摘 要：地區電網無功電壓優化集中自動控制系統以全網網損盡量小、各節點電壓合格率盡量高為，控制對象為各變電所有載調壓變壓器分接頭調節與電容器投切；借助調度自動化的SCADA功能，實現對全網無功電壓的優化和集中自動控制。應用表明該系統可有效地提高電網各節點的電壓合格率，減少網損，產生較好的效益
關鍵詞：無功功率 電壓；優化；集中控制
1.引言
電網的電壓和無功是緊密結合的兩個物理量，對電壓、無功實施控制，對于提高電能質量，使電網中的潮流分布更為合理，有效降低網損都具有重要意義，針對電網環節，調節變電站有載調壓變壓器分接頭和投切無功補償設備是對電壓無功進行控制的重要手段。
目前，單變電站的電壓無功控制技術逐漸成熟，已經逐步應用到實際電力系統中，但這種方式從技術應用到管理模式上都有所局限。由于其僅采集一個變電站的運行參數，未能實現對全網范圍內各變電站的電容器和有載調壓變壓器分接頭檔位進行綜合考慮協調控制，會出現局部優化而全網受影響的局面。因此，改進現有的調節方式，實現面向全網的電壓/無功優化和自動控制，不僅是提高電能質量滿足用戶需求的需要，還是電網安全、經濟、穩定運行的需要。
武威電網開發應用的無功電壓優化控制系統軟件就是以全網網損盡量小、各節點電壓合格為目標，以集控中心（調度中心、配調中心）為核心，以各變電站有載調壓變壓器分接檔位與電容器投切協調控制為手段的系統，它不僅克服了現有無功控制（VQC）裝置的不足，而且新系統人機界面直觀清晰，無需監控，節省投資，一個地（市）、縣調調度部門僅需一套軟件就可以實現本網范圍內所有變電站的無功電壓集中優化控制。
2.系統軟件的主要流程和功能
2.1主要流程
實現全網電壓合格、網損盡量小的綜合優化，對有載調壓變壓器分接檔位和和電容器投切的集中自動控制的核心是全網無功補償設備和調壓設備的狀態及電力網的運行參數的綜合協調，形成相關指令，由操作控制系統執行。圖
1為區域電網無功優化集中自動控制系統軟件流程圖，首先從調度自動化系統采集數據，送入電壓分析模塊和無功分析模塊進行綜合分析，形成變電站主變分接頭調節指令、變電所電容器投切指令、多主變經濟運行指令，交由調度中心、集控中心、配調中心控制系統執行，此后循環往復。2.2主要功能
實時檢測電網中的數據，可以在一面屏幕上檢測電網中的
10kV母線電壓、電流、無功、變壓器分接頭位置及電容器開關狀態等信息。 2.2.1電壓越限控制。 當10 kV母線電壓越限時，系統發出相應的調節分接頭或投切電容器的指令，并自動執行操作指令。
2.2.2無功潮流不合理控制。當電網無功潮流的流向不合理時，系統發出投切相關電容器的指令，并自動執行操作指令。
2.2.3集中自動控制。無需人員干預，滿足無人值守的要求，實現“四遙”功能。
2.2.4主變壓器經濟運行。電網處于低谷負荷運行時，對各變電所2臺或多臺主變壓器提出經濟運行的模式，由值班人員決定是否執行操作指令。
2.2.5逆調壓。實現電壓合格范圍內，高峰負荷時電壓偏上限運行，低谷負荷時電壓偏下限運行。
安全閉鎖 在遇到主變壓器分接頭開關、電容器開關、通信線路及系統中出現各種異常狀態不允許執行操作指令時，該系統能可靠閉鎖，防止誤動。
2.2.6聲音報告系統中任何一項操作成功與否，均有語音報告，以提示或通知值班人員掌握某一變電所主變壓器分接頭調節、電容器投切動作情況。
2.2.7記錄打印程序在每一次操作命令發出后，都有控制操作的記錄，保存分析．自動統計每月、每日各變電所主變分接頭、電容器投切次數。這些記錄可以在屏幕模擬顯示，也可以打印存檔管理。
3.運行效果
本系統自2007初開始年在甘肅武威供電公司發放集控中心投運，運行穩定、動作可靠，取得了很好的效果，獲得甘肅省電力公司科技進步一等獎。系統應用后對降低線損、提高電壓合格率、改善設備運行狀態等方面取得了良好的效果
3.1降低線損
應用前后2個月的網損統計數據比較如表1所示。應用實時無功補償與電壓控制系統后，2個月的節電量分別為90、113萬kW·h，降損節電效果明顯。
表1.2個月的網損統計數據比較
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2月 |
3月 |
|
供電量
（萬kw.h） |
網損
（萬kw.h） |
網損率/% |
供電量
（萬kw.h） |
網損
（萬kw.h） |
網損率% |
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2007年
2008年 |
21032
22618 |
351.9
288.1 |
1.673
1.274
|
22431
23075 |
381
279 |
1.70
1.21 |
3.2提高電壓合格率
在未進行無功優化自動控制以前，人工調節電壓往往不及時，特別是中午高峰時間段經常來不及調節，在無功優化系統自動控制以后，通過預先設置好的電壓上下限，在電壓越限以后，系統會自動進行調節，使電壓處于合格區間，從而提高電壓合格率。不同年月的電壓格率見表
2。110kV城西變投入自動控制調節之后，10kV母線電壓合格率有了很大提高。
表2 .不同年月的電壓格率
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2007年2月 |
2008年2月 |
提高百分點 |
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10kV一段電壓合格率
10kV二段電壓合格率 |
94.68%
95.19 |
99.45%
99.82 |
5.17
4.63 |
3.3設備運行狀態改善
由于實施全網無功補償容量調節和電壓調節，變電所10 kV 電容器每臺每天投切次數由以前的平均4次增加到現在的平均7次；主變壓器分接開關調節次數由以前的每臺每天平均9次，降低到目前的每臺每天平均5次，改善了設備運行狀態，提高了地區受電力率。
4.結語
本文開發的系統軟件，對無功電壓優化與控制實現了從離線處理到實時處理、從就地平衡到全網平衡、從單獨控制到集中控制的創新。優化過程不再依賴于無功潮流計算，控制過程無需增加任何硬件設備，使系統軟件具有實用性和可靠性。運行實例說明了該系統軟件在電力系統中具有良好的應用前景。
參考文獻
1 程浩忠，吳浩著 電力系統無功及電壓穩定性. 北京：中國電力出版社，2003
2 李國柱.地區電網多變電站無功協調控制系統結構和策略研究 河海大學碩士學位論文.
3韓禎祥. 電力系統分析 浙江：浙江大學出版社， 1997
