变电站电容器反复投退原因及电压无功控制改进

陈彦

摘 要：本文针对江门地区变电站电容器反复投退的现象，分析了传统“九区图”无功控制策略存在的弊端，并提出了“十七区图”的无功控制策略。

关键词：无功控制；九区图；十七区图；电压控制

中图分类号：TM53 文献标志码：A

1 江门地区AVC协调控制策略

江门电网AVC（电压无功综合控制系统）主要从电压无功优化的角度，实现了对110kV及以上变电的电容电抗器、变压器有载调压分接头的综合协调控制，综合考虑变电站内各侧电压要求及主变合理的功率因数范围，实现了对110kV及以上变电站内的电容电抗器的自动投切和变压器分接头自动调节，通过在算法中对控制后的电压/无功变化情况进行预估，避免了无功电压控制设备的反复动作，并依据现场规程要求保证了无功电压控制设备的动作次数、时间间隔及同一变电站内调节设备的循环投切。

2 电容器反复投退原因分析

据统计，江门电网AVC在实际运行中某些变电站的10kV电容器组出现了频繁投退现象，严重影响了系统的稳定运行。结合该站的电压曲线及AVC无功控制策略进行分析，发现江门电网AVC采用传统的九区图算法作为电压无功控制策略的主要依据。

传统的九区图如图1所示，以电压优先为原则，综合考虑了电压、无功和功率因数，并以它们的运行状态（正常、越上限、越下限）分为9个区。

从图1中可得，0区的电压和无功均满足运行要求，是最理想的运行状态。若偏离了0区，则需要通过投切电容器组或调节变压器的有载调压分接头来进行无功调节，使得系统重新回到0区运行。九区图算法实现变电站电压无功自动控制的原则是电容投切优先。即是无功越限时投切电容，电压越限时投切电容，两者均越限时先投切电容，仍无法满足要求是再考虑调节变压器的有载调压分接头。这样的无功控制方法未能考虑到无功调节和电压调节两者之间的相互影响，容易造成装置反复动作的现象。当运行在A点时，电压合格，无功越上限。这时依据九区图的控制策略应投电容器组。但此刻A点的电压已接近电压上限，投入电容器组有可能会使A点电压升高而进入1区运行。此刻若变压器的有载调压分接头在最低档位，系统又将切除电容器组。当电容器组切除后，运行点又有可能返回7区运行。如此反复循环，将会导致电容器组反反复复投切，运行点在1区和7区之间频繁来回。同理，运行在B、C、D点同样存在类似问题。这亦是变电站电容器反复投退的主要原因。

3 改进策略及应用

3.1 十七区图法

九区图法控制方法原理简单清晰，却没能综合考虑无功和电压之间的相互影响，容易造成电容器组和变压器投切振荡，装置调节反反复复频繁动作。为了克服传统九区图存在的弊端，本文提出了“十七区图”算法（如图2所示），是在九区图的基础上，再将1、3、5、7这4个容易发生投切振荡区域中每一个区划分为3个区域，并将采集到的高压侧无功、母线电压和无功上下限值、电压上下限值进行对比，同时制定新的电压和无功控制策略。这样的控制模式下，可实现只需一次调节便可达到调节的目标，避免了多次投切电容器组合调节分接头，以实现变电站系统电压无功的调整优化。

ΔUq—投切一组电容器组引起的电压最大变化量；

ΔUu—调节主变有载调压分接头引起的电压最大变化量；

ΔQq—投切一组电容器组引起的无功最大变化量；

ΔQu—调节主变有载调压分接头引起的无功最大变化量；

十七区图的控制策略如下：

10区功率因数正常，但电压越过上限，控制方法是降档位，若在最低档，则切电容器；11区功率因数正常，但电压越过上限，控制方法是切电容器；30区功率因数越过上限，电压正常，控制方法是电压优先原则，不操作；31区功率因数越过上限，电压正常，控制方法是电压优先原则，Q与Qmax很相近，不操作；50区功率因数正常，但电压越过下限，控制方法是投电容器；51区功率因数正常，但电压越过下限，控制方法是升档位，若在最高档，则投电容器；70区功率因数越过下限，电压正常，控制方法是电压优先原则，不操作；71区功率因数越过下限，电压正常，控制方法是电压优先原则，Q与Qmin很相近，不操作。

3.2 十七区图法的应用

十七区圖的控制策略是在传统的九区图的基础上将主变有载调节分接头的调节对无功的影响和电容器的投切对电压的影响综合考虑而得出的算法，可先计算出调节主变前和投切电容器前系统无功的大小，再来确定主变所需的档位或投切哪几组电容器。

结语

十七图法的电压无功控制策略通过自动调节主变分接头和自动投切电容器，并综合考虑了电压和无功调节的相互影响，合理地避免了传统九区图法容易出现电容器反复投切的现象，实现了变电站的无功优化控制，提高了电网运行的安全可靠性和经济效益。

参考文献

[1]孙均梅.一种基于十七区域图的电压无功控制方法及其应用[J].电气技术，2011（7）：19-23.

[2]邹清源.基于十七区图的电压无功控制策略研究[J].江西电力职业技术学院学报，2010，23（2）：19-21.