电网电压无功综合控制中若干问题的探讨曾鉴（四川省电力公司，四川成都　610021）摘　要：根据电网现有电压无功综合控制方式的调试和运行情况，对目前电压无功综合控制中存在的一些问题，如设备的硬件问题、功能问题和运行管理问题，进行了探讨。对装置的闭锁功能、控制策略、运行方式和人机界面等详细深入地分析和研究。最后对电网无功综合控制系统的发展趋势进行了展望，给出了先进实用的电压无功补偿装置需要解决的技术问题。
关键词：电能质量；电压无功控制　　电压质量是衡量电能的主要质量指标之一。电压质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农业生产具有重大影响，无功则是影响电压的一个重要因素。对确定规模的配电网络终端系统，无功过剩时一方面会提高系统运行电压，导致运行中的用电设备的运行电压超出额定工况，缩短设备的使用寿命；另一方面，无功过剩也会影响线路传输的安全稳定性，导致系统的输送容量下降，给电网运行调度带来不利的影响。而系统无功不足时，一方面会降低电网电压，另一方面，电网中传送的无功功率还增加了电能传输时的网络损耗，加大了电网的运行成本。［1］
　　实现无功的分层、分区就地平衡是降低网损的主要原则和重要手段。电压和无功调节是各级变电所需要承担的重要任务。其中，电容器投切是变电站无功调节的最有效且简便的方法，变压器分接头的调节是母线电压控制的最直接手段。但是随着无人值守变电站的不断增加，原有的电压无功人工手动调节方式已经越来越不能适应形势的发展，所以近几年来，中国的电力工作者对电压与无功控制方式进行了大量的研究与开发工作，并相继推出了一系列的基于微机控制技术的电压与无功综合控制装置（VQC系统）。
　　VQC装置的投入运行能有效地调节系统的电压和做到无功平衡，并减少运行人员日常调整电压、投切电容器组的工作量。但是目前一些厂家的电压无功综合控制系统仍存在较多的问题，以至于不少的变电站中虽然安装有VQC装置，但是实际却没有投入运行，或者虽然投入运行，却存在较大的事故隐患［2］。因此针对现有VQC装置的运行情况，探讨了VQC装置应用中存在的几个问题，并对电压无功控制技术的发展趋势进行了展望。
1　VQC装置应用中存在的问题
　　VQC装置应用过程中都有相似经历，即VQC产品的不断成熟和更新换代，这一过程，也是不断发现问题，解决问题的过程，现有VQC装置主要问题包括：
1．1　设备硬件问题
　　在VQC装置中，有些产品元器件质量不稳定，故障率较高，抗干扰性差；如调档板经常损坏、采样输入及时钟系统误差较大等。此外，外围设备如变送器误差大，早期电容器组投退操作机构及变压器调节分拉操作机构在动作次数多时有误动或拒动。
1．2　设备功能问题
1．2．1　闭锁问题
　　VQC的闭锁问题是指VQC在变电站异常或系统异常情况下，能及时停止自动调节，是VQC能否投运的最大问题。由于闭锁条件不够全面，只考虑了几种主要情况而忽视了其他一些重要情况，或者由于闭锁条件限值的设定值不合理，都会导致闭锁系统在电网出现异常情况下没有动作，严重威胁到变电站的安全运行。另外，闭锁速度不够也会导致一些错误动作，甚至会产生严重的后果。
1．2．2　运行方式问题
　　变电站的运行方式并不是固定不变的，会随着负荷的变化和设备的运行状况作相应的调整。但是现有VQC产品对复杂运行方式自适应能力差，VQC无法自动识别变电站运行方式的改变，或在运行方式改变后不能进行相应的调节或调节不当，尤其在产生不能识别的运行方式时，VQC装置会出错并退出运行。
1．2．3　控制策略问题
　　控制策略是VQC调节的基本准则，合理的控制策略是VQC实际投入运行的基本要求之一。现有的控制策略一般是采用＃字控制区间（九区图）控制策略，如图1所示。　　但是传统的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。由于防震带（图1中的阴影部分）的设置不合理，将会在边缘区域出现抖振现象，使开关频繁动作，严重时会导致开关烧毁。
1．2．4　人机界面问题
　　有关部门对变电站电压无功的考核常常会有一些新的要求，但是不少VQC的参数设置不够方便，对用户开放的参数不够充分和全面，并且部分闭锁条件隐藏在程序内部，而没有在人机界面中反映出来，给用户和厂家都造成不必要的麻烦。VQC装置的动作记录不够全面，不利于装置运行和故障分析。
1．3　设备运行管理问题
　　VQC装置应用初期，由于生产安装单位与运行维护单位之间技术交底不足，新设备缺乏运行经验，曾出现了一些误认为装置故障的不正常运行现象，增加了不少维护工作。
　　（1）由于电容器开关置于手动位置，装置不能发出投切电容器指令。
　　（2）电压变化幅值整定过小，出现频繁调压现象。
　　（3）“三遥”系统与装置之间的电流、电压、时钟无校对，运行监督管理信号与现场信号出现误差，导致监管人员判断失误。
2　电压无功综合控制技术的发展趋势
　　VQC装置（专用型或兼用型）发展到今天，已进入成熟、实用阶段。在主要厂家相互激烈竞争和不断地吸收运行使用经验之后，通过提高硬件质量和工艺、设计水平，以及软件功能的完善，现代的VQC产品基本克服了早期出现的装置问题，但先进实用的VQC产品还应做到以下几点。
　　（1）具有完善的保护闭锁功能，在主变、电容器各种异常故障时，均能闭锁相应的控制操作（如电容器控制单元具有电气防跳功能和跳闸回路断线监视功能等）。
　　（2）具有较强抗干扰能力，I／O输入输出口采用光电隔离，采用合理的工艺结构设计，加强装置的抗震和耐高温的能力，有效提高装置可靠性。
　　（3）采用工业控制机控制，CRT屏幕显示，全中文菜单提示，输入简单方便，人机界面友好。
　　（4）采用交流采样，简化装置结构，提高装置性能和可靠性。
　　（5）具有完善统计功能，如能统计分接开关和电容器动作次数以及母线电压合格率等。
　　（6）具有各种完善的打印功能，监控装置运行状态。
（7）具有较强的故障自诊断、自恢复功能。
　　（8）具有较强的通讯接口和通讯能力，能简单方便地与变电站综合自动化系统，“三遥”系统进行通讯，实现远方修改定值和控制操作等功能。
　　（9）引入先进的无功补偿装置，利用电力电子装置替现有的触点式开关，可以提高装置的开关投切频率和可靠性，减少变电站中的事故隐患。
　　（10）通用性强，能适应不同电压等级的站点和多种复杂接线方式和投退组合的运行要求。
　　以上是现代先进实用VQC产品的功能特点及发展趋向。对专用型产品而言，在硬件结构上还存在集中式和分布式两种模式，和后者相比，前者成本相对较低，场地占用少，但安装、扩展等使用灵活性差些，同时维护更新相对复杂。
　　到目前为止，各地对VQC装置功能的要求和使用只考虑满足所在安装站内的电压无功控制目的，而且只能实现调控变压器某一侧的母线电压，同时兼顾另一侧母线电压水平的电压调控方式（但难以很好地兼顾），并且运行VQC装置的各站点的电压无功控制调节是相互独立的；如要实现对变压器各侧电压无功的调控，则现有VQC装置的控制原理及功能必须作出较大修改，例如除本站点控制条件更为复杂之外，还须考虑对各站点进行联网统调等措施；此外，要实现这些功能还须要进一步完善电网电压无功的调控手段，如配备足够、可调的无功电源（分组合理的电容器组和电抗器组以及可调控无功出力的火力及水力机组等），所以电网各级的总体电压无功综合优化控制的实现应该是进一步的目标，而在此之前还要花相当的时间去做大量的准备工作。
3　结论和建议
讨论了现有VQC在运行中存在的一些问题，其中在硬件、功能和管理方面都还需要改善，但是电网综合无功控制式电网发展和运行的需要，在变电站，尤其是无人值守的变电站中，运行VQC装置是必要而可行的。由于应用经验和技术的积累以及VQC产品本身的改善，能使VQC对保证电压质量、优化电网无功潮流和电网经济运行等方面发挥较大的作用。同时，为了进一步做好电压无功综合控制工作，还要加强VQC产品应用的管理和技术监督指导工作，督促RTU或综合自动化系统供应商重视VQC功能扩张，在有条件的情况下，鼓励使用RTU或综合自动化系统实现VQC功能，以提高系统设备利用率、降低设备故障率，减少管理环节和设备维护，节约资源，提高效率，为将来实现总体电压无功综合优化控制打下基础。参考文献
［1］　夏文雄，刘勇，赵鸿．配电网电压控制方案的探讨［J］．广东电力，2002年8月，Vol．15，No．4，pp：23～25．
［2］　严浩军．变电站电压无功综合自动控制问题探讨［J］．电网技术，2000年7月，Vol，24，No．7，pp：41～43．
［3］　赵登福，司吉吉，杨靖等．新型变电站电压无功综合控制装置的研制［J］．电网技术，2000年6月，Vol．24，No．6，pp：14～17．
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