基于县调自动化系统的全网电压无功控制的探讨[摘要]本文在分析现用3种VQC原理及存在问题的基础上，提出了全网电压无功控制的想法，并从实现全网电压无功控制所应具备的物质条件、控制原理、控制方式进行了详细的阐述，最终得出人工参与的控制方式是实际运行中最优选择的结论。[关键词]县调自动化；电压无功1前言当前调度自动化系统已是关系电网安全、经济、稳定运行的三大支柱（即：电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统、电力通信网）之一。县调自动化系统在电网中已非常普遍，是电网建设的重要组成部分，它通过现代计算机和通信手段有效的将多座变电站的运行工况通过遥信、遥测量清晰的展现在调度端，当然调度端也可以对各变电站实现遥控和遥调，这一切有助于调度员可靠调度、有助于变电站实现少人，甚至是无人值班的运行方式。但应清晰的看到，这些只是对县调自动化系统所采集数据信息的初步应用，或是对数据信息的静态、直接应用。事实上在对这些数据进行适当加工的基础上，可实现数据的更高级应用，获得更大的经济、社会效益。本文将着重从如何更好的应用县调自动化系统数据信息进行全网电压无功控制进行讨论。2传统VQC原理及方式2.1原理目前，变电站电压无功控制大多通过VQC或人工操作进行，控制方案是利用电压和无功功率双参数构成的九区图进行控制。该控制方案根据监测到的实时电压、无功功率两个参数的综合分析后，当前变电站运行在哪个控制区，再根据相应的控制策略，判断是投切电容还是调节变压器分接头。2.2VQC种类现有变电站内VQC实现方式基本上有3种：后台软件VQC；主控单元网络VQC系统；独立硬件VQC系统。VQC系统是一个时刻运行的、以整个变电站为对象的、相对慢速的一个控制系统。其控制策略复杂，对出口的实时性要求不高，但对闭锁的响应要求快速、完备。从闭锁可靠性的角度讲，独立硬件VQC系统最高，响应速度最快，而后台软件VQC方式最差。2.3采用VQC的意义采用VQC装置后，变电站的电压无功调节实现了自动控制，改变了过去依靠人工实现电压－无功控制的传统方式，可以满足变电站中母线电压与无功潮流的综合控制，大大地减轻了运行人员的工作负担，降低了误操作的发生，并取得了一定的运行经验，成为一种发展趋势，在变电站得到了大力的推广。但从运行的效果看来，也存在着诸多问题。2.4　现用VQC中存在的问题2.4.1控制对象存在问题VQC实现的电压无功控制是针对于个别变电站而进行的，事实上，合理进行电压无功控制是一个全网的问题，需要综合考虑，而现用的VQC无法做到针对全网控制。2.4.2闭锁问题用软件VQC方式实现的电压无功控制很难满足闭琐的时间要求。闭琐不满足运行要求，将会给变电站的安全运行带来严重威胁。例如：当电容器保护动作，开关掉闸，若VQC不及时闭锁，而在5min内使其开关再次合闸，则可能发生电容器由于带电荷合闸而爆炸，其后果不堪设想。又例如，若PT断线而VQC不及时闭锁，则会导致VQC不断地将所控制的母线电压往上台，同样会产生严重后果。2.4.3电容器开关与变压器分接头频繁动作问题利用VQC方式实现电压无功自动控制，基本上都存在电容器开关与变压器分接头动作过于频繁的问题。变压器分接头和电容器组投切过于频繁，将加大检修量，甚至造成电容器爆炸等后果。变压器带负荷时调节有载开关分接头，会出现短时的匝间短路产生电弧，影响变压器油的性能，也会损坏分接头的机械与电气性能。因此，运行部门往往采取规定变压器分接头两次动作之间的时间间隔或变压器一天内有载调压分接头的动作次数，电容器组两次动作之间的时间间隔等措施，尽量不调或少调有载分接开关的原则，使得VQC的综合控制效果难以实现。3全网电压无功控制无功调控从本质上说是个全网的问题，而不是变电站的问题。建立在破坏网中其他部分无功基础上的本站平衡并不理想。电压无功控制追求的应该是全网的最优解，而不是某个站的最优解。各自为政的VQC调节，会造成多次调节或同时调节。在通信可靠保证的前提下，应形成全网电压无功控制高级应用软件，将其安装在县调自动化系统的主站端，这样即节省投资，又符合电网实际情况。全网电压无功控制就是借助县调自动化系统，采集全网的实时数据，通过县调主站端的高级应用软件实现计算、控制，达到全网节点电压合格，无功分配合理的目的。3.1实现全网电压无功控制所应具备的物质条件3.1.1全面的数据采集县调自动化系统能够采集到全网的遥测量、开关刀闸信号及各类保护信号等，能够实现对分接头开关的遥控和电容器开关的遥控功能。完善的全网信号采集是全网电压无功控制的基础。3.1.2采集精度及信号响应速度能够满足要求县调自动化系统采集信号的响应速度与遥控、遥调的可靠性在很大程度上影响着高级应用软件的稳定运行，同时软件对遥测量的采集精度要求很高。县调自动化系统的性能指标能够满足上述需求。3.1.3遥控、遥调的自动反校执行通常的县调系统在遥控执行时都采用先选择再执行的方法，对于闭环控制方式，因不需要人工干预，SCADA系统应能够实现遥控反校的自动执行。在这方面，县调自动化系统一般可以做到。3.1.4SCADA系统能够实现各种运算SCADA系统应能够对采集到的遥信（YX）信号进行“与”、“或”、“取反”处理，遥测量（YC）的总加、比较等处理。对于有复杂主接线的变电站，通过对数据的再处理，可以用简单的信号表现出不同的接线运行方式。3.1.5通信要求各变电站与县调自动化系统主站端的稳定可靠通信是高级应用软件能否正常工作，正确进行电压无功控制的关键所在，因此要想实现全网电压无功控制必须要有很好的通信保障。3.2全网电压无功控制原理当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线电压越上限或越下限运行，处在不合理范围时，分析同电源、同电压等级变电站和上级变电站电压情况，决定是调节本变电站有载主变分接头开关还是调节上级电源变电站有载主变分接开关档位。实现全网调节电压，可以达到以尽可能少的有载调压变压器分接开关调节次数，达到最大范围的提高电压水平，同时避免了多变电站多主变同时调节主变分接开关调节振荡。对于站内的调节与VQC工作原理相同。3.3全网无功电压控制事例10kV

10kV

C

C

10kV

10kV

16

17

C

C

C

C

C

C

110kV

10kV

10kVV

35kV

35kV

10kV

10kV

10

11

12

13

14

155

A

B

D

如图所示，假设无功功率在合理的流向范围内，若仅17变电所10kV母线电压超上限或超下限，则仅调节17变电站主变分接头档位；若15、16、17、11变电所10kV母线电压同时超上限或超下限，则调节11变电站主变分接头档位；若12、13、14、10变电所10kV母线电压同时超上限或超下限，则调节10变电站主变分接头档位。假设电压在合格范围内，13变电站当流过D点的无功负荷加上该变电站主变空载无功功率大于本变电站10kV电容器容量的一半时，若该电容器投入后10变电站A点无功潮流不发生向110kV电网倒送，此时该变电站10kV电容器即可投入。15、16、17、11变电站10kV电容器投入条件同13变电站10kV电容器投入条件，但要求11变电站B点无功潮流不发生向110kV电网倒送，实现分层无功平衡。假设电压、无功功率均在不合格范围内，当在下限时，先调节变电站主变分接档位，再切电容器，以保证全网无功功率尽量平衡，电压合格率尽量高。3.4控制方式高级应用软件应提供各种灵活的控制方式，由用户根据自己的运行需要予以选择，方式的转换应简单方便，通过简单的设置便可完成。系统应能提供闭环控制方式、开环控制方式，及只发信号不操作的人工参与控制方式。3.4.1闭环控制通过县调自动化SCADA系统采集全网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，在确保电网与设备安全运行的前提下，从全网角度进行电压无功控制，实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合目标。系统形成的有载调压变压器分接开关调节、无功补偿设备投切控指令，最终通过SCADA系统自动执行，从而实现对电网内各变电站的有载调压装置和无功补偿设备的集中监视、集中管理和集中控制，实现了对地区电网电压无功运行闭环控制。3.4.2人工参与控制这种方式与闭环控制的区别在于，系统对电网的运行情况进行分析，形成操作指令后，不由SCADA系统自动执行，而是发出操作提示，由集控站或调度人员根据电网运行情况，给予确认，最终决定操作与否。3.4.3控制方式比较闭环控制方式适用于实现“四遥”功能的电网，同时县调自动化系统运行稳定可靠，具备完善的闭锁条件。事实上变电站发生变化的遥测、遥信信息量从现场经通信线路到县调自动化主站SCADA系统具有一定的时延，时延的长短与变电站内自动化设备、通信设备、主站设备及软件等诸多因素有关，这种情况很难满足闭锁的要求。对于遥控、遥调可靠性不高，通信不够稳定的县调自动化系统宜采用人工参与的控制方式。同时这种方式能够较好的解决VQC中存在的三个问题，在实际运行中极为适合采用。[1][2]下一页