變電站無功電壓優化控制策略分析

李娜　張繼強

摘要：現階段，隨著現代社會發展水平的不斷提升以及科學技術的進步發展，我國的電網發展速度不斷加快。從專業化角度出發，變電站無功電壓的合理優化控制成為對電網安全化、穩定化以及經濟化運行的重要要求。我國的大規模無功電壓控制方法仍然是以計劃指令為主，也就是上級電網按照季度下達的無功功率補償的相應指標，對下級電網進行控制。其局限性在于難以適應電網的變化運行要求。本文就變電站的無功電壓的合理化優化控制策略展開詳細論述。

關鍵詞：變電站；無功電壓；優化控制策略

0引言

從某種程度上講，電壓是衡量電能的指標之一，其影響因素有電力系統中的無功不足與無功分布情況不科學[1]。現階段，隨著現代化電力行業進步發展，廣大客戶對于電能質量水平的要求更加嚴格，因此我們要借助科學化的手段來降低變電站的網損情況，盡量改善其電壓水平，確保電壓的穩定性以及可靠性。

1 變電站無功電壓優化的基本論述

（1）變電站無功電壓優化的特點。目前，變電站中的無功電壓控制存在動態性、離散性、非線性、大規模以及不連續性的特點，電壓無功控制主要是指在滿足多種約束條件的基礎上，最大限度利用最少的無功投入來有效改善變電站電壓的實際質量水平，在一定程度上減少網損。具體來說，變電站中的無功控制借助合理調整端電壓、無功補償設備以及系統中變壓器的分接頭位置，并有效利用先進化以及科學化的人工智能化管理技術，建立起變電站無功的優化控制數學化模型。采用負荷預測的方法，實現變電站的無功優化控制。

（2）變電站中無功平衡以及電壓之間的關系。從專業化角度出發，當隱極發電機在經過了一段線路然后再向負荷進行供電的時候，若有功功率已經被確定，則發電機能夠送到的無功功率可以表示為：

從公式中我們可以看出來，當公式中電勢E被確定為定值的時候，則Q以及V之間的關系可以如圖一所示，其中曲線1就是兩者之間的關系，而負荷的實際無功電壓情況則如圖中的曲線2所示。圖1中的曲線1以及曲線2之間的交點可以有效確定運行電壓Va。從某種程度上講，當負荷不斷增加的時候，無功電壓的實際特性情況則表示為圖中的曲線2。但是如果無功電源并未增加，那么其特性還是可以用曲線1來表示。而且曲線1與2之間的交點則是全新的運行點，而且Va‘則是負荷的電壓。從以上的情況可以看出，無功功率缺乏，會造成電壓下降，而無功功率相對來說比較充足的話，則電壓就會不斷提高。那么就可以在一定程度上充分滿足在負荷上的無功增加，確保負荷的實際電壓程度[3]。

2 變電站無功電壓優化的控制措施

（1）合理優化相應的數學模型。從專業化理論角度來看，為了降低電力網損，不斷提高設備實際壽命，需要將變電站二十四小時的網損最小作為其目標函數，把相關設備的動作次數以及母線電壓的實際質量合格情況作為其約束條件，其控制方法是電容器組的投切以及有載調壓變壓器的分接頭控制調節，從而有效建立優化的專業化數學模型，具體表示為：

（2） 負荷分段方案的合理化控制優化。因電力系統中的負荷變化具有連續性的特點，然而用于優化的負荷應屬于分段靜止的，所以就必須對連續性的負荷實施階梯性的分段劃分，將每個分段劃分內的負荷假定為保持不變的。其分段原則主要是把負荷變化幅度相對較大的階段實施分開劃分，滿足各個劃分段內部的實際電壓合格率。從負荷分段方法上來看，可以把預測日的標準化負荷曲線看成是首尾相連的。為控制好目標函數，應實施兩次分段，第一次控制方案把主變壓器的實際分接頭動作次數作為約束條件，明確主變壓器的實際分接頭檔位。第二次把電容器組的實際投切次數作為約束條件來明確投切方案; （3） 段內方案的二次優化。二次優化需對大時段內部的負荷進行優化，確定預測日的主變壓器在分接頭方面的檔位。借助電容器實際投入組數量與主變壓器分接頭檔位情況來確定優化控制方案，確保網損最小化與母線電壓達到合格水平。若任意組合方案的母線電壓都不合格，則選擇最接近實際合格標準的組合方案; （4） 明確設備動作最終方案。在對變電站的電壓、無功進行優化控制期間，因需充分考慮到設備的實際動作次數制約情況，所以不可以按照之間原有的靜態化無功控制的計劃方案來實施無功補償。預測日負荷的劃分期間，需要充分考慮到優化方案在實際求解方面的復雜程度，若如果分段過多，盡管優化控制方案已經最接近實際，而且網損降低程度相對較高以及電壓在合格率上也相對較高，但是相應的優化方案在具體求解上卻是十分復雜。具體設備調節次數會在一定程度上日益增加。

3結語

總而言之，在我國的配電事業發展過程中，變電站擔負著非常重要的無功調節職責，關系到電網的安全經濟運行。因此，需要對變電站的無功電壓進行合理化優化控制。具體來說，在實際控制期間，可以通過合理優化相應的數學模型、負荷分段方案的優化、段內方案的二次優化以及明確設備動作最終方案等，發揮電壓無功優化控制的實際意義。

參考文獻：

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