电力系统电压无功自动控制技术的应用

摘 要：随着国民经济的迅速发展，现代工业生产对电能质量的需求日益增加。本文主要阐述了电力系统无功控制技术的原理和设备的实现方式，分析研究了该装置的不足和电力系统无功功率控制技术未来的发展方向。如何保证提供优质电力，如何进一步提高电网运行的经济效益，已成为各发电、供电和配电部门等相关制造企业急需解决的重要问题。在此基础上，分析研究了电压无功自动控制技术在电力系统中的应用和发展。

关键词：电力系统；电压；无功自动控制技术；电网运行

随着电力系统技术的迅速发展，电压等级也有了很大水平的提高。无功平衡功率是衡量电压是否稳定的重要标准。同时，无功平衡功率也是提高电能质量的基本条件。由于人工电压调节的不足之处不断出现，严重影响了电网的质量和供电公司的经济效益，使变电站无功功率控制技术成为电力系统技术发展的一大趋势。

一、电力系统无功自动控制技术原理

随着人们对电能质量的要求越来越高，人工调压方式已经不能满足人们日常生活的需求。目前，大多数变电站采用电压无功自动控制技术（VQC）来控制和调节电压。人工调压是指根据电压工作状态的进行分析，变电站工作人员手动调节齿轮和切断电容器补偿电压。显然，这种方法存在时效性差和优化难度大的缺点。

电压无功自动控制技术是指利用相关的自动化技术，然后通过数据采集、数据分析、数据控制等步骤来实现对电压的自动控制。VQC装置是由微型处理器组成的自动控制设备。该装置的功能是并联选择和切换电容器，使用加载电压和电压互感器切换分接头，以便使电压和无功功率能在合理的范围内变动。

二、VQC在区域电网中的应用

（一）无功控制目标

在区域电网中，通过电压无功自动控制技术的应用，有利于提高电压质量，减少电网损耗，具体控制目标可归纳为以下几点：

（1）提高电压合格率，保证供电质量满足要求；

（2）减小电网损耗，保证系统处于最优运行状态；

（3）完善控制策略表，实现无功自动优化控制。

（二）系统控制的控制方案

1.控制方式

通过VQC装置的应用，实现对主站总线电压、区域无功功率的实时监控，一旦发现异常，及时报警；通过SCADA远程控制程序，可实现变压器的上下切换，及时恢复电压、无功功率。

2.系统运行方式

根据区域电网实际情况，合理确定系统优化方案。系统优化分析时，必须以实时监控软件对系统运行情况进行监测，一旦发现任一变化，需终止当前操作，重新收集相关数据开展定值运算。若是选择的优化方案失败，则算法将自动寻找次优结果，基于局部变压器、电容器实际状况保持最佳可调状态。

3.故障处理

一旦变压器、电容器等出现故障，则主站将依据锁定状态重新计算控制决策，以确保良好的优化效果。

三、VQC在变电站中的应用

（一）变电站自动化系统的构成

我国多数变电站自动化系统为分层分布式，主要组成部分包括：数据采集与处理、控制输出、数据传输、后台监控多部分组成。变电站的VQC系统控制目标和控制方案与区域电网的VQC系统的控制目标和控制方案相似，以保證为用户提供高质量的电力并改善电网的经济运行。

（二）变电站实现无人值班的意义

现阶段，无人值班变电站得到了广泛的推广应用，其主要是在变电站运行期间，无需派固定值班人员开展日常监测等工作，转而基本可交由监控中心与运营团队的工作人员完成。通过VQC的应用，人为调整电能质量的工作量减少了，避免了人为错误，也相应的提高了变电站运行的安全性。根据国内外变电站发展情况来看，无人值守是一大重要趋势，也是电网科学管理的一大重要进步，目前正在朝着更高的电压等级发展。以500kV变电站为例，无人值守综合自动化变电站系统优点可归纳如下：

（1）变电站运行安全性提高；

（2）变电站设备管理水平提高；

（3）变电站造价降低；

（4）工作人员数量减少；

（5）电力工业技术快速进步。

四、电力系统无功控制技术存在的问题

（1）一次性投资大。区域供电企业要充分利用VQC设备，预估投资在200-400万元人民币之间。一套独立VQC设备安装费用在20至30万元之间。

（2）需要经常进行维护。VQC设备主要用于电压、电容器和其他器件的自动控制。因此，VQC设备的精度是对整个变电站进行监控的关键。否则，会导致设备故障。因此，需要定期对VQC设备进行检查和检修。这是一项非常重要的工作，因此，在实际工作中，应增加变电站VQC设备的检修人员和专业维修人员的人数。但在实际工作中，当VQC设备出现锁定问题时，需要在电网的特殊工作模式下退出VQC设备，这项工作需要检查人员和专业维修人员在现场进行操作，这又增加了变电站检查人员及维护人员的工作量。

（3）VQC设备只能检测到本地变电站的电压情况，不能与上、下级变电站以及整个系统进行有效协调和配合。

五、结束语

综上，基于我国社会经济的快速发展，人们对于电力的需求量持续增加，对于供电质量的要求日益提高，由此实现电力系统电压的无功控制成为一大重要发展趋势。在区域电网中，VQC装置的应用有利于实现电压、无功功率的高效控制，切实提高了电网电压合格率，减少了网损，真正促进电网的稳步发展。

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作者简介：窦嘉铭，华北水利水电大学。