浅述电压无功控制的“九区图法”与改进的“十三区图法”

广东工业大学 简俊威 莫 超 黄 强

浅述电压无功控制的“九区图法”与改进的“十三区图法”

广东工业大学 简俊威 莫 超 黄 强

九区图法，电力系统电压和无功功率综合控制的一种常用方法，其控制策略是为使电压水平一直处在合格范围内的同时较好地保证无功的基本平衡，借助电压与无功指标对电压和无功功率实施动态调节控制。较好地保证无功的基本平衡。但由于传统的九区图控制策略易出现装置的误操作，故需在原电压无功控制的九区图策略进行改进，得到更精准的调控策略-十三区图控制策略。

电压无功控制；九区图；改进十三区图

1.九区图控制策略

按照电压无功的相关限制条件综合控制时，电压、无功的上下限如图1所示。

图1 九区图控制示意图

从图1可知，要想同时满足电压和无功的上下限要求，需令系统运行在0区域，这是一个理想的运行区域。一旦运行状态偏离了0区，需要通过调节有载调压变压器的分接头或投切电容器组，使运行点重新落于0区。

(1)有载变压器分接头位置的调节

分接头调节对功率因数cosφ、电压V和无功Q的影响趋势如图2所示。

图2 分接头调节对V、Q和cosφ的影响趋势图

若此时分接头往上级调节，此时电压V将变大，无功Q也随之变大，而功率因数cosφ将变小；反之当分接头下调时，V与Q将变小，而cosφ将变大。另外分接头的调节是可以实现变压器二次侧实际电压等于变压器二次侧电压的额定值。假定一次侧电压为已知值，此时令二次侧的电压等于铭牌额定值，则有：

其中：

Nt、Ntx、Ntx分别为瞬时电压V2、调节后分接头位置下以及原变压器的变比；V1、V2分别为变压器一次绕组和二次绕组的瞬时电压值；V2e则为变压器二次绕组侧的额定电压值。

(2)并联电容器组补偿容量的调节

电容器投、切对功率因数cosφ、电压V和无功Q的影响趋势如图3所示。

图3 电容器与V、Q和cosφ间的关系

功率因数滞后或超前，所对应的电容器补偿容量也会有区别，以较为常见的cosφ滞后的情况作为分析，电容器组的最小投入值为：

其中，cosφi为功率因数瞬时检测值，cosφ1为功率因数整定值的最大值。根据式(4)可以计算得出需要投切的电容器组数，从而利用已有配置的电容器组数，可得到最优的投切方案。

(3)电压-无功综合控制策略

从图1可知，要想同时满足电压和无功的上下限要求，需令系统运行在0区域，这是一个理想的运行区域。一旦运行状态偏离了0区，要通过调节有载调压变压器的分接头或投切电容器组，使运行点重新落于0区。下面以表格的形式简单描述各区域的调节操作。

表1 九区控制策略表

针对图1和表1进行分析可得，当A点为运行点时，按照九区图的控制策略，应选择投电容器组。但由于A点的电压VA与V上限数值上较为接近，若此时投电容器组便存在较大机率令VA超过V上限从而导致运行点进入1区范围。当运行点处于1区后，若分接头此时正处于最低档位时，由表1可知，系统将传达切电容器的操作指令，一旦切电容器后运行点就一定机率重返7区的A点附近，故此装置有可能循环发出投电容器、切电容器…的操作指令，使运行点在7区和1区之间振荡。其他运行点与A点分析类似。

图4 新13区图控制策略

表2 新13区控制策略表

2.改进的十三区图控制策略

为了减少上述的循环指令的传达，可针对出现误操作的区域进行更多元的划分，如将1区域中临近Q下限、3区域中临近Q下限、5区域中临近Q上限、7区域中临近V上限等运行点划分为一个个独立的区域，分别加以控制，由此可以在九区图的基础上改进为新的十三区图，其状态的划分如图4所示。

3.结束语

新13区控制策略的优势在于：仅改变有载调压变压器分接头的位置和投切补偿并联电容器组，就极大程度提高了电压的合格率同时减少电压的波动。这种控制方案，能较好地克服单一以电压作为调节判断依据所造成的无功补偿效果不佳的不良影响，同时又基本消除以电压、功率因数作为调节判断依据所造成某些设备振荡的现象，是较好的控制方案。

[1]胡成群．变电站电压无功组合控制的改进[J]．安徽电力,2008,25(04)：43-46．[2017-09-07]．

[2]余涛,周斌．电力系统电压/无功控制策略研究综述[J]．继电器,2008(06)：79-85．[2017-09-07]．

[3]李升．基于九区图的变电站电压无功控制策略研究[J]．青海电力,2005,(02)：1-4+64．[2017-09-07]． DOI：10．15919/j．cnki．qhep．2005．02．001．

简俊威（1992—），男，广东云浮人，电气工程硕士，研究方向：电力系统运行与控制。