浅谈电压无功综合控制

【摘要】本文对配电网中无功补偿并联电容器组投切时间进行理论分析，在理论分析的基础上，采用后台计算机的监控系统中实现的电压无功综合控制方法，分析了无功控制（VQC）原理，给出了相应的调节策略，从而减少了电容器组投切时所引起的涌流和过电压，延长了电容器组的寿命，保证了变电站用户端的电压接近额定值，对提高全网电压质量有着现实重要意义。

【关键词】低压无功补偿装置，电容器组，投切，电压无功控制，变电站自动化

1.低压无功补偿装置简介

低压无功补偿装置是一种由单片机控制，实时监测电力系统无功功率和电压并跟踪系统无功功率的大小，采用无触点大容量半导体器件投切并联电容器组的无功功率补偿装置，它主要由控制器、晶闸管、触发电路、自愈式低压并联电容器及附件组成。该装置很好的解决了机械触点式补偿投切装置的冲击电流大，而引起的过电流、过电压等易损等弊病。该装置因响应快、动态性能好，所以能够实现对快速变化的无功进行跟踪补偿。该装置具备完善的显示控制保护功能。根据需要可显示功率因数、系统电压、负载电流、无功功率等值。并可实时在线设置各种参数。具有过压、自动切除、延时值可调功能。

2. 电容器组投切的理论分析

电容器无功补偿装置大都采用机械式交流接触器，并沿用至今。但由于接触器三相触头不能分别操作，无法选择最合适的相位投入，导致电容器两端电压突变而产生很大的冲击电流，限制了一次投入的电容值，不得不分几次投入。采用过零投入电容器组，能大大降低涌流和过电压，提高补偿的准确性和快速性。

3. 变电站电压无功控制

在以上的理论基础上，自行开发的变电站实时数据库管理系统的基础上，提出了一种新的电压无功控制（VQC）调节方法，并已在当地计算机后台监控系统中实现。变电站采用改变分接头档位和投切电容器组来改变本站点的电压和无功。

以一台变压器为例来分析各种情况下的电压与无功调节方式。电压（U）取值于主变的低压侧对应的母线电压，无功（Q）取值于主变的低压侧无功。

调节原理在传统九区域图的基础上进行了改进，见图1.其主要的改进是在1、3、5、7区域。

如果运行点在图1所示的A点，按照控制策略，应先降档位。但若A点的无功与QMIN比较接近，降档位后，则运行点有可能进入7区。这样，在运行点进入7区后，如果没有电容器组可切，根据控制策略，又要升档位。这样，运行就有可能回到5区中的A点附近，这样，装置或程序就有可能不停的发出降档位升档位降档位升档位…的操作指令，使运行点不停地在5区和7区之间震荡，造成严重后果。另外，与A点类似的运行点还有B、C、D等。

为了避免上述情况的发生，对九区域图进行了更细致的划分，将1区中靠近QMAX 、3区中靠近UMAX 、5区中靠近QMIN 、7区中靠近UMIN的运行点划分出来，分别作为一个单独的区域进行控制。

其中：U+：分接头档位下调一档或投电容器引起的电压变化量中最大的一个；U-：分接头档位上调一档或切电容器引起的电压变化量中最大的一个；Q+：分接头档位下调一档或投电容器引起的无功变化量中最大的一个；Q-：分接头档位上调一档或切电容器引起的无功变化量中最大的一个。

按照下面的控制策略进行控制：

0区：若电压小于（上限+下限）/2，且无功大于（上限+下限）/2，投电容。1区：升档位；若在最低档，则切电容器。2区：升档位；若在最高档，则切电容器。3区：投电容器；若无电容可投，则降档位。4区：投电容器；若无电容可投，则降档位。5区：降档位；若在最低档，则投电容器。6区：降档位；若在最低档，则投电容器。7区：切电容；若无电容可切，则升档位。8区：切电容；若无电容可切，则升档位。9区：降档位；若在最低档，则切电容。10区：升档位；若在最高档，则切电容。11区：不操作。12区：不操作。

而对于1区、10区、5区和9区，这几个区域的主要调节对象是主变分接头，而对在不同时段优先投切电容的重要意义有所忽视。就无功而言，在不同的时段尙有不同的要求。

峰时段功率因数越高越好，只要变电站不向系统倒送无功。谷时段由于电压、无功的变化特点，分两种情况考虑：⑴在峰时段转入谷后的某一时段Tg ≤t≤Tq （如22：00

4.VQC的功能及实现

电压无功综合自动控制部分作为实时库运行程序的一个后台程序，与实时库同时运行。这部分程序结合Visual++5.0的特点，用面向对象的编程思维在实时库运行程序中作为一个子线程运行。根据运行方式和运行状态自动按照控制规律对系统进行控制。并在实时库系统的人机交互画面中实时的显示数据信息，包括：各母线电压，主变无功功率，主变开关的状态，母联开关的状态，主变分接头位置信息，电容的投切情况等。以上全部内容都集中在一个画面中显示出来。

5.结束语

在当地后台机的实时数据库系统上实现VQC综合控制具有信息共享且全面、功能完善、适应性强、实时性好等特点。在已实现常规“遥测、遥信、遥控、遥调”功能的变电站中，通过变电站的远方数据采集设备RTU与当地后台计算机通信的方式，在后台机上实现电压无功自动调节（VQC）将有广阔的应用前景。