变电站电压无功控制分析石艺博

变电站电压无功控制分析石艺博

石艺博

（内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010010）

摘要：电压是电力系统的稳定性的一个重要指标，电压是否稳定对电力设备的安全运行具有显着的影响。无功是影响电压质量的一个重要因素，保证电压质量的重要条件是保持无功功率的平衡。对于输配电系统，由于负荷、运行方式、网络结构经常变化，电压无功优化问题比较复杂，在全系统电压无功调节上存在一定难度。本文对变电站电压无功控制进行了分析研究。

关键词：变电站；电压；无功；控制

1电压无功控制的意义

电能质量的标志是电压，若电压的偏移额定制较大，将会极大的缩短用户家电的使用寿命，影响家电正常工作，甚至还对电力系统稳定运行造成一定的阻碍。经研究分析表明，电压偏移是因为电力系统无功率分布不均匀而导致，所以电压调整便是针对无功功率合理分布的问题。我国电力系统的电压调整采用有载电压变压器分接头位置，从而造成变压器的变比改变；另外一种方法便是投切并联电容器组，最后对无功电压进行无功补偿，这两种方法仍旧存在着一定的局限性，变电站电压的调整需要人工来进行完成，人工操作难以准确合理的调节、自动调控装置仅仅只针对电压无功进行独立调节，并未将无功电业和自动调节相结合，若无功电压调节次数过于频繁，将会增大变压器的负担，从而降低供电可靠性。

2电压控制的方法和原则

在长期以来变电站的日常工作运行中，电力技术人员根据相关电力专业知识和自身经验总结了很多行之有效的电压控制方法，并指出了一些在对电压进行控制时应当遵守的基本原则。

2.1电压控制的方法

对变电站的电压与无功进行控制的方法主要是通过对变压器或电容器的分接头的使用方式来进行的。即在采用有效措施后使变压器的分接头和投切电容器组实现合理调节的目的，这样以来，变电站的电压就相对较为稳定，供电质量较高，同时也可以达到无功潮流正常平衡的目的。调节分接头和投切电容器对电压和无功的影响为：上调分接头电压上升、无功上升，下调分接头电压下降、无功下降；投入电容器无功下降、电压上升，切除电容器无功上升、电压下降。

2.2调控电压无功的原则

在变电站电压无功的控制过程中，始终要掌握一些基本原则，这是合理实现预期调节电压无功效果的根本依据。只有在以调节电压无功的基本原则为指导的基础上，才能防止操作失误而带来不可估量的后果。

首先，在调控电压无功时要明确变电站的电压所能允许的最大值和最小值，只有掌握本变电站的电压调控值的范围，才能采取有效措施进行调控。一般在220KV的变电站运行中，母线为110KV时，其电压允许偏差值为：106.7～117.7KV；而对于母线为10KV时，无论是220KV还是110KV的变电站所允许的电压值上下浮动都必须控制在10.0～10.7KV之内。

其次，在对补偿电容器进行调节管控时，要遵循投退管理原则，即以控制各电压等级母线电压在允许偏差范围之内，并实现无功功率就地平衡为主要目标，原则上不允许无功功率经主变高压侧向电网倒送，同时保证在电压合格范围内尽量提高电压。一般情况下：峰期（7：00--23：00）应按上述要求分组投入电容器组，谷期（23：00--次日7：00）应按上述要求分组退出电容器组。

3电压无功控制策略

变电站的变压器的自动控制形式主要有两种，一种为分接头调节方法，一种为电容器投切方法。在对其分别采取无功控制策略时，一般主要有以下几种形式：

3.1在功率因素的基础上进行电压无功控制，这主要是针对电容器投切为自动控制方式的变压器而言，其会在运行中结合电网和变压器的功率因素来实现自动调节，这种电压无功控制策略较为容易实施，方法比较简单，也基本上能够满足电压功率调节的要求，但是其只能使用在一种变压器形式中，而在分接头调节中无法使用，因此无功补偿的效率相对较低，并不能满足相应要求。

3.2在人工智能技术基础上进行的动态调节。这种方法主要是在人工智能技术的基础上，对变压器的自动控制调节的相关变量进行查找，并计算出其目标函数的最优解。也就是实现多目标的最优控制。这种电压无功补偿方法虽然效果较高，但是却很容易受到条件的限制。目前我国的相关科技水平都还不够发达，因此人工智能技术的应用也受到很大限制，目前并为在我国电网系统中大面积推广使用。

3.3九区图控制。这种控制方法是一种相对较为传统的电压无功控制方法，但是在人工智能技术的不断发展和应用下，九区图控制法有了一定的改进与完善。其中传统的九区图控制阀就是以电压上下限值和无功的上下限值为划分依据，把电压-无功的平面分成9部分，并对这9部分分别采取不同的措施来进行控制。这种传统的九区图控制方法仅仅只注重了电压与无功的上下限值，而并没有全面考虑到其他方面对电压无功控制的影响，并且其控制方法在一定程度上存在着盲目性，不能进行明确的无功控制和调节。但是其原理较为简单明了，因此一般多在单片机中使用。而在当前较为复杂的多功能变压器自动控制系统中，可以采用人工智能技术改进后的九区图无功控制方法。其无功控制方法有三种形式，分别是基于专家系统的电压无功调节、基于模糊控制理论的电压无功调节、基于神经网络的电压无功调节。在具体的使用过程中，需要根据变电站变压器自动控制系统的实际情况来合理选择。并且由于人工智能技术水平还相对较低，因此该无功控制技术还需要在使用的过程中不断总结经验并加以改进。

3.4模糊逻辑无功电压控制。模糊理论经常解决不同量纲、不确定、相互冲突多目标优化的问题，所以运用模糊理论方法解决变动站无功电压的问题效果较为突出，模糊控制算法一般要按照几个顺序来进行，首先确定电压控制的输入输出信号；其次确定信号的模糊集；再次确定电容器组和有载调压的分接头；最后确定和选择模糊逻辑算法。然而模糊理论同样具有一定的片面性，信息的模糊处理直接导致控制系统精确度降低，而且缺乏系统的设计方法，很难定义精确的控制目标，在选择控制规则、选取论域、选择量化分子以及定义模糊集等多采用试凑法，对于一些复杂的控制系统效果并不明显。

4结语

电压的稳定不但能够保障电力系统安全运行，而且对国民经济正常的生产也有着极为重要的作用。稳定的电压可以延长电力设备的使用寿命，也能够提高电能的质量。本文深入研究了变电站电压无功控制策略，随着电站负荷的加剧，其电压与无功调节的需要愈加频繁，这对变电站无功电压控制的考验也更加严峻。

参考文献：

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