提高變電站10kV母線電壓合格率措施研究

曹林　郭勇

摘要：由于絕大部分10kV配電變壓器不能在線調壓，為固定變比模式運行，因此當變電站10kV母線電壓出現偏差時，將直接影響關系用戶電壓質量，如何提高變電站的10kV母線電壓合格率十分必要。文章通過對實際工作當中控制變電站母線電壓過程中存在的問題進行研究，提出了提高變電站10kV母線電壓的可行措施。

關鍵詞：變電站；10kV母線電壓；AVC；合格率；配電變壓器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2017）02-0033-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.015

近年來，隨著用戶對電力需求的增長，對電能質量的要求也越來越高。尤其是隨著負荷的增長，家用電器負荷的增大，電網電壓也隨著負荷起伏變化差異越來越大，高峰時段電壓下降，低谷時期電壓升高，應對此種狀況電力部門需要不斷對電網電壓進行相應調節。而目前變電站內高壓等級主變壓器在線有載調壓功能均基本均已具備，電網運行人員可根據電壓的變化情況實時調節主變檔位，達到改善電壓質量的目的。隨著變電站自動化技術飛速發展，很多變電站還投入運用了AVC電壓無功自動調節裝置，更一步地為提高變電站母線電壓質量提供了手段。但在實際運用當中，無論是人工監盤或者AVC自動調節方都還存在許多的問題。本文通過對這些問題進行逐一分析，提出可行的措施以促進變電站母線的電壓合格率提升。

1 AVC自動調節方式存在的問題

我公司于2013年即投入了AVC自動調節裝置，主要是針對電壓及無功兩個因素來進行判別和控制，控制方法通常采用改變主變分接頭檔位和投切電容器組來改變系統的電壓和無功。分接頭調節和電容器投切對電壓和無功的影響如圖1所示：

根據電壓和無功的越限情況，將有載調壓的控制策略劃分為9個區域，在不同區域內采取相應的控制策略。具體的區域劃分及調節方法如圖2所示：

以圖2中，0區為無動作穩定區，除此外其他8區為靈敏區間：分為電壓靈敏區間和無功靈敏區間，加入這個區間的目的是防止裝置頻繁地發出操作命令，同時保證系統的穩定運行。以上看似十分合理但在實際運行中存在很多問題。

1.1 電壓采集誤差影響調節效果

一是AVC裝置采集的電壓值一般不在調度主站端顯示，到出現采集誤差后，往往不易發現，尤其是當變電站電壓互感器及保護設備發生變更時，此差異擴大，造成實際電壓已發生越限，但AVC依舊沒有發生動作；二是AVC裝置往往只采集10kV母線電壓中某兩相線電壓作為判斷依據，對其他兩相線電壓不進行判斷，往往出現調度端某兩相線電壓已越線，但AVC裝置依舊不啟動的情況發生。

1.2 裝置故障時電壓質量失去監控

當裝置運行后，由于具備自動調節電壓功能，當值運行人員完全依賴該自動調節裝置，當裝置發生故障或者偶死機時，值班人員往往會忽略對電壓異常的處理而習慣于電壓自動調節來處理，從而導致電壓質量失去監控。

1.3 發生頻繁投切電容問題

按照裝置設計邏輯，當投入電容后如果電壓過高就會自動降檔，而不會發生退電容的情況。由于此時降檔失敗造成電壓過高，過壓保護動作切除電容，而按照該裝置邏輯只要電壓不超過[電壓上限-偏移值（約為0.1～0.2kV）]，當系統無功大于電容容量超過50kVAR時，就投電容，因此當系統電壓因退出電容下降過15分鐘左右后，滿足投自動投電容要求就投入電容。而投電容會造成系統電壓發生變化（升高），越過上限后造成過壓保護動作。原本該裝置會采集保護動作信息從而閉鎖電容投入，此時顯然沒有采集到過壓保護動作的信息，從而發生頻繁投切的情況。

1.4 易發生頻繁自動調檔問題

當AVC系統對電壓控制的上下限區間過小，由于AVC系統不具備對電壓趨勢的判別能力，只能機械地執行邏輯設計命令，則極易發生頻繁調節主變檔位。在負荷較重情況下，往往對主變有載調壓開關造成損傷。

總結此種方式縣級調度作為工作站，變電站只提供一路104規約傳輸給地調，滿足了EMS能量管理系統的需要，但對無人值守變電站的監控依舊薄弱。

2 人工監盤控制電壓的優缺點

2.1 人工監盤控制電壓的優點

人工監盤時可根據電壓變化趨勢更加靈活地掌握電壓調節的時機，減少不必要的頻繁調檔。當發生電壓采集故障等問題時能及時發現并進行維護，因此也可取得較好的效果。

2.2 人工監盤控制電壓的缺點

在傳統的人工監盤方式下，因值班員責任心原因，特別是在夜間值班時監盤效率下降，往往出現人工反應滯后，甚至發生越限后未及時發現導致電壓質量下降。

3 控制變電站母線電壓的改進措施

3.1 提高電壓遙測采集的正確率

（1）針對AVC采集值和調度端采集值差異問題，采取的辦法為定期對兩個值和實際值進行比對，通過系數調整減少差異；（2）針對相電壓之間的差異問題，在排除線路負荷和對地電阻的平衡性問題后，則重點要解決采集設備差異的影響，將各相之間的誤差降低到合理范圍之內即可；（3）同一變電站不分段運行的兩段10kV母線電壓遙測數據不一致，有的甚至偏差很大。由于涉及站內綜合自動化設備問題原因一直未找到，導致調度員在監測母線電壓時不知道以哪個電壓為準。針對這個問題，首先確定采集源為同一個電壓互感器，并對該電壓互感器的二次采集數據進行測量正常；其次通過調度數據庫點號確認兩段母線的電壓數據為不同的遙測量；最后再認真分析變電站二次圖紙，發現兩段母線電壓采集數據分別來自兩套采集裝置，當10kV母線分段運行時則分別采集對應電壓互感器數據，兩段二次電壓母線分開運行的，當10kV并列運行即一臺電壓互感器運行時，兩段二次電壓母線并列，兩套采集電壓裝置則采集同一個二次電壓。由于兩套裝置均按照分段運行模式下的電壓互感器傳來的電壓數據進行系數調整的，而兩臺電壓互感器特性有差別，所以系數不一樣。所以當并列運行時雖然采集的為同一電壓，但輸出和傳送至調度的數據不一樣。針對這個原因，對該套測控裝置設置了兩套系數，一套用于并列運行，另一套用于分段運行，解決了這個問題。圖3為微機PT測控裝置原理圖：

3.2 采取人工監盤與AVC并用的方式

針對人工監盤存在夜間效率下降，而完全采用AVC自動控制時又形成依賴的問題，采取人工監盤和AVC并用的方式。方式如下：白天人工監盤，夜間啟動AVC。此方法的應用可通過設置AVC分時段進行調節功能，設置為晚22∶00至8∶00，為自動調節，其他時段不動作。人工監盤時需要設置好上下限報警信息，發生報警立即進行手動調節主變檔位。應用此措施即可達到提升電壓合格率，又可最大程度減少AVC自動控制裝置的不利影響。

3.3 增加AVC裝置狀態遠方監視和控制

在調度自動化主畫面增加AVC遠程運行狀態顯示及軟壓板投退壓板。如圖4所示：

上半部分的告警信號，灰色表示正常，黑色表示異常，如果某一個信號顯示為黑色，值班人員需要進行關注。下半部分表示軟、硬壓板的投入狀態，黑色表示投入，灰色表示退出除此之外，在畫面右側有動作次數的統計和遙控操作對話框。

畫面左下方有裝置的壓板工作狀態，其中硬壓板分別對應現場安裝的操作把手，如果顯示黑色，表示對應的設備投入，如上圖，“設備硬壓板投入”為黑色，表示電壓無功裝置的“總投運”把手處于“投入”狀態，“1#電容器硬壓板投入”為灰色，表示1#電容器的把手處于“退出”狀態，電壓無功裝置不能控制此電容器。

“設備軟壓板投入”的設置是為了方便調度端能夠遠程對電壓無功裝置進行投入或者退出，當“軟壓板投入”為黑色時，表示裝置可以工作，當為灰色時，表示裝置退出，值班人員可以通過圖中右側的遙控對話框進行遙控操作。

3.4 變更AVC控制方式和區間

廠家往往盡可能地將設備功能擴大化，將AVC設成為電壓無功全自動調節，既要調節電壓，又要追求無功效果，最終導致判斷邏輯復雜，相互沖突，設備故障頻發。在實際運用中重點對電壓質量進行調節，關閉無功調節，并將調節邏輯進行簡化，如圖5所示：

以上圖中，0區為無動作穩定區，除此以外，其他2區為靈敏區間：均為電壓靈敏區間，當超過電壓上限30s，則立即執行降檔，不考慮電容因數。當達到電壓下限后超過30s，則立即執行升檔，不考慮電容因數，從而確保電壓質量合格。

4 結語

本文首先分析了利用AVC電壓無功自動控制裝置及人工監盤對提升電壓質量的優缺點，認為無論是單純利用AVC控制電壓還是只靠人工監盤都不一定能達到好的效果。通過對實際存在的問題提出了相應的解決辦法，并對一些技術難點問題提出自己的解決措施，在實際運用中取得了較好的效果，對今后如何提高變電站母線電壓質量給出了一定的借鑒。

參考文獻

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作者簡介：曹林（1980-），男，江西都昌人，國網江西省電力公司德安縣供電分公司助理工程師（技師），研究方向：電力配電；郭勇（1976-），男，江西德安人，國網江西省電力公司德安縣供電分公司工程師，研究方向：調度自動化。

（責任編輯：黃銀芳）