探讨电力系统无功电压管理

探讨电力系统无功电压管理

鞠荏

上海市区供电公司200080

摘要：电压是电能质量的一个重要指标。在电力系统中能否安全、经济的运行，保证用户安全及电气设备的使用寿命等方面，电能质量均起着重要的作用。为了强化电网电压管理，就应采取调节措施，加强监测，加大对电网的无功补偿与无功平衡的综合管理。本文主要结合无功电压优化问题的分类来讨论和分析电力系统无功优化与电压管理的方法，希望能够给广大工作者提供帮助。

关键词：无功电压管理无功优化

引言

根据国内外的一些电力学专家对电力系统无功优化与电压管理的多年研究，总结来说，无功优化问题主要分为两大类；在电力系统比较稳定的状态下，对系统进行的无功优化，此类无功优化的目的是在稳定状态下，进一步降低损耗,进行无功平衡；在电力系统不稳定状态下进行的无功优化,来研究此类情况下的电压稳定性。

1电力系统无功电压管理规定

为适应厂网分开的新形势，规范电网电压质量和无功电力的管理工作，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司制定并印发了《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》(以下简称《规定》)。本《规定》包括总则、电压质量标准、职责与分工、电压无功管理、无功电源建设与无功配置、无功电力调度与电压调整、电压质量监测与统计、附则、附录共九部分，对无功电压管理工作的内容和要求进行了明确和规范。

这一《规定》是按照国家有关法律、行业相关标准，结合电网的实际运行情况而提出，适用于国家电网各级电网企业、并网运行的发电企业和电力用户。电压质量是电能质量的重要指标之一。电力系统的无功补偿与无功平衡,是保证电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经济运行起着重要的作用。为保证国家电网公司系统的电压质量，降低电网损耗,向用户提供电压质量合格的电能，根据国家有关法律法规和《电力系统安全稳定导则》、《电力系统电压和无功电力技术导则》及相关技术标准国家电网公司制定并印发了该《规定》。需要注意的是,所属发电机组并网运行的发电企业、电力用户也应该严格遵守本。

2无功优化问题的分类

无功优化可以根据所研究问题的时间长短而分为运行优化和规划优化。运行优化是指在现有设备的基拙上，进行无功补偿,根据实际情况来实施相应无功设备的运行方案，以降低电损；而规划优化是指在5一10年的时间内，依据电网的规划，在安全稳定等一些特定的条件约束的前提下，利用无功补偿将设备调试到最佳运行状态，从而降低网损、改善电压质量。

3电力系统无功优化与电压管理的方法

（1）要明确无功优化与电压管理的关系。衡量电能质量的指标中，频率和电压是最基本，同时也是最重要的。电压与无功功率平衡密切相关，而频率则和系统中的有功功率平衡相关。只有满足额定电压和额定频率下的功率平衡，才能更好地保障电能的稳定和质量。此外，还需要有适当的电源配置，根据实际情况对设备进行设置和调整，才能保证电能的高效性。电压和无功之间的关系由电压无功曲线能够得到很好的体现。当系统无功功率电源供应不充足时，则系统中的电压运行水平呈现成比较偏低的状态；反之,当电源供应适当并且持续时，系统中就反应出较高的运行电压水平。所以，要因地制宜，根据实际情况，配置无功功率补偿装置，来维持恰当的电源供应，实现在额定电压下的系统无功功率平衡。

（2）电压的调整和电压无功管理的协调问题。通过调整电压，能够使得每一个用户的电压质量符合要求。通常调整电压的主要手段有：调节发电机的端电压、利用变压器分接头档位调压、利用无功补偿设备调整电压、切去部分负荷以及改善线路参数。而通过无功优化对电压进行管理也是受端网络中非常常用的方法，通过调整有载调压变压器的分接头和投切无功补偿装置,进行综合协调，实现整个系统的无功功率平衡。下面,以地区的电力系统为例,来具体分析无功电压管理的几种方法：

3.1基于EMS优化潮流功能下的电压无功管理在EMS自动化系统的平台下，基于无功最优算法(如遗传算法)进行全网网损最优的基拙之上进行管理。由于计算速度比较慢，无法快速响应，在电压越限校正等实时性要求高的场合下不适用，因此这种方法的实际应用面很窄。

3.2基于变电站的电压无功管理

这种方法采用硬件装置“电力无功自动化管理装置”(简称VQC)来实现调控，我国目前有一部分的变电站就是由VQC装置进行无功电压调控的。VQC的工作原理十分简单，主要是根据九区图，对电压无功限值区进行划分，再根据系统反应和计算的数据，将数据图统计在九区图内，以该图在各区内的条件作为判断依据，使得最优的电压无功设备组合和最优的管理顺序的运行点进入电压、无功都满足要求的第九区。

3.3基于VQC装置的分层分散管理

这种管理方式主要分为两个层次，即各变电站内的执行层和调度中心的全网协调层。1将整个电网的信息和参数统计和收集在系统中；然后，先通过当地的变电站进行第一级管理，通过VQC装置按照参数进行运作；2当数据不在第一级管理的范围内时；便要通过调度中心进行第二级管理,确定当地管理的整定值，再返回到当地变电站进行第一级管理，最后反馈回电网。程序设计在这种固定的模式下正常运行，能够将无功优化和电压管理在网损最小的目标函数下进行工作。因此,在这种模式下，不仅能够最大程度降低网损，还可以提高电能输送的质量和提高电网电压的合格率。

3.4基于EMS/SCADA主站系统的无功电压管理(AVC)

AVC无功电压自动管理系统是指在正常运行情况下，通过实时监视电网无功电压情况，进行在线优化计算，分区分层调节管理电网中的无功电源，变压器分接头,无功补偿等设备，实现实时的最优闭环管理，满足全网安全约束条件下的优化无功潮流运行，以达到电压优质和网损最小的目标。从本质上说，AVC无功电压自动管理的目标就是通过对电网无功分布的重新调整,保证电网运行在一个更安全、更经济的状态。

AVC无功电压自动管理一般分为三级管理层，一级管理通常响应时间为15至几秒内，是快速反应的闭环管理，如发电机组（包括调相机）的静止无功补偿器的管理、无功功率管理和快速自动投切电容器和电抗器等；二级管理系统对一个区域内一级管理设备的工作有协调作用，响应时间为分钟级；三级管理则优化、协调二次管理系统，除安全监视及管理外，指导值班人员的干预，在三级管理中考虑经济问题，并要求管理经济和安全准则优化运行状态。

4结语

综上所述,本文主要研究了无功优化问题的分类以及无功优化的方法,其中重点介绍了无功优化与电压管理的具体做法。同时,也能看出,电力系统无功电压管理的方法多种多样。要按照电力系统的无功优化与电压管理是决定电力系统运行的经济性和安全性的重要课题,本文的研究只是其中很小的一部分。无功优化问题的复杂性同时也意味着对于此课题的研究必然是一个比较长远的过程,也希望相关学者加强研究,促使无功优化与电压管理的研究向更高层的领域发展。

参考文献：

1文权,刘重轩，刘毅力，王建波。变电站电压无功综合控制技术综述，西北电力技术，2005年01期

2沈霞.电压无功控制浅析.内蒙古石油化工，2010年24期

3马世英,唐晓俊,陈勇,孙华东.电力市场环境下的无功规划与管理，电力建设，2007年05期