關於變電站無功補償控製與電壓調節的分析
科技專論
作者：程愛莉
【摘要】目前電網建設正處於快速發展狀態，變電過程中應該如何進行電壓無功控製和電壓調節是一項重要的工作。因此，本文就變電站無功補償與電壓的綜合控製與調節進行了分析，主要從調節與控製的方式、原理、實現方法，並且分析了常用控製裝置（VQC）的不足，進而提出了改進方案。
【關鍵詞】變電站；無功補償；電壓調節；電容器
1、引言
為保證電力係統的安全，並且實現它的經濟運行，必須確保電壓質量。當下我國逐漸開始推動電力係統市場化，進行商業化運營，這對電壓質量也有了更高的要求。人們開始密切關注變電站的電壓調節和無功控製。保持電壓質量合格，降低網損需要對無功功率進行分層、分區、就地平衡，對無功設備進行科學調控，做好電網無功的優化。目前無功優化的途徑主要有兩種：一種是全網範圍內的無功優化，以開工時設備的網損值最小作為目標函數；另一種是變電站的電壓無功綜合控製（VQC），通過使用並聯的補償電容器和有載調壓變壓器，使得局部的電壓和無功補償可以自行調控。通過這種自動調節，使進線功率因數盡可能接近1，保證負荷側母線的電壓在規定範圍內。
從上世紀70年代，就開始了對VQC裝置的研究。現在國內外已經形成了一整套比較成熟的控製策略。近年來，高速通信技術、衛星同步授時技術和電力係統信號采集和處理技術都得到了飛速的發展，變電站電壓的控製有了無功補償控製的裝置提供技術支持，使得VQC具有很高的可靠性。
2、變電站無功控製與電壓調節的主要方式
2.1補償容量不足時的無功功率平衡
要想平衡電壓係統的質量和無功功率，必須以係統電壓維持在正常水平作為前提。正常情況下，電源的無功功率和有功功率都要從用電設備獲得。如果用電設備不能提供充足的無功效率，無法滿足用電設備的需求，那麼正常的電磁場就無法建立起來。這樣就會導致端電壓降低，用電設備無法在額定電壓下正常工作，導致電力係統無法正常運行。無功功率平衡可以很好地解決這一問題，當電力係統的電壓水平降低時，控製裝置會自動調節電壓，降低係統對無功功率的需求。這樣，在容量不足時，無功功率控製裝置會使無功功率達到一種平衡狀態[1] 。
2.2電源充足時的無功功率平衡
電力係統的電源與電壓水平密切相關。當無功功率電源不足時，相應的電壓水平也較低。相反，電源充足時，電壓水平就較高。因此，在電力係統的運行過程中，要使用電設備可以在額定電壓下維持無功功率平衡。在這個基礎上，安裝一定的補償裝置進行就地補償。如此一來，電壓的質量可以得到提高，線損也可以有所減少。然而實踐表明，隻單單使用無功補償控製來調節電壓，是無法很好地解決電壓質量問題的。因為隨著配變負荷的增大，電壓的波動也會變大。因此，大家普遍使用“九區圖”法。“九區圖”是一種控製算法，電壓和無功是控製變量，通過投切電容器和切換變壓器分接開關檔位，使無功Q和電壓U達到我們所需的值。它把自動調壓和自動跟蹤補償很好地配合在一起，使電壓的質量得到進一步的提高[2]。
3、變電站無功補償控製和調節電壓的原理及具體實現方法
3.1原理
從理論上來講，無功控製劃分可以根據電壓和無功劃分，也可以把電壓和無功的因素作為劃分依據。目前電力係統中普遍使用的是九區圖控製法。該方法通過對無功和電壓上下限的規定，將無功和電壓平麵分成了九個區域，因此稱為九區圖控製法。