变电所电压和无功自动调节判据的研究

刘亚春

鹤岗市市郊农电局

变电所电压和无功自动调节判据的研究

刘亚春

鹤岗市市郊农电局

文章首先对不同种类的调节判据进行阐述，并将各种方法中存在的优点与不稳定因素详细总结。在此基础上重点介绍模糊边界法，以计算过程为依据，对电压与无功自动调节判据的确定展开讨论。可促进变电所电压供应更安全稳定。

变电所；电压；无功自动调节

一、各种调节判据综述

1、按功率因数控制

变电所在对电压与无功进行控制时引入自动化系统，检测装置感受到供电系统变化时需要一个依据，检测装置中还具有调节功能，发现线路不稳定时会自动触发对其进行控制。这一系列反应是根据功率因数来进行的，用来调控的电容以并联形式接入变电系统中，将功率因素与无功功率相比较，仅占总功率的三分之一。因此依靠功率因素对自动调节进行判断很难全面控制，变电所电网传输高电压，对其稳定性进行控制时应考虑全面因素。

2、按电压控制

除依靠功率因素进行控制外，在变电所中常用的方法当属于电压控制法。这种方法实现功能的原理最直接，通过改变电压值作为无功自动调节的依据，在个别城市变电站试验后，最终效果并不理想。在此基础上开展的无功补偿很难提高供电效率，变电过程中容易造成功率损耗。

3、按电压综合控制有载分接开关和电容器组

对电压综合因素进行控制与前两种方法相比较，作用效果更明显。以子母线为调节判据，变电过程中，当其中一条线路已经达到上限时，负责调控的装置会自动切换，并对不稳定线路进行无功补偿，即使同时开展多个任务，也可保障传输电压达到使用要求，并不会发生波动。在其控制系统中有电容组共同参加调节，此类方法在初期设计阶段具有极强的可控性，但变电系统受内在环境因素影响严重，自动调节并并没有考虑这方面问题。研究方向也只是局限在控制过程中，缺少最终结果的代入。无功补偿因此不能发挥全部功能，当发生较复杂的失稳现象时，容易出现投切错误的现象。

4、按电压、功率因数复合控制

同时以电压与功率因数作为调节判据，可将控制类型分为两种。首先是将电压作为主要控制对象，其余因数只是辅助存在，作为次要考虑因素。在对电压进行检测时，若所得数据完全达到额定标准，则可不对功率因素进行判断，只有在电压失衡状态下才会计算功率因素，找出引发原因后对线路进行无功补偿，使输出电压维持稳定。其次是两种因素同时考虑，综合后根据最终结果决定无功补偿的频率。

5、按电压、时间复合控制

变电所线路中，单位时间内流通的电压是额定的，因此可以将时间与电压导通量相结合。以此为自动调节的判据，可避免在开展过程中出现频繁切换的情况。当变电所运营状态较稳定时，并且基础设施完好，不存在老化损坏的现象，可以考虑使用时间、电压综合控制方法。

6、电压和无功综合控制

对电压进行调节时考虑无功补偿情况，可保障最终控制结构达到计划水平。应用此类方法，可将理论与实践相结合，减小其中存在的误差。实时监控电压，一旦受到干扰因素影响，可最快做出调控反应，平稳输出电压。电压与无功相结合，可形成完善的监管体系，分布在变电系统的各个环节中，并将总系统分为五大部分，根据功能与实现原理来进行。

二、模糊边界的无功调节判据

模糊边界法在变电所中最为常用，在制定调节判据时，考虑到诸多现实因素，技术人员将电压导通量以及单位时间引入到无功调节系统设计中。在此理论基础之上，重点计算电容量，可通过下述公式来完成。

公式中存在众多未知因数，确定计算范围会可通过方程组的方式来判断。将上述公式带入一下方程组，在Qa≧1的前提下，可知：

在将结果带回到第一个公式中，可以计算出电容量，如下所示：

电容在对变电系统进行补偿时也是有一定范围的，一旦超出量会造成负面干扰，此时需要增加一个辅助的判断依据，即Q≧Qo。在此条件约束下进行分析计算，建立以下数学公式：

上诉公式计算后并不是准确的结果，而是一个范围，以此作为模糊界限的评定依据。为更清晰的观察界限倾斜度以及范围，下面与图表的形式进行解释，可根据现实需求对图表做出调整，使之更好的了解自动调节原理。

通过计算分析可以明确，电容与电压共同形成了一个控制范围，电压在此区域内有规律的变动，并且与无功补偿量之间存在关联。电压量以u表示，其中最小范围可参照Q的范围量。当电压量超过调节范围后，电容便会参与到自动补偿系统中，对输入电压进行控制，达到固定量后才可将其送出，输送至供电线路中。

在控制区域中，电压u小于标准电压u。，接近u下限，尽管此时的无功缺额已接近原Q下限，但严格地按照原Q下限，此时不投电容。由于此时电压靠近电压下限，负荷或系统的波动很有可能引起电压u低于u下限，从而导致电压的不合格和电压的调节；按照新Q下限，电压越接近电压下限，则电容越降低其动作边界值，此时电压较低，可以投入电容以使电压升高，从而使电压远离电压下限而接近标准电压，这种判别方法同样符合人的判别思维，它防止了由于电压波动可能使电压u小于u下限，也就避免了一次可能出现的电压调节。分析中还可以发现电容与电压形成的控制区域为无功不动作区，而自动调节区域为无功动作区，由于两个区的面积完全相等，所以同固定边界的无功调节方法相比，无功补偿效果和无功调节次数是相同的。即模糊边界的无功调节方法在稳定电压和减少有载分接开关调节次数的同时，并没有增加无功的调节次数和降低无功的补偿效果。

小结

在变电所电压无功综合自动调节系统中，本文提出的无功调节判据，同目前在变电所电压无功自动综合调节装置中所采用的无功调节判据相比，能够在保持无功调节次数和无功补偿效果不变的情况下，更有效地保持电压稳定和减少有载分接开关的调节次数。

[1]陈丹.无功电压自动控制发展与研究[J].内蒙古石油化工, 2013(10).

[2]袁朝辉,蔡岳.电压无功自动调节装置在农网中的应用[J].青海电力,2013(03).