变电站电容器反复投退原因及改进电压无功控制策略的应用

张 韧

（广东电网有限责任公司阳江供电局,广东 阳江 529500）

1 前言

电压是衡量电能质量的重要指标。自2011年以来，阳江电网开始安装调试AVC无功电压自动控制系统，多年的运行情况看来，该控制系统设计比较合理。不仅保证了电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性，降低了电能损耗。

目前变电站无功补偿自动调节主要是利用投退并联补偿电容器和调节有载调压变压器。电压无功控制需要综合考虑：电压合格，无功功率平衡，并且尽量减少并联补偿电容器的投退次数和调节变压器分接头。由此看出电压控制策略尤为重要。同时，本文以变电站电容器组频繁投退现象作为研究对象，提出传统“九区图”控制策略存在的问题和改进的控制策略的实际应用。

2 阳江地区无功调节装置现状

目前阳江电网共有低抗7组，总容量450MVar；电容器组215组，总容量1335.88MVar。其中500kV变电站电容器组4组，总容量240.48MVar；220kV变电站电容器组61组，总容量612MVar；110kV变电站电容器组128组，总容量464.2MVar，35kV变电站电容器组22组，总容量19.2MVar。大部分变电站主变均为有载调压变压器。自2011年以来，阳江电网开始安装调试AVC无功电压自动控制系统。

3 变电站10kV电容器组频繁投退原因分析

AVC在阳江电网的实际运行的过程中，发现有电容器投退频繁的现象。以阳江电网其中一座110kV变电站站10kV电容器为例。根据2012年10月19日至21日110kV合山站10kV#4电容器组投退记录，可以看出，合山站10kV#4电容器在多日均出现电容器在短时间内反复投退的现象。系统运行过程中出现电容器频繁投退现象，让系统处于不稳定运行状态，在缩短了设备的使用寿命的同时，影响电网经济效益。对110kV合山站电压曲线与AVC无功电压控制系统的定值与控制策略比较，进行分析，找出九区图控制策略中存在的问题，如下。

4 传统九区图控制策略

4.1 九区图控制策略

目前很多AVC控制策略都综合考虑无功、电压和功率因数，最常用的是“九区图”，根据电压U和功率因数cosψ(或Q)是正常、越上限或下限来将运行状态分为九个区。如图1所示，即九区图。该策略以电压优先，控制母线监测点的电压在整定的上下限，确保电压合格的同时使功率因数尽量合格。

图1 传统九区图

4.2 策略分析

在九区图中，无功的调节利用一个平行于电压坐标轴的与电压无关的边界作为判断的依据。无功调节影响电压，但无功调节的边界与电压没相关，这将导致频繁投退电容器。

例如：系统电压越上限，在图2中的2区A点，按控制策略的要求，应降档位，若在最低档，则切电容器。假如在A点的功率因数与最小整定值相近，若变压器在最低档，则切电容器。切电容时，随着电压下降到正常范围，功率因数也跟着下降，运行点可能进入3区。进入3区后，根据策略，为升高电压需要投电容器，运行点就又可能回到2区中A点附近。运行点在2区和3区之间振荡，因此造成电容器不停投退的反复操作。同理在B点、C点和D点附近都会发生类似情况。

经过以上分析可知，采用九区图虽然原理清晰，但可能会使电容器组和变压器频繁的操作，运行过程中出现"振荡"现象，造成系统运行不够稳定，缩短了设备使用寿命等问题，影响经济效益。由此得出110kV合山站电容频繁投退原因。

结合电网运行的实际情况，九区图控制策略因其控制较稳定、简单易行，虽然存在着动作次数偏多、固定控制边界引发振荡等问题，但九区图控制方法仍然是很多地区电压无功控制的主要策略。

5 改进的控制策略及应用

5.1 改进的十七区图

针对九区图控制策略中的问题，十七区图是在传统九区图的基础上进行了改进。将1至4区中，对靠近电压和功率因数边界的区域进行划分，各作为单独的一个区域，并根据相应区域制定新的控制策略，避免了电压的“振荡”现象。如图2所示。

图2 十七区图及其控制策略

5.2 改进电压无功控制的应用

根据十七区图的控制策略，通过对阳江电网AVC自动电压控制系统功能的改进及定值的整定，应用改进的电压无功控制策略后，经过阳江电网的实际运行表明：运行电压合格率明显提高，变电站10kV母线电压合格率达到在98%以上，避免了电容器运行中的“振荡”现象，说明改进的控制方法对提高电网的电压合格率有明显效果，保持系统稳定运行的同时提高了运行的经济效益。

[1]吴俊勇，徐丽杰，朗兵，刘平竹，陈力.电力系统基础[M].北京:交通大学出版社，2008(03).

[2]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社，2008(01).