變電站無功電壓控制（VQC）實現方式及應考慮的一些問題分析

雍少華

（中衛市供電局 寧夏 中衛 755000）

0 引言

但隨著我國電力事業的發展，無功電壓問題也日益凸現出來。第一，電壓質量方面。隨著電力供需矛盾的緩和、經濟的發展、人民生活水平的提高，用戶對電壓質量的要求越來越高，同時負荷峰谷差的不斷增大，也給無功電壓控制帶來了新的要求和困難。第二，電壓安全方面。國外幾次大的電壓崩潰事故使電壓穩定性問題受到了廣泛的重視，隨著我國電力系統的不斷發展，受端系統不斷擴大，負荷容量不斷集中，遠方電源供電比重逐步增大，出現電壓崩潰并發展為全網性事故的可能性也正日益加大。第三，隨著電力市場化運營的深入開展，各電力公司將更注重電力運營的經濟效益，而良好的無功電壓管理是降低網損、提高設備運行效率、減少設備運行和維護費用的重要手段。因此，無功電壓控制的研究是現代電網規劃和系統運行所面臨的重要課題，是電力系統運行亟待解決的一個問題。

1 變電站無功電壓控制（VQC）實現方式

1.1 后臺機軟件VQC

后臺軟件式VQC是通過變電站內的計算機網絡，對變電站計算機監控系統所獲取的模擬量、開關量、閉鎖信號、保護信號，由電壓無功控制功能軟件進行分析和計算，最后再通過計算機網絡控制執行命令。它是將VQC功能嵌入監控軟件中，使VQC和監控功能一體化。它的優點是不必增加任何設備，只需一套與監控裝置相配套的軟件就能實現VQC功能，利用監控裝置顯示運行方式，自適應跟蹤調整，遠方調度RTU功能的投切和控制方式的選定十分方便。對已進行四遙改造的常規變電站，只需在就地增加一個調度端、一條通信線路、一臺工控機和后臺軟件就能實現VQC功能和就地監控功能，實時監控畫面可以作為模擬屏使用，不占用屏位。另外使用后臺軟件式VQC，版本升級比較容易，運行策略可以根據變電所實際情況隨意更改（包括修改閉鎖條件）。

1.2 網絡 VQC

網絡VQC采用單獨的CPU裝置，但其I/O設備仍由網絡借助于自動化系統實現，其本身不帶I/O系統。其主要優點是毋需單獨敷設電纜，減少了工作量；并且動作不完全依賴于自動化系統的后臺機，能獨立采取模擬量進行判斷，所以動作速度相對于軟件實現方式要快一些。其缺點是整個VQC的可靠性還取決于網絡通信、I/O和VQC主機的運行狀況，其閉鎖量、動作出口還是受后臺機和通信網絡的限制。

1.3 自帶輸入/輸出（I/O）系統 VQC

自帶輸入/輸出系統VQC不依賴于其它裝置，數據采集和控制輸出都是自身功能的一部份，集I/O系統和計算判斷于一身。它直接通過二次電纜獲取所需的模擬信號、開關狀態量，進行分析、計算及判斷，在電壓越出設置的預警區時，依據一定規則能快速對控制設備發出控制量。它的優點是能根據變電站各種運行方式，自適應跟蹤調整，不需要借助于網絡或其它裝置工作，不受自動化系統運行穩定限制；它的弊病在于需要增加復雜二次回路，特別是控制設備的閉鎖回路，有些保護、一次設備提供信號接點不多，往往需外擴信號接點，增加設備、降低可靠性。而且該設備閉鎖原因查找麻煩、不直觀，給日常運行維護帶來困難，從技術經濟角度來看，需增加一套設備、占用一個屏位，還得增加二次電纜。

隨著計算機、通信、電子技術的飛速發展，電力系統自動化技術不斷完善和提高，變電站綜合自動化系統監控部分的運行穩定性和可靠性也逐步提高，信息上送和命令下達速度增快，采樣精度提高，這些都對后臺軟件式VQC的實時性、實用性和可靠性提供了保證；并且后臺軟件VQC經過近幾年的使用和摸索，運行軟件已經逐漸成熟。因此，后臺軟件VQC作為一種簡單、有效的電壓無功自動調節方式，應該成為今后變電站無功電壓控制實現方式的首選。

但是無功電壓控制實現方式的選擇應該針對于不同自動化水平的變電站，采取不同的方式。對于新建的變電站，由于目前采用綜合自動化系統，設備較先進、精干，在能保證反應速度、動作速度的前提下，選用后臺機軟件方式或由與網絡相連的專門方式比較合適；對于一些擴建的和無人值班改造的老變電站，采用帶輸入/輸出系統的綜合控制系統較合適，一是它可靠，二是老變電站也無后臺機等現代化的自動化設備和通信網絡，由老設備改造接入無功電壓控制設備容易。

2 變電站無功電壓控制應考慮的一些問題

2.1 變電站無功電壓控制策略問題

控制策略是VQC調節的基本準則。合理的控制策略應是VQC實際投運的基本要求之一?，F有的控制策略主要存在以下幾個問題：一是忽略了電壓、無功和負荷變化間的關系以及負荷的影響，割裂了電壓調節與無功補償的有機聯系，在實際運行中導致一些不合理的動作方式，引起自動控制裝置的頻繁動作，降低了開關設備的使用壽命。二是目前調節裝置的控制策略大都是以本站局部最優為控制目標的，沒有考慮對其它站的影響，也不可能從全局網損最小的角度出發進行控制。對其改進要求的重點在于減少變壓器有載調壓分接頭的調整次數，并與改善峰谷時段的功率因數有機的結合起來。此外，作為一種成熟產品，VQC應能滿足用戶的特殊要求，如無有載調壓變電站的單一電容器投切，無補償電容器組變電站的單一變壓器有載調壓等情況。

2.2 變電站無功電壓控制閉鎖問題

VQC的閉鎖是指VQC在變電站異?；蛳到y異常情況下，能及時停止自動調節。閉鎖問題是VQC能否投運的最大問題。如果VQC沒有完善的閉鎖系統或閉鎖速度達不到運行要求，就會對變電站的安全運行帶來嚴重威脅。這就要求VQC具有完善的閉鎖系統，一旦閉鎖條件產生，VQC應能立即響應。VQC在閉鎖方面存在的主要問題有：（1）閉鎖條件不夠全面；（2）閉鎖限值設置不合理；（3）閉鎖速度不夠。VQC應考慮的主要閉鎖要求有：主變保護動作、電容器保護動作、PT斷線、系統電壓異常、主變并列運行時的錯檔、裝置故障、電容器開關或主變分接開關日動作次數達到最大值、目標對象拒動、主變滑檔等。

2.3 變電站無功電壓控制人機界面問題

VQC的人機界面是顯示本站運行狀態和閉鎖情況的有效途徑，并能在線靈活的整定有關參數。人機界面的問題是VQC能否正常工作的關鍵。目前人機界面存在的主要問題有：（1）參數設置不夠方便，對用戶開放的參數不夠充分和全面；（2）部分閉鎖條件隱藏在程序里面，而沒有在人機界面中反映出來；（3）VQC動作記錄不夠全面等。

2.4 運行方式問題

變電站的運行方式不是固定不變的，會隨著負荷變化，設備運行狀態的改變而作相應的變化。尤其是現在城網變電站的主接線種類繁多，較以往的主接線有很大的變化。由于受裝置本身的資源限制，采樣不夠全面，導致現有VQC對新的變電站運行方式不能正確反映。為此，對不同變電站應采取相應的特殊處理。

3 結束語

對于聯系電網和用戶的變電站來說，保證變電站用戶端的電壓水平接近額定值，對提高全網電壓質量有著重要意義,因此變電站無功電壓控制成為保障電壓質量和無功平衡、提高電網可靠性和經濟性必不可少的措施。

［1］韓禎祥.電力系統自動控制[M].水利電力出版社，1995.

［2］馬維新.電力系統電壓[M].中國電力出版社，1998.