隨著(zhù)我國電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴張，電力負荷增長(cháng)很快，電壓等級越來(lái)越高，電網(wǎng)、發(fā)電廠(chǎng)以及單機容量也越來(lái)越大，電網(wǎng)覆蓋的地理面積在不斷擴大。但是，由于地理環(huán)境、燃料運輸、水資源及經(jīng)濟發(fā)展規模等諸多因素的影響，致使電源(發(fā)電廠(chǎng))分布不均衡，要保證系統的穩定和優(yōu)良的電能質(zhì)量，就必須解決遠距離輸電、電壓調節及無(wú)功補償等問(wèn)題。

電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩定及電力設備安全運行、線(xiàn)路損失、工農業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無(wú)功電力是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素，電壓質(zhì)量與無(wú)功是密不可分的，可以說(shuō)，電壓?jiǎn)?wèn)題本質(zhì)上就是無(wú)功問(wèn)題。解決好無(wú)功補償問(wèn)題，具有十分重要的意義摘自:工變電器。

目前，許多地方電力系統的無(wú)功補償和電壓調節依然采用傳統的調節方式，有載調壓變壓器、靜電電容器等只能手動(dòng)調節和投切,不能實(shí)現實(shí)時(shí)電壓調節或無(wú)功補償。因此，實(shí)現實(shí)時(shí)無(wú)功補償以保證電力系統電壓的連續穩定性，是本文研究和探討的主要方向。

1 相關(guān)理論

1.1 無(wú)功功率平衡

欲維持電力系統電壓的穩定性，應使電力系統中的無(wú)功功率保持平衡，即系統中的無(wú)功電源可發(fā)出的無(wú)功功率應大于或等于負荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)功損耗。系統中無(wú)功功率的平衡關(guān)系式如下：

Qgc-Qld-Ql =Qr

式中 Qgc——電源發(fā)出的無(wú)功功率之和;

Qld ——無(wú)功負荷之和;

Ql——網(wǎng)絡(luò )中的無(wú)功損耗之和;

Qr——系統可提供的備用無(wú)功功率。

Qr > 0，表示系統中無(wú)功功率可以平衡而且有適當的備用;Qr

Qgc包括全部發(fā)電機發(fā)出的無(wú)功功率Qg和各種無(wú)功補償裝置提供的無(wú)功功率Qc，即

Qgc=Qg+Qc

1.1.1 補償容量不足時(shí)的無(wú)功功率平衡

進(jìn)行系統無(wú)功功率平衡的前提是保持系統的電壓水平正常，否則，系統的電壓質(zhì)量就得不到保證。在圖1所示的系統無(wú)功功率負荷的靜態(tài)電壓特性曲線(xiàn)中，在正常情況下，系統無(wú)功功率電源所提供的無(wú)功功率Qgcn，由無(wú)功功率平衡的條件Qgcn-Qld-Ql=0決定的電壓為Un，設此電壓對應于系統正常的電壓水平。但假如系統無(wú)功功率電源提供的無(wú)功功率僅為Qgc(Qgc

1.1.2 系統無(wú)功功率電源充足時(shí)的無(wú)功功率平衡

在正常情況下(系統電壓為額定電壓)，如圖2所示，系統無(wú)功電源Q同電壓U的關(guān)系為曲線(xiàn)1，負荷的無(wú)功電壓特性為曲線(xiàn)2，兩者的交點(diǎn)a確定了負荷節點(diǎn)的電壓Ua。

當負荷增加時(shí)，如曲線(xiàn)2所示，如果系統的無(wú)功電源沒(méi)有相應增加，電源的無(wú)功特性仍然是曲線(xiàn)1，這時(shí)曲線(xiàn)1和曲線(xiàn)2的交點(diǎn)a'就代表了新的無(wú)功功率平衡點(diǎn)，并由此決定了負荷點(diǎn)的電壓為Ua′，顯然Ua′

1.2 無(wú)功補償原則

國家《電力系統電壓和無(wú)功電力技術(shù)導則》規定，無(wú)功補償與電壓調節應以下列原則進(jìn)行。

a.總體平衡與局部平衡相結合;

b.電力補償與用戶(hù)補償相結合;

c.分散補償與集中補償相結合;

d.降損與調壓相結合，以降損為主。

無(wú)功補償應盡量分層(按電壓等級)和分區(按地區)補償，就地平衡，避免無(wú)功電力長(cháng)途輸送與越級傳輸。

2 實(shí)行實(shí)時(shí)無(wú)功補償和電壓調節

為了實(shí)行實(shí)時(shí)無(wú)功補償，優(yōu)化無(wú)功潮流分布，提出一種全網(wǎng)無(wú)功補償和電壓優(yōu)化實(shí)時(shí)控制方法，以實(shí)現從離線(xiàn)處理轉化為實(shí)時(shí)處理，提高全網(wǎng)各節點(diǎn)電壓合格率，減少網(wǎng)損，取得較好的經(jīng)濟性。

2.1 控制無(wú)功補償和電壓優(yōu)化的規則

以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節點(diǎn)電壓合格為目標，以調度中心為控制中心，以各變電站的有載調壓變壓器分接頭調節與電容器投切為控制手段。

2.2 控制流程

首先從調度自動(dòng)化系統采集數據，送入電壓分析模塊和無(wú)功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電所主變分接頭調節指令、變電所電容器投切指令，由調度中心、集控中心、配調中心控制系統執行，循環(huán)往復。無(wú)功電壓實(shí)時(shí)控制流程見(jiàn)圖3。

2.3 無(wú)功補償與電壓優(yōu)化的控制原理

電力系統電壓無(wú)功限值區間的劃分(動(dòng)態(tài)9區圖)見(jiàn)圖4。根據該圖在各區內，以最優(yōu)的控制順序和電壓無(wú)功設備組合使運行點(diǎn)進(jìn)入無(wú)功、電壓均滿(mǎn)足要求的第9區。

電壓控制按照逆調壓原則，當電壓變化超出電壓曲線(xiàn)的允許偏差范圍(U上—U下)或超出無(wú)功功率允許偏差范圍(Q上—Q下)時(shí)，根據整定的偏移量發(fā)出電容器投切指令或變壓器分接頭調整指令，從而達到調整電壓和無(wú)功潮流的目的。

其中，U上、U下分別為電壓約束上、下限，Q上、Q下分別為無(wú)功約束上、下限，各區動(dòng)作方案如下。

1區：電壓超下限，無(wú)功超上限。設定電容器投入容量，并發(fā)出電容器投入指令，當電容器全部投入后，電壓仍低于U下時(shí)，發(fā)出變壓器分接頭升壓調節指令。

2區：電壓合格，無(wú)功超上限。發(fā)出電容器投入指令，當電容器全部投入后運行點(diǎn)仍在該區，則維持運行點(diǎn)。

3區：電壓超上限，無(wú)功超上限。發(fā)出變壓器分接頭降壓調節指令;當有載調壓已處于下限時(shí)，再發(fā)出上一級變壓器分接頭調節指令。

4區：電壓超上限，無(wú)功合格。動(dòng)作方案同3區。

5區：電壓超上限，無(wú)功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當電容器全部切除后，電壓仍高于U上時(shí)，再發(fā)出變壓器分接頭降壓調節指令。

6區：電壓合格，無(wú)功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當電容器全部切除后，運行點(diǎn)仍在該區，則維持該運行點(diǎn)。

7區：電壓超下限，無(wú)功超下限。發(fā)出變壓器分接頭升壓調節指令，當有載調壓已處于上限時(shí)，再發(fā)出電容器投入指令。

8區：電壓超下限，無(wú)功合格。動(dòng)作方案同7區。

9區：電壓、無(wú)功均合格。維持該運行點(diǎn)，不發(fā)調整指令。