变电站VQC的逆调压控制方法探析

陈柳萍

国网福建诏安县供电有限公司

变电站VQC的逆调压控制方法探析

陈柳萍

国网福建诏安县供电有限公司

VQC通过调节主变的档位和投切电容最大限度满足电压和功率因数的要求。针对诏安公司110kV桥东变电站由于10kV馈线的用电量迅速增长、供电半径偏大、无功补偿能力不足等原因导致馈线出现严重的低电压问题，探析如何采取有效方法，实现变电站VQC对10kV母线电压的逆调压控制，达到提高变电站及其下级配电网电压合格率的目的。

变电站；VQC；逆调压；控制方法

引言

变电站电压无功控制方法有：基于九区图的综合控制、基于模糊逻辑的电压无功控制、基于人工智能的电压无功控制等。其中以基于九区图的综合控制原理简单，易于实现，多在现场采用，因此以常用的变电站九区图控制方法进行探析。

本文将九区图控制策略与逆调压原则相结合，针对桥东变电站电压无功运行控制策略进行改善。

一、日负荷曲线分段方法

传统的九区图控制策略没有考虑变压器分接头和补偿电容器组的动作次数限制，如果实测变电站低压侧电压幅值或高压侧功率因数不在合格范围内，变电站就会调整主变分接头档位或投切站内电容器组。根据文献《基于PSO-DP算法的配电系统动态无功优化研究》可知，一般情况下变压器分接头每日动作次数不宜超过10次，电容器组每日动作次数不宜超过15次。当配电网负荷波动较大时，会导致变电站内控制设备的频繁动作，如果上午控制设备的动作次数达到了上限，那么下午控制设备就不能够再进行电压无功调整，由此可能导致严重的电压无功越限问题，因此在进行控制策略制定时需要考虑补偿调压控制设备每日动作次数的限制。

在已知变电站低压侧无功日负荷曲线的条件下，根据日负荷曲线的变化趋势，考虑补偿调压控制设备每日动作次数的限制，首先确定日负荷曲线的分段数目，然后对其进行合理分段。由于桥东变电站主变分接头档位每日动作次数上限为10次，因此不可能随时随刻都进行优化控制。为了适应负荷一天的变化情况，同时满足控制设备的每日动作次数限制，考虑将日负荷曲线分为10段，对每一段初始时刻下变电站的运行状态采用九区图控制策略进行优化控制。

二、 基于固定时段分段的控制方法

变电站低压侧负荷的峰平谷时段划分为：高峰时段为8：30-11：30，14：30-17：30，19：00-21：00；低谷时段为23：00-7：00；其余时段为平谷时段。

根据变电站不同时段相应的低压侧电压和高压侧功率因数上下限范围，在相应的控制时刻点采用与之对应的九区图控制方式。

以桥东变电站为例，选取2013年12月8日为桥东变电站存在低电压问题的典型负荷日，在控制时刻点采集所有馈线关口负荷功率，通过仿真模拟出实际的变电站低压侧电压和高压侧功率因数。采用基于固定时段分段的九区图控制方法后，变电站低压侧的电压幅值和高压侧的功率因数均在设定的范围内，变压器分接头动作了6次，在动作次数限制范围内。发现高峰时段变电站低压侧的电压幅值提高到了10.50kV以上，这对于改善配网的低电压问题是非常有帮助的；而变电站高压侧的功率因数也有所提高，全部满足考核要求。

以桥东变电站和桥洪线为研究对象，将其余7条馈线采用其馈线关口负荷功率表示。通过仿真得到桥东变电站及桥洪线的电压无功评估结果，基于固定时段分段的控制方法与原始控制方法的评估结果对比如下。

表1　固定时段分段控制方法与原始控制方法的评估结果对比

三、基于负载率分段的控制方法

当采用上节所述固定的峰平谷时段划分方法时，各控制时刻所属时段是固定不变的，相应时段的电压控制目标一旦设定，就不再改变。然而变电站每日的负荷是不断变化的，相应的峰平谷时段也是不断变化的，如果采用固定时段划分方式就可能导致高峰负荷时母线电压设置偏低或低谷负荷时母线电压设置偏高，控制效果并不理想，因此考虑根据每日负荷变化的实际情况设置不同的分段时间及确定相应时段的电压控制目标。

本方法参考文献《考虑虚拟电源电压特性的区域电网动态无功优化》，并结合桥东变实际负荷变化情况，根据实时负载率确定相应时刻的电压控制目标，具体如下。

式中，Vi为变电站低压侧电压控制目标，单位kV；ρi为i时段变电站的负载率，即变电站总负荷功率与主变压器额定容量之比；ρmin和ρmax分别为变电站轻负载率和重负载率时的阀值，本方案中通过多次仿真，发现取值分别为0.3和0.6较为合理。

功率因数考核指标在高峰负荷和低谷负荷时段的考核要求不同，因此功率因数控制目标仍是按固定时段划分，功率因数上下限设置值与表1相同。

四、总结

针对桥东变电站10kV馈线的用电量迅速增长、供电半径偏大、无功补偿能力不足等原因导致馈线出现严重的低电压问题，通过优化变电站九区图控制策略进行改善。采用负荷曲线融合方法确定了变电站九区图控制时刻，既能够使变电站调控设备在负荷变化较大时可靠动作又保证了设备每日动作次数的限制。结合变电站逆调压规则采用基于固定时段分段和基于负载率分段的两种控制策略确定了相应时段的电压控制目标，其中基于负载率分段的控制策略能够根据日负荷曲线的变化，动态自适应调整分段区间与电压控制目标，有效实现了变电站VQC对10kV母线电压的逆调压控制，达到了提高变电站及其下级配电网电压合格率的目的。

［1］颜伟，张海兵，田甜，等.考虑虚拟电源电压特性的区域电网动态无功优化，电力系统及其自动化，2009，28（11）:29-33

［2］杨君军，.基于PSO-DP算法的配电系统动态无功优化研究，山东大学，2011，30-49