電壓無功綜合控制系統(tǒng)，能夠在確保電壓合格的基礎(chǔ)上，提高設(shè)備的使用壽命，降低值班人員的工作降低和電網(wǎng)的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，因此本文首先分析了電壓無功綜合控制在地區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的重要性，然后深入探討了電壓無功綜合控制系統(tǒng)的功能。

【關(guān)鍵詞】地區(qū)電網(wǎng)；電壓無功；綜合控制；功能

【中圖分類號】O213.1【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0429-01

近年來，地區(qū)電網(wǎng)電壓無功綜合控制經(jīng)歷了由手動控制走向自動控制，由分散式控制走向集中式再到分布式控制，由無序控制走向優(yōu)化控制，由單站單一控制走向網(wǎng)絡(luò)分級控制的發(fā)展歷程，在確保地區(qū)電網(wǎng)電壓合格率和電能質(zhì)量上發(fā)揮了重要的作用。在地區(qū)電網(wǎng)中使用電壓無功綜合控制裝置，不僅能夠順利完成測量和控制等任務(wù)，還具有統(tǒng)計、事故報警、通訊、事件順序記錄、打印和顯示等多項高級功能，從而確保電力系統(tǒng)內(nèi)各個節(jié)點的電壓隨時處于適合的數(shù)值。

1.電壓無功綜合控制在地區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的重要性

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，負荷需求逐漸增長，出現(xiàn)了在高峰負荷時電壓偏低，低谷負荷時電壓偏高的現(xiàn)象，原來的那種憑經(jīng)驗進行無功配置與調(diào)度的手段已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)的需要。在地區(qū)電網(wǎng)中應(yīng)用電壓無功綜合控制，能夠通過科學(xué)手段在滿足負荷發(fā)展需要的前提下，充分利用系統(tǒng)的無功資源，實現(xiàn)無功的合理規(guī)劃與調(diào)度，減少有功損耗，保證電能質(zhì)量，提高地區(qū)電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。具體說來：

（1） 電壓無功綜合控制關(guān)系著地區(qū)電網(wǎng)運行電壓的水平高低。電力系統(tǒng)的電壓水平高低是電力系統(tǒng)能否正?？煽窟\行的重要指標，也是電能質(zhì)量的主要指標之一，而電壓水平的高低直接取決于無功功率是否充足、無功配置是否合理以及無功潮流分布是否合理等。

（2） 電壓無功綜合控制關(guān)系著地區(qū)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。由于電網(wǎng)中無功潮流的流動將在線路和變壓器等相關(guān)輸變電設(shè)備上造成有功損耗，從而影響到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，因此電壓無功綜合控制可以提高地區(qū)電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，從而提高輸電效率。

（3） 電壓無功綜合控制關(guān)系著地區(qū)電網(wǎng)的動態(tài)電壓穩(wěn)定。發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的無功動態(tài)特性、電動機的無功動態(tài)特性以及負荷的動態(tài)電壓特性等都對電力系統(tǒng)動態(tài)電壓具有重要影響，因此電壓無功綜合控制影響著地區(qū)電網(wǎng)動態(tài)電壓的穩(wěn)定，它可以有效提高地區(qū)電網(wǎng)運行可靠性，防止電壓失穩(wěn)事故的發(fā)生。

（4） 電壓無功綜合控制關(guān)系著值班人員的勞動強度。傳統(tǒng)無人值班變電站的電壓及無功調(diào)節(jié)都是由集控中心人工調(diào)節(jié)，這不僅增加了值班人員的工作量和負擔，而且人為判斷和操作極大地增加了調(diào)節(jié)的不合理性，因此已經(jīng)難以滿足發(fā)展的需要。而采用電壓無功綜合控制系統(tǒng)，能夠通過自動控制來減輕集控中心值班人員的勞動強度，同時也避免了人為誤差，真正實現(xiàn)全網(wǎng)電壓無功的實時控制，完善并提高了無人值班變電所的自動化水平。

（5） 電壓無功綜合控制關(guān)系著設(shè)備的運行狀況。在地區(qū)電網(wǎng)運用電壓無功綜合控制，由于可以進行自動化分析，因此可以將有載變壓器分接頭調(diào)節(jié)次數(shù)大大降低，從而提高設(shè)備的使用壽命。

2.電壓無功綜合控制在地區(qū)電網(wǎng)應(yīng)用的原則

在地區(qū)電網(wǎng)中應(yīng)用電壓無功綜合控制時，其總體思想為利用SCADA系統(tǒng)采集地區(qū)電網(wǎng)各節(jié)點無功功率、運行電壓和有功功率等實時數(shù)據(jù)，然后在現(xiàn)有EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以電網(wǎng)電能損耗最少和各節(jié)點電壓總體水平為綜合控制目標，以各節(jié)點電壓合格為約束條件，進行綜合優(yōu)化處理后，形成有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)和無功補償設(shè)備投切控制的指令，然后利用調(diào)度自動化系統(tǒng)的“四遙”功能，實現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)無功電壓的優(yōu)化運行。

當根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)的實際運行情況來設(shè)計電壓無功綜合控制系統(tǒng)時，需要依托現(xiàn)有地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)平臺，并與其他模塊協(xié)調(diào)工作來形成一個高級應(yīng)用系統(tǒng)。具體說來，地區(qū)電網(wǎng)的電壓無功綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計思想為：（1）要對已有的無功電壓自動調(diào)節(jié)裝置和無功電壓綜合控制裝置的功能進行充分利用，如電容器投切功能，然后在此基礎(chǔ)上進行功能的完善和延伸。（2）電壓無功綜合控制系統(tǒng)在使用之初不用于閉環(huán)自動控制，只是經(jīng)實時系統(tǒng)的優(yōu)化計算，給出無功及電壓優(yōu)化調(diào)度的結(jié)果和列表，從而為調(diào)度員提供無功電壓調(diào)節(jié)措施及控制決策方案；后續(xù)可以考慮投入閉環(huán)自動運行，從而實現(xiàn)全自動無功調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（3）充分考慮電壓無功綜合控制系統(tǒng)未來的升級和擴展，控制策略采用混合優(yōu)化策略，并引入模糊邏輯來處理無法量化的優(yōu)化目標。

3.電壓無功綜合控制系統(tǒng)的功能分析

作為典型的智能控制系統(tǒng)，電壓無功綜合控制系統(tǒng)能夠優(yōu)化調(diào)節(jié)地區(qū)電網(wǎng)的電壓，對無功功率進行優(yōu)化補償，并且具有控制信息管理功能等，具體說來：

（1） 電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠確保各節(jié)點電壓的合格，并在此基礎(chǔ)上對全網(wǎng)分析確定線損最低的運行電壓點，從而獲得明顯的降損節(jié)電效果。此外，電網(wǎng)無功綜合控制系統(tǒng)可以實施有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)的優(yōu)化分配，確保電網(wǎng)有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)動作安全和減少日常維護工作量。

（2） 設(shè)備保護功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠預(yù)先計算控制措施的效果，防止無功補償設(shè)備投切振蕩，并且以盡量少的設(shè)備動作次數(shù)來實現(xiàn)其基本功能，有效防止電容器和主變分接頭的頻繁投切。

（3） 無功優(yōu)化補償功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠確保在系統(tǒng)功率因素合格的情況下進行無功潮流的優(yōu)化；能夠在電網(wǎng)內(nèi)各級變電站電壓處在合格范圍時，控制本級電網(wǎng)內(nèi)無功功率流向合理，達到無功功率分層就地平衡，提高功率因數(shù)；能夠根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)對無功和電壓變化的需求，計算決策同電壓等級不同變電站電容器組、同變電站不同容量電容器組誰優(yōu)先投入，同變電所電容器輪換投入。

（4） 變壓器經(jīng)濟運行功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠充分利用現(xiàn)有變壓器經(jīng)濟運行的研究成果，實現(xiàn)全系統(tǒng)的變壓器優(yōu)化經(jīng)濟運行，改變目前只是定期單個變電站的變壓器經(jīng)濟運行的現(xiàn)狀。

（5） 防止電壓失穩(wěn)的功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠選擇有效的基于就地信息或區(qū)域信息的電壓穩(wěn)定指標，并將它們引入無功電壓集中優(yōu)化控制中來，從而實現(xiàn)電網(wǎng)或重負荷節(jié)點的電壓穩(wěn)定性監(jiān)控。

（6） 控制信息管理功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠記錄系統(tǒng)每一次動作的執(zhí)行時間和執(zhí)行原因，形成設(shè)備動作記錄表；能夠記錄主變分接開關(guān)、無功補償設(shè)備開關(guān)每年每月每日動作次數(shù)，為最大限度發(fā)揮設(shè)備潛力和設(shè)備檢修提供科學(xué)依據(jù)；能夠提供負荷24小時電壓運行曲線，從而直接判斷電壓的運行水平。

（7） 自診斷和自閉鎖功能。將電壓無功綜合控制系統(tǒng)應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)，能夠監(jiān)視自身優(yōu)化控制計算結(jié)果，當結(jié)果出現(xiàn)明顯錯誤時果斷閉鎖系統(tǒng)的運行，并通過報警通知調(diào)度員，防止誤操作。

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