变电站电压无功自动控制系统综合分析

王娟娟

[摘 要]现代电力系统的规模越来越大，无功的平衡和电压的稳定非常重要。所以，现代电力系统中的无功功率与电压控制是一个非常重要的问题，需要很好地解决。

[关键词]变电站；电压无功；自动控制系统；综合分析

一、总的功能

变电所可看做电力系统的一个元件，其电压水平和无功流动与系统是相互影响的，因此，在控制策略上VQC装置必须满足变电所调节电压及平衡无功的要求。同时，要服从系统运行的需要，执行调度控制中心通过远动信号的指令，发出动作信号或者闭锁信号。只有这样，VQC装置控制策略才算是完整的。有时由于系统电压过高或者过低，经过变电所内上述调整后系统并不一定能进入规定区域运行，这时装置应自动闭锁，并应向调度控制中心发出信号，调度控制中心可以通过远动信号来调节邻近变电所或上级变电所的潮流达到该所的控制目标；另一方面，有时系统为了达到某种目标，需要个别变电所在无功或电压上作出某种限度的牺牲，或者调度控制中心为了实现全区域潮流优化，最大限度地降低网损，也可以对VQC发出越级控制的指令。

二、参数设置

1.VQC装置可以使用在不同等级的变电站，所以需要对变电站电压等级、变压器台数、有载调压挡数、母线分段情况、电容器组数及控制开关的接线按要求进行配置。

2.系统设计成可选直接测量获取电压、电流等遥测量信息或与RTU通信获取电压、电流等遥测量信息。

VQC参数包括系统参数、VQC控制策略、主变压器基本参数、主变运行参数、无功定值、中端电压定值、低端电压定值、主变闭锁信息、电容器闭锁信息、电容器基本参数、母联参数以及主变调节时刻定义等。

三、数据输入、输出

VQC正常工作需要实时监测电力系统当前运行实时状态，根据电网当前实时状态决定控制策略。VQC自动装置需采集的数据包括遥测数据。

遥测数据包括：无功功率，变压器低压侧三相有功、无功功率，变压器高压侧三相电流，变压器低压侧三相电流，变压器低压侧谐波分量等。

通信数据包括：变压器有载调压的分接开关挡位接点状态，电容器开关、刀闸状态，电抗器开关、刀闸状态，主变一次侧开关、刀闸状态，主变二次侧开关、刀闸状态，主变即电容器和电抗器保护动作接点状态，母联开关、刀闸状态。

投切电容器属遥控输出，VQC装置需对每组电容器提供一对遥控输出接点与电容器开关连接，一个用于控分，一个用于控合。变压器有载调压属遥控，但多数变压器有载调压装置通过遥控实现，VQC装置需对每台变压器提供三个遥控接点与变压器有载调压装置连接，一个接点用于遥调升，一个接点用于遥调降，另一个用于急停。

四、接线识别

1.运行状态识别

对于双卷变的变电站，当高压侧和低压侧与母线均有连通时为变压器“运行”状态，当高压侧或低压侧与母线无连通时为变压器“停运”状态。对于三卷变的变电站，当中压侧或低压侧与母线有连通时为变压器“运行”状态，当中压测和低压侧与母线均无连通时为变压器“停运”状态。

2.运行方式识别

根据变电站内主变高中低压三侧的开关、高中低压母线母联开关的状态判断主变的运行方式。正常运行方式包括：高压侧并列、分裂运行，中压侧并列、分裂运行，低压侧并列、分裂运行；考虑了某一段母线退出运行或通过母联由另一主变供电的特殊方式。主变分裂母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当低压侧母线之间无连通时为变压器“独立”运行方式。对于三卷变的变电站，当中压侧或低压侧母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当中压侧和低压侧母线之间均无连通时为变压器“独立”运行方式。

当一个变电站有两台变压器时，除了分列和并列以外，还有一种运行方式是一台主变带两段母线。如果是两台三绕组的变压器，并列进行又分为三侧完全并列、高中壓两侧并列和高低压两侧并列。有些VQC装置仅仅把低压侧分段母联开关是否在合位作为判断两台主变是否并列的充分条件，这是不科学的。当主变高中压两侧并列，而低压侧分列运行时，此时VQC装置回误认为两台变压器是分列运行，分接头可同步调整，这便导致两台并列运行的变压器错挡。正确的方法应当是分别判断中压侧、低压侧是否并列，如果有一侧并列，即认为是并列；分别母联开关在合位仅仅是并列的必要条件，判断并列的充分必要条件是同一电压等级的两台主变总开关和分段母段开关都在合位。

五、自闭锁

闭锁问题是指VQC装置在检测并判断在变电所或系统异常以及装置本身出现异常的情况下，能及时停止自动调节，它也是VQC装置能否投运的最大问题。如果VQC装置没有完善的闭锁系统或闭锁速度达不到运行要求时，就会对变电所的安全运行带来严重威胁。VQC对于闭锁速度有很高要求。电容器保护动作、主变滑挡、PT断线等情况，均要求VQC及时响应，快速闭锁。例如电容器保护跳闸，若VQC不能及时闭锁，短时内使其开关再次合闸，则可能发生电容器带电荷合闸而爆炸，后果严重。对于复杂繁琐的VQC控制策略，即要求可靠闭锁，又要求快速闭锁。

六、人机界面

1.参数设置方便，对用户开放的参数要足够充分和全面。有关部门对变电所电压/无功的考核常常会有新的要求，有时甚至对峰谷时段的定义都会有变化。如果VQC参数不能方便设置，则会使用户都感到麻烦。

2.闭锁条件应能在人机界面中反映出来。VQC是一项涉及面颇广的自动化装置，变电所的许多异常和变化都会引起它的闭锁。如果VQC的闭锁情况和闭锁原因不能在人机界面上反映出来，则会使用户对它的闭锁分析变得十分困难。

七、远程维护

目前，许多变电站都是无人值班变电站，或变电站无专门运行维护人员。VQC的运行参数并不是一成不变的，随着电网系统的变化、变电站运行设备增减，VQC运行参数也要随之改变。另外，有些闭锁是只能够人工解除的，闭锁发生后，即使系统正常，VQC闭锁仍然存在，这时只能通过人工操作才能解除闭锁。如果VQC设备不能提供远程维护功能，当更改参数或人工解除闭锁时，只能派人到现场工作。

参考文献：

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[2]张小英，池瑞军，胡奉东，孙宏鹏.变电站电压无功综合控制策略的研究[J].湖北电力，2004（03）

[3]苏建元，王柏林，洪佩孙.变电站电压无功优化控制器[J].河海大学学报（自然科学版），1998（04）