电压是电能质量的重要指标，电能质量直接影响电网稳定及电力设备安全和电网经济运行，对保证用户安全生产、产品质量、经济效益以及电器设备的安全与寿命有重要影响。随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，用户对电能质量也提出了更高的要求。运行人员手动调节电压的方式已越来越不能适应电网的发展，灵活多变的电力系统运行方式，迫切需要有效的在线动、暂态稳定分析工具，以使运行人员可以在线跟踪不断变化的系统工况，实时掌握系统动态。无功电压自动控制系统已成为改善电能质量和提高劳动生产率不可缺少的手段。


单县供电公司与东方电子公司合作开发的无功电压监控系统'>监控系统于2000年4月在单县供电公司投入运行，2001年2月通过省级鉴定。经过两年多的运行，已先后有6座无人值班变电所投入闭环运行，15座变电所实施开环监视。模块运行至今十分稳定，给我公司电压管理带来了极大的方便，不但大大减轻了集控人员的工作量，还为提高我公司电压合格率提供了十分有效的手段，产生了极好的经济效益。而无功电压监控系统'>监控系统的设计，其软件由运行程序和数据表编辑器组成。运行程序主要由下面模块组成。


实时数据接收及处理模块：定时更新实时数据，并生成监控点，对数据进行处理、重组和检查。显示模块：定时更新显示内容，处理用户输入。检测模块：进行越限检查，并生成控制方案，进行方案等待处理计时。方案处理模块：找出等待时间最长的方案进行处理。四模块实时独立运行，通过公用数据区通信交互。另外，还有数据编辑输入模块，小监控窗口模块等。


1无功电压监控系统'>监控系统简介及具体实现


无功电压监控系统'>监控系统运行于主站，可方便的添加要监视的分站，监视分站个数没有限制。简单说来，该系统实现了电网、厂站、监控点三级方案的统一协调处理，可以根据设备的检修、保护、延时、调节次数等限制因素决定设备是否可用；实现了数字滤波，可有效的减少和避免因数据扰动导致的方案误报，可自动记录电容器投切、变压器分接头调整后电压、无功的变化量，为控制提供参考和依据，并根据实时数据判断变压器是否并列运行，实现了并列运行变压器的统一调节和电容器循环投切，有效地延长了电容器使用寿命。它还具有统计报表功能，可给出电容器投切、变压器分接头升降的日、月报表，并具有事项记录功能，能明确分人员直接操作、开环操作和闭环操作的结果。


控制的基本原则：在确保电压合格的前提下尽量补偿无功，使网损降到最小。


控制的目标：控制变电所主变供电侧母线电压和变电所功率因数在规定范围之内。


控制手段：采用遥控手段调整变电所主变分接头位置和投切并联补偿电容器。


闭锁的条件：主要的闭锁条件有主变保护动作，电容器保护动作，TV断线，系统电压异常，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。


控制策略是无功电压监控系统'>监控系统调节的基本准则，合理的控制策略是无功电压监控系统'>监控系统实际投运的基本要求之一。面对灵活多变的电网接线，我们采用的控制方案形成过程如下：获取实时数据——遥信点状态赋值——厂站状态赋值——搜索当前监控点——搜索本监控点电容器——计算本监控点电压、功率因数(即电压无功运行状态)——分区，搜索当前控制规则，形成控制方案——处理方案。这种获取途径的优点有：


厂站连接关系描述定义在数据库中，可适应各种接线方式：从原则上讲，只要人工可以控制，就可以实现计算机控制。


根据定义，可区分合理与非合理运行状态；当出现不认识的状态时，可提出询问并记录可疑状态，这对隔离开关遥信状态的不可靠性是有力的检验。单县供电公司的无功电压监控系统'>监控系统采用分区控制的原则，判断步骤如下：


以电压V做y轴，以无功Q做x轴，构成V-Q运行平面；按照母线电压分时段考核上下限和功率因数上下限(根据有功转化为对应无功上下限后使用)将V-Q平面分为不同的区域；建立规则表，每个分区对应一条控制规则，每条规则最多可由第一至第四种控制手段组成，程序从一到四顺序检索控制手段，判断该手段当前是否可执行，如找到可执行手段，将终止搜索，形成控制方案，找不到可执行手段则放弃。


2无功电压监控系统'>监控系统的运行分析与改进


在运行实践中不断改进，是系统逐步成熟的关键。经过几年的运行及维护实践，我们针对该模块在运行中提出的新要求。在功能上进行了不少技术改进，主要有以下几点。


调压方案的改进。根据我局的实际情况，我们提出了具有我公司特色的全网综合调压方案，分电压等级从高压向低压逐步调节，避免高、低压各自为战，使全网电压调节科学化，解决了主变压器低压分接头动作频繁的问题。


全网不同时段采用相同控制规则。无功电压监控系统'>监控系统运行初期，我们对不同时段采用不同的控制规则，运行了一段时间后，经过综合分析，我们将各时段控制规则重新考虑，认为各时段可以采用相同的控制规则，对于不同时段的特殊要求，完全可以通过调整各时段功率因数的上下限，控制电压无功运行的分区来实现。经过大量的整改工作，我们实现了全网不同时段、不同厂站共用一个无功电压分区控制规则表，简化了控制规则，达到快速有效监控。


增加防滑档处理。我们在使用中发现，该模块在SCADA系统电压值采集不正确的情况下会造成调压不正常。如：我局110kV北辰变采用分散装置，如果电压采集测控单元走死时，会造成主站电压不刷新。如果不刷新的电压刚好越限，模块依据该错误信息调节分接头，理论上有滑档的可能。为此，要在调压后对电压有无合理变化进行分析，当发现SCADA遥测不正常时，应立即停止调压。


增加控制规则“降后投”“升后切”。当监控点运行在9区，功率因数越下限，电压虽然现在没有越限，但一投电容器电压就会越上限，我们采用“降后投”，先降变压器分接头，再投电容器，先降电压，再升功率因数，使监控点运动轨迹以斜线直接进入合格区。当运行在10、11分区时，我们则采用“升后切”，同样的原理，目的就是要以最快的速度使电压、功率因数处于合格范围。


时段的平稳过渡。为避免时段过渡时操作过于频繁，我们采用在过渡时段之间加延时的办法，如功率因数从0.95过渡到0.9，提前20min开始时段的过渡，将0.05均分到20min，实现了不同时段的平稳过渡。


增加演示版本。无功电压控制模块最终输出是以遥控操作来实施电网无功电压的控制。我公司无人值班执行机构设在集控中心，该模块在集控中心工作站上实施具体的方案控制操作。作为对全网经济运行的一种分析手段，调度台上也要运行本模块。由于调度台与集控中心职能不同，我们采用初始化文件修改参数的方法，可以十分方便地将运行在工作站上的模块预先定义为演示版，供调度台使用，从而更有效地保障了系统安全。


增加工作站站点选择显示功能。由于调度台、集控中心等单位职责范围不同，监控、管辖的变电所数量各不相同，过去需要各自形成一套数据库进行维护。我们将数据库统一，增加厂站显示选择功能，仍在初始化文件中预先定义，大大减轻了维护量，同时也使模块的灵活性大大增强。


远程维护。由于集控中心机房较远，不便于系统数据库的维护，我们利用ODBC数据源功能进行数据库的远程维护，这样也实现了主辅模块的双机热备用。


投入运行。无功电压监控系统'>监控系统支持退出、开环、闭环三种控制方式。我们采取循序渐进的方法，第一阶段：先全网开环运行，我们注意观察监控点分析是否合理，数据采集是否正确，根据控制规则、设备运行状况，综合判断方案的合理性，及时调整了规则和定值。第二阶段：在考虑系统安全的前提下，为慎重起见，我们将运行情况稳定、良好，量测值准确性高的菜园变、北辰变，率先投入闭环运行。随着经验的不断积累，我们又先后将李田楼变、帅楼变、舜师变等四个变电所投入闭环运行。实践证明，该系统工作稳定、可靠，已成为正常生产中不可缺少的技术手段。


3结束语


电网调度自动化系统应用软件无功电压监控模块在我公司成功应用，现已有6个无人值班变电所采用无需人为干涉的闭环运行方式，该系统使得无功电压监控模块调节电压的快速正确反应在保证我公司的电力自动化系统的安全稳定运行中，发挥了巨大的作用。该系统拓展了SCADA系统的功能，实现了在主站端对母线电压和主变无功的自动控制，相比单个变电所的电压自动调节装置，具有投资小、效益高的优点，适应电网自动化发展的趋势。随着SCADA系统日渐完善成熟，遥测数据的准确性不断提高，遥控装置可靠性的不断增强，本系统必将发挥出越来越大的作用。