曹金鹿1，符 杨2
（1．嘉兴电力局，浙江嘉兴 314000；2．上海电力学院，上海 200090）
摘 要：根据无功与电压间的基本工作原理及其调节控制方式，介绍了综合自动化变电站电压与无功的自动调节原理及其运行控制策略，并通过后台软件加以实现；同时对其在实际应用中应注意的问题作了深入探讨．
关键词：电压；无功；自动调节；变电站引 言
电压的稳定不仅对提高电力系统的安全可靠运行、保证国民经济的正常生产有着举足轻重的作用，而且对提高电能质量，延长设备的使用寿命有着重要的意义．而电力系统的经济运行（降低网损、减少无功在线路上的传输）又是每一供电部门追求的目标．随着变电站负荷波动的加剧，其电压与无功调节的需求往往很频繁．如果由值班人员进行调节干预，则会增加值班人员的负担，而且很难做到调节的合理性；而对于无人值班变电站，电压与无功的人工调节显得尤为困难．
随着变电站综合自动化能力的提高，系统的采样精度与响应速度均有很大改善，各种方式接入的信号范围较以往系统有了很大的扩展．因此，在现有的当地监控系统中，用软件模块配合硬件装置来实现电压与无功的自动调节（VQC），无论理论上还是技术上所需的条件已经具备．1 变电站电压与无功自动调节方法
对变电站就地补偿来讲，为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和电容器组投退来改变系统的电压与无功．
分接头的变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切在对无功影响的同时也对电压造成一定的影响．
下面以一台变压器为例分析各种情况下电压与无功的调节方式．图1中，电压（U）为主变低压侧母线电压；无功（Q）为主变高压侧无功．
1．1 改变主变分接头档位
1．1．1 分接头调节对电压及无功的影响
分接头调节对电压及无功的影响趋势如图1所示．
图1中：A—调节前的运行暂态点；
A1—分接头上调后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，U变大，Q变大；
A2—分接头下调后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，U变小，Q变小．
1．1．2 分接头调节对电压及功率因数的影响
分接头调节对电压及功率因数的影响趋势如图2所示．图2中：A调节前的运行暂态点；
A1—分接头上调后的U与cosø预计运行点，其变化趋势为，U变大，cosø变小；
A2—分接头下调后的U与cosø预计运行点，其变化趋势为，U变小，cosø变大．
1．2 电容器组投切
1．2．1 电容器投切对电压及无功的影响
电容器投切对电压及无功的影响趋势见图3．
图3中：A调节前的运行暂态点；
A1—投入电容器后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，Q变小，U变大；
A2—退出电容器后的U与Q预计运行点，其变化趋势为，Q变大；U变小．
1．2．2 电容器投切对电压及功率因数的影响电容器投切对电压及功率因数的影响趋势如图4所示．
图4中：A—调节前的运行暂态点；
A1—cosø预计运行点，其变化趋势为，cosø变大，U变大；
A2—退出电容器后的U与cosø预计运行点，其变化趋势为，cosø变小，U变小；
2 控制区域与策略
2．1 控制区域
根据调节原理，可以将整个调节区域划分成“井”字形9区，在各个区内执行相应的控制策略．控制分区见图5和图6．
2．2 控制策略
上面的无功上下限，若是用无功功率作为限值，就是给定限值；若是用功率因数作为限值，则是用有功功率和功率因数限值折算后的限值．各区域的控制策略概述如下．
1 第1区为电压正常，无功越上限
无功优先：若投电容器后，无功大于无功下限，则投电容器；若电容器不可投，则下调分接头．电压优先：若投电容器后，电压小于电压上限且无功大于无功下限，则投电容器；若投电容器后，电压大于电压上限且无功大于无功下限，且此时若下调分接头后，电压仍大于下限，则不投电容器，下调分接头．
2 第2区为电压越上限，无功越上限
无功优先：若下调分接头后，无功正常则下调分接头；若分接头不可调，如投电容器后的电压小于闭锁上限和无功大于下限，则投电容器．
电压优先：下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，无功小于闭锁上限及电压大于下限，则退电容器．
3 第3区为电压越上限，无功正常
无功优先：若下调分接头后，无功正常则下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，无功小于上限及电压大于下限，则退电容器．
电压优先：下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，电压大于下限且无功小于闭锁上限，则退电容器．
4 第4区为电压越上限，无功越下限
无功优先：若退电容器后，无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，如上调分接头后电压小于闭锁上限，则上调分接头．
电压优先：若退电容器后，电压大于下限且无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，如下调分接头后，电压大于下限及无功大于闭锁下限，则不退电容器，下调分接头．
5 第5区为电压正常，无功越下限
无功优先：若退电容器后，电压大于闭锁下限且无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，则上调分接头．
电压优先：若退电容器后，电压大于下限及无功小于上限，则退电容器；若退电容器后，电压小于下限及无功小于上限，如分接头上调后，电压小于上限，则上调分接头．
6 第6区为电压越下限，无功越下限
无功优先：上调分接头；若分接头不可调，若退电容器后无功小于上限及电压大于闭锁下限，则退电容器．
电压优先：上调分接头；若分接头不可调，投电容器后电压小于上限及无功大于闭锁下限，则投电容器．
7 第7区为电压越下限，无功正常
无功优先：若上调分接头后无功正常，则上调分接头；若分接头不可调，投电容器后，无功大于下限及电压小于上限，则投电容器．
电压优先：上调分接头；若分接头不可调，投电容器后，电压小于上限且无功大于闭锁下限，则投电容器．
8 第8区为电压越下限，无功越上限
无功优先：若投电容器后，无功大于下限，电压小于上限，则投电容器；若电容器不可投，下调分接头后，电压大于闭锁上限，无功大于下限，则下调分接头．
电压优先：若投电容器后，无功大于下限，电压小于上限，则投电容器；若电容器不可投，且上调分接头后，无功小于闭锁上限，电压小于上限，则上调分接头．
9 第9区：正常，不作调整．
通过对以上9区图的分析，我们可以根据其控制策略开发控制软件，同时配合硬件装置来实现电压与无功的自动调节（在后台机实现VQC功能），以达到根据电网潮流的变化自动调节变压器分接头和电容器．
3 VQC的实现与应用
3．1 当地后台实现VQC的条件
要真正实现后台计算机的VQC调节，一般的监控系统，其数据采样及处理能力不一定能满足后台VQC运行的需求．VQC的运行需求表现在以下5个方面：
1 全面的数据采集；
2 适应无人值班站；
3 采样精度、信号响应速度；
4 遥控、遥调的自动返校功能；
5 数据再处理功能．
3．2 VQC的功能与设计
VQC控制软件的设计应充分利用监控系统的资源，功能要求适应完善．主要包括以下7个方面：
1 多功能模块处理；
2 上、下限值动态变化；
3 调节方式多样性；
4 告警提示和远方投切功能；
5 具有完整严格的闭锁功能；
6 可灵活方便地整定控制系数；
7 具有完整的运行记录．
3．3 VQC的应用
在实际应用中，我们一般以电压优先作为主要控制策略，其VQC控制软件通过了实际应用．然而，我们在110kV双河变电站做VQC程序试验时发现电容器实际投切的无功量与理论上的额定值误差较大．
究其原因，主要是实际运行电压与理论值有所不同，而且实际电压在不断变化，因而无功量也在不断变化．事实上将要投切电容器的实际无功量应按下式计算：经过这样折算后，不仅可以很正确方便地实现电压与无功的自动调节，而且切合实际，从而实现变电站无功与电压的自动调节．
当功率因数不正常时，电容器容量不足或电容器被闭锁时，则往往通过调分接头来改变电压而使cos不断接近正常区，这时，工作点电压在上限或下限附近．若系统稍有波动，很容易使分接头频繁动作．如图7所示：在电压①点电容器已全部投入．
根据第1区的操作策略：电压优先，先投电容器，当电容器不可投时降分接头．此时，改善功率因数，只能通过降分接头．以致电压将由①点降到②点，再降到③点，最后降到④点．
由于④点电压接近电压下限，若再降，则会使电压越下限．故此时VQC不作调节，运行工作点在电压下限附近．假如此时负荷变化较大（突然变大或变小且超过越限延时时间），运行点就会由④点落到⑤点（负荷变大）或由④点升到⑥点（负荷变小）．⑤点工作在第8区，电压和功率因数都越下限．通过升分接头使电压升到⑦点，此点工作在第1区．
由于功率因数仍不合格，此时，又有降分接头的条件，电压则由⑥点调到⑧点．这样就造成分接头频繁动作．像第1区的情况在第5区也会发生．
当电容器全切或不能切时，会使工作点运行在电压上限附近，一旦遇到较大负荷发生变化，就会使分接头频繁动作．4 VQC应用建议
针对上述情况，我们提出如下建议．
1 在电压正常时，在第1区低于电压上限ΔUq之间允许下调分接头，在第5区大于电压下限ΔUq之间允许上调分接头．ΔUq为投切组电容器引起电压的最大变化量．
若在电压正[1][2]下一页
