变电站电压无功综合自动控制问题探讨　　严浩军　　（宁波电业局，浙江省宁波市315010）SOMEPROBLEMSONINTEGRATEDCONTROLFORVOLTAGE
ANDREACTIVEPOWERINSUBSTATIONS　　YANHao－jun　　（NingboElectricPowerBureau，Ningbo315010，China）ABSTRACT：Throughtheadjustmentandoperationalsitua－tionofvariousVQCsusedinNingboPowerNetworkseveralmaintechnicalproblemsofVQCs，suchasblockingofVQC，man－machineinterface，operatingmodeandcontrolstrategyandsoon，areanalyzed，thecommonproblemsofVQCsanditemshavingtobeimprovedarepointedout．Otherwise，theadvantages，drawbacksandthestructuresofvariousVQCsbeingappliedinpowernetworksinChina，e．g．，VQCsbasedonSCADAsystem，VQCsbasedoncomputernetofautoma－tionsystemandtheindependentVQCswiththeirownI／Osystem，arecompared．
KEYWORDS：substations；automaticcontrollerofvoltageandreactivepower；blocking；operatingmode；controlstrate－gy
摘要：根据浙江宁波电网所采用的多种电压无功综合自动控制器（VQC）的调试和运行情况，对VQC的几个主要技术问题，如：闭锁问题、人机界面问题、运行方式和控制策略问题等进行了分析和研究。指出了现阶段VQC的常见问题和改进要求。另外，对目前中国电网VQC的几种应用方式，即后台机软件VQC、自动化系统网络VQC、自带I／O系统的独立VQC的结构和优缺点进行了比较。
关键词：变电站；电压无功自动控制器；闭锁；运行方式；控制策略1　引言
　　电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大影响。无功是影响电压质量的一个重要因素。为此，各级变电站担当着电压和无功调节的重要任务。随着工农业生产和人民生活对用电质量要求的不断提高，随着无人值班变电站的不断增多，原有的电压无功人员手动调节方式已越来越不能适应形势的发展，电压无功的自动控制装置已成为改善电能质量和提高劳动生产率不可缺少的手段。
　　但是，目前某些厂家的电压无功综合自动控制器（VQC）仍存在着较多问题，以至不少用户虽配备了这种装置，实际却无法投入使用；或者，虽投用了却存有较大的事故隐患。针对这种情况，笔者根据宁波电网所采用的多种VQC（包括DISA－1自动化系统VQC、BJ－2自动化系统VQC、BSJ－2200自动化系统VQC、CSC－2000自动化系统VQC和DKY－3自带I／O系统的独立VQC）的调试和运行情况，探讨了VQC应用中值得注意的几个问题，并对VQC的不同实现方式进行了比较。
2　电压无功自动调节的主要技术问题
2．1　闭锁问题
2．1．1　VQC闭锁的重要性
　　所谓VQC的闭锁，是指VQC在变电站异常或系统异常情况下，能及时停止自动调节。闭锁问题是VQC能否投运的最大问题。如果VQC没有完善的闭锁系统或闭锁速度达不到运行要求，就会对变电站的安全运行带来严重威胁。例如，当电容器保护动作，开关跳闸，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抬，同样会产生严重后果。这些都要求VQC具有完善的闭锁系统，一旦闭锁条件产生，VQC应能立即响应。
2．1．2　VQC存在的闭锁问题
　　VQC在闭锁方面存在的主要问题有：
　　（1）闭锁条件不够全面。有些VQC的闭锁只考虑了几种主要情况，而忽视了其他一些重要情况。如只考虑保护动作，而不考虑主变分接头滑档；只考虑电容器的异常闭锁，而不考虑电容器的冷备用闭锁等。
　　（2）闭锁限值设置不合理。如系统电压异常时的VQC闭锁值的整定。目前是将受控10kV母线电压的异常闭锁值整定为二次UL＝50V、UH＝120V，而实际上整定为UL＝85V，UH＝118V更合理。因为这样可使VQC在电容器欠压和过压保护动作前已经闭锁，VQC在PT断线情况下也可及时闭锁。
　　（3）闭锁速度不够。诸如电容器保护动作，主变保护动作，主变滑档，PT断线等情况均要求VQC能及时响应，快速闭锁，否则很可能会发生意想不到的后果。而某些VQC（如后台机软件VQC，自动化系统网络VQC）的闭锁速度依赖于自动化系统对变位YX、YC突变量等的响应速度，这样的响应速度是否够快（特别是VQC对保护动作的闭锁响应）很值得商讨。如果本次变位YX或YC突变量丢失，其闭锁速度就更难满足运行要求。
2．1．3　VQC的闭锁要求
　　根据对多种VQC的调试和运行情况，笔者认为，VQC应考虑的主要闭锁要求有：主变保护动作；电容器保护动作；PT断线；系统电压异常；主变并列运行时的错档；装置故障；电容器开关或主变分接开关日动作次数达到最大值；目标对象拒动；主变滑档等。并且VQC对这些闭锁条件的响应速度应足够快。
2．2　控制策略问题
2．2．1　现行VQC控制策略存在的问题
　　控制策略是VQC调节的基本准则。合理的控制策略应是VQC实际投用的基本要求之一。现行VQC控制策略存在的主要问题是其决策目标中没有考虑尽量少调主变分接头，代之以电容器投切，从而在功率因数合格时往往只调节主变分接开关使电压处于合格范围，导致主变分接开关调节过频。
VQC在控制策略上存在的另一个重要问题是往往难以满足用户的特殊要求（如只投切电容器或只调节主变分接头的要求）。
2．2．2　VQC控制策略的改进
　　现行VQC控制策略改进要求的重点在于减少变压器有载调压分接头的调整次数，并与改善峰谷时段的功率因数有机地结合起来，详细内容请见文
献［1］。此外，作为一种成熟产品，VQC应能满足用户的特殊要求，如无载调压变电站的单一电容器投切，无补偿电容器组变电站的单一变压器有载调压等情况。
2．3　运行方式问题2．3．1　变电站的运行方式
　　变电站的运行方式并不是固定不变的，会随着负荷变化和设备运行状况的改变作相应调整。如图1所示典型110kV变电站T型主接线，与VQC有关的基本运行方式有：
　　（1）母分开关1和开关2均分，即主变T1、T2、T3分别独立运行；
　　（2）母分开关1合开关2分，即主变T1与T2并列，主变T3独立运行；
　　（3）母分开关1分开关2合，即主变T1独立，主变T2和T3并列运行；
　　（4）母分开关1和2均合，即主变T1、T2、T3均并列运行；
　　（5）主变T1检修，母分开关1合，Ⅰ段母线由主变T2供电；
　　（6）主变T3检修，母分开关2合，Ⅲ段母由主变T2供电；
　　（7）主变T2检修，母分开关1和2均合，Ⅱ甲段母线由主变T1供电，Ⅱ乙段母线由主变T3供电，主变T1和T3分列运行；
（8）基本情况同（7），但主变T1和T3并列运行。
　　　　这些运行方式，在同一个变电站不一定都会遇到，但在不同的变电站却都有可能遇到。
　　2．3．2　VQC存在的问题及改进要求
VQC存在的主要问题有：
　　（1）由于采样不全，或一次设备（如闸刀）辅助节点不够可靠，使VQC无法自动识别变电站运行方式的改变；
　　（2）针对运行方式的改变，VQC无法进行相应调节或调节不当；
　　（3）VQC本身的运行方式不全，当产生不能识别的运行方式时，VQC出错并退出运行。
　　若VQC对第2．3．1节的运行方式都有考虑，则有备无患，一般不会发生大的问题。若对上述运行方式考虑不全，就会发生问题。要求VQC都能自动适应这些运行方式进行相应调节是个比较复杂的问题，因此VQC的软件设计最好采用专家系统［2］。
2．4　人机界面问题
2．4．1　VQC人机界面存在的问题
不少VQC的人机界面往往存在下列问题：　　（1）参数设置不够方便，对用户开放的参数不够充分和全面。
　　有关部门对变电站电压无功的考核常常会有新的要求，有时甚至对峰谷时段的定义都会有变化。如果VQC参数不能方便设置，则会使厂方和用户都感到麻烦。
　　（2）部分闭锁条件隐藏在程序里面，而没有在人机界面中反映出来。
　　VQC是一项涉及面颇广的自动化装置，变电站的许多异常和变化都会引起它的闭锁。如果VQC的闭锁情况和闭锁原因不能在人机界面上反映出来，则会使用户对它的闭锁分析变得十分困难。
（3）VQC动作记录不够全面。
　　详细的VQC动作记录有利于VQC的运行和故障分析。
2．4．2　对VQC人机界面的要求
　　VQC的人机界面应能全面显示其运行状态和闭锁情况，并能在线灵活整定有关参数。例如应显示：受控功率因数和母线电压；各主变和电容器的运行状态；变电站的运行方式，包括供电端各母线的运行方式，主变运行方式（独立还是分列）；主变和电容器的闭锁情况；峰谷时段及相应的电压和功率因数限值；VQC的动作记录等。
3　VQC的实现方式
　　作为一种新技术，VQC有多种不同的实现方式，但概括起来不外乎以下3种类型：①自动化系统后台机软件VQC；②自动化系统网络VQC；③自带输入／输出系统的独立VQC。
3．1　自动化系统后台机软件VQC（1）结构特点
　　这种VQC依附于变电站后台计算机，是后台监控系统的一个子模块。VQC借助于自动化系统进行数据采集与控制，其本身并没有专用的I／O系统。（2）优点
　　省去了专用硬件设备，不需要单独敷设电缆，降低了成本，减少了工作量。人机界面友好，参数设置简单，调试方便。
（3）缺点
　　一般说来这种VQC的调节速度能达到运行要求，但由于数据采集与控制经过多个环节，VQC的闭锁速度往往达不到运行要求。另外后台监控系统经常有人操作或干预，也容易发生死机等异常现象。整个VQC的可靠性取决于网络通信、I／O和后台主机的运行状况。
3．2　自动化系统网络VQC（1）结构特点
　　这种VQC的核心采用单独的CPU装置，但其I／O设备仍由网络借助于自动化系统实现，其本身不带I／O系统。
（2）优点
　　毋需单独敷设电缆，减少了工作量。由于其核心采用单独的CPU装置，因而调节与闭锁速度较快。相对于后台机软件VQC来说，更易获取闭锁信号。
（3）缺点
　　整个VQC的可靠性取决[1][2]下一页