电力系统电压调整与无功控制

电力系统电压调整与无功控制

宋文

国网晋中供电公司，山西晋中，030600

摘要：电力系统无功优化与电压控制对于实现整个电网的安全稳定经济运行、降低电网损耗以及保证电压质量都具有十分重要的意义。其中，无功优化控制的核心是实现无功优化的方式方法，它对无功优化的质量和速度起着决定性的作用。本论文主要结合无功电压优化的意义，来讨论和分析电力系统无功优化与电压控制的方法，希望能够给广大相关工作者有所帮助。

关键词：电力系统；无功优化；电压控制

1 引言

在生产过程中，如何实现电力系统的无功优化与电压控制，是本论文主要的研究课题。首先，要明确无功优化与电压控制的关系。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。

2 电力系统无功电压管理与控制的意义
        电力系统无功电压管理与控制是提升电力系统稳定性、提高电压合格率以及降低线损的重要途径。电压质量的好坏与系统无功分布的合理性，直接关系到整个电力系统的经济运行与安全稳定。如果无功不足，会使得整个电力系统的电压下降，无法充分利用各个用电设施，严重的甚至会导致整个系统电压水平下降，而电力系统受到的影响过大，则会导致电压低于临界的电压，导致电压崩溃的情况，最终会因为电力系统失去同步并瓦解，最终引发灾难性的事故。反之，无功过剩也会引发电压过高的情况，导致设施与系统的安全受到影响，使得电压情况进一步恶化，造成巨大的经济损失。所以，科学合理地进行无功电压管理，进一步提升优化管理控制水平，不但可以有效保障电压质量，提升电压合格率，同时可以进一步降低线损，提升整个电力系统运行的经济性、安全性以及稳定性。

3 电力系统电压调整的措施
       3.1中心调压
中心调压的措施是利用中心变电站或者是区域性电厂进行调压，主要用在短线路的电网中，能够将发电机一端的电压调节在额定值上下10%范围内，有效保障发电机能够正常出力。中心调压的办法非常简单，容易操作，而且不需要额外的投资，比较经济，但是也只能够调节整个电网电压的运行值，如果是局部的高低电压，效果并不明显[2]。
3.2通过调压变压器调压
        通过调压变压器对电网的相应节点进行电压调节能够弥补中心调压的缺陷，有针对性的对局部进行调压，尤其是对于无功供应量保证较好的电网非常适用，这种调压变压器调压本身是不产生功的，会有很少的无功消耗，因此，需要用电网的无功潮流调压；如果系统无功支撑，会使得整体系统电压下降，给系统带来崩溃的危险。
        3.3组合调压
        还有一种方式是把几种调压方法组合起来，将各自的优点集合起来使用，从而达到最好的调压效果，利用组合调压的方式的时候，首先要按照顺序进行选择，中心调压仍然是首选措施，如果无功充足，可以选用变压器，如果不充足，就需要利用补偿设备，除此之外，组合调压的方式还需要综合考虑电能损耗、维修、回收等费用，在满足要求的前提下，尽量选择经济的方式。
3.4根据不同时段调压
电网电压的调整还要根据不同的时段，对于平时的电压调整，可以按照一定的规律，在电压不足的地区要增加无功设备，增加电容器的时候，根据由低到高的顺序，主电网的调节实在最后；反之，如果是要调低电压，就要先对中枢点和电网电厂的电压进行调节，如果调节的效果不明显，就要把无功补偿设备移除。如果是在节假日调整电压，这个时候全网的负荷大幅度的降低，所以电压也会随着负荷增加，可能会出现一些线路故障，或者发电厂检修的情况，电压会有所下降，这个时候就要对有功功率和无功功率做好协调工作，合理的进行安排，综合考虑电压静态特性与无功负荷的关系、电压下降和上升的程度等等。

4 电力系统电压无功控制

4.1基于EMS优化潮流功能下的电压无功控制
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础之上进行控制。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。
        4.2基于变电站的电压无功控制
        这种方法采用硬件装置“电力无功自动化控制装置”（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控制顺序的运行点进入电压、无功都满足要求的第九区。VQC装置控制虽然可靠方便，但在实际操作中，也存在着许多的缺陷。其一，调节控制并没有前瞻性，被动地根据数据调节，有时候不能及时检测出系统的问题，而导致盲目调节，影响电能的质量；其二，缺少必要的分析辅助软件，不能很好的适应不同情况而采取相应的有效策略；其三，当系统发生故障时，不能够有效地采取其他的方式进行控制，从而可能引发更加严重的后果。综上所述，VQC最主要是问题是，它控制的目标仅仅是电压的质量，它采集运行参数的准确性和效率很高，但是它并不能很好的应对各种可能发生的不同情况，局部控制上有优势，但是并不能做好宏观上的全面调控。因此，采取地区电网的电压无功综合优化控制，才能更好的解决全网最优的电压无功控制问题。

        4.3基于VQC装置的分层分散控制
        这种控制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。首先，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控制，通过VQC装置按照参数进行运作；其次，当数据不在第一级控制的范围内时，便要通过调度中心进行第二级控制，确定当地控制的整定值，再返回到当地变电站进行第一级控制，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控制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。

5 结语

综上可知，电网的电压控制可以通过无功功率调整来实现，确保无功功率平衡以及电压稳定直接关系到电网输电质量，通过平衡电压可以降低电力系统损耗，提高发电与输电安全，为区域经济提供更好的电力服务。作为能源消耗大的产业，发电业如果能够进一步降低损耗、提高发电效率，就能够逐步的实现低碳、环保的发电站建设与运营，这对推动我国可持续发展具有重要意义。高效的发电站对经济发展和环境保护都意义重大，因此必须持续推进电力系统关于无功功率与电压调整的研究，促进我国电力事业的发展。

参考文献
[1]吴晓飞,戴晖,黄晓剑,等.挖掘光伏无功能力的配电网无功电压协调控制策略[J].电力建设,2019(05):78-89.
[2]周洪伟,罗锐,刘永奎,等.光伏电站多并网逆变器无功电压控制[J].城建档案,2019(04):83-88.