基于VC++的变电站电压无功综合控制的软件设计

摘 要 文章从引起变电站电压无功不平衡的原因开始分析，分析了电压无功控制的原理，以及9区域控制方法的软件实现。软件采用Visual Studio 2012软件应用程序开发技术，自动判断电压无功参数落于哪一区间，并给出调控方法。

关键词 VC++；变电站；电压；无功；综合控制

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0055-02

近年来，我们对电网的输电能力、电能损耗以及正常稳定运行水平的要求越来越高，而我们发现，这些指标与系统中的电压和无功功率有很大的关系。保证电力企业和用户的总体运行技术指标和经济指标达到最佳的目的催生了如何对电压和无功功率进行综合调控的研究。

我们都知道，电力系统中，无功与电压，有功与频率是两组紧密联系的参数。从长期的运行经验中得知，造成系统电压下降的主要原因是系统的无功功率不足或无功功率分布不合理。因此，对变电站来说，主要的调节手段是调节有载调压变压器分接头位置升降电压和控制无功补偿电容器的投切调节无功分配。

然而，无功、电压两个参数，如果仅调节一个，对另一个参数是有影响的（见下文分析），而往往需要两个双参数同时调节，互相配合。这种同时对分接头开关和电容器的调节控制对手工操作的运行人员来说，是繁琐而困难的，操作的可靠性也难以保证，往往难以达到最优控制的效果。因此，采用软件控制，充分利用其强大的计算分析功能，实现变电站无功、电压智能控制，是有必要的。

1 电压、无功控制的原理

1.1 调控原理

普通的降压变电站的原理电路图如图1所示。

1.2 调节电压对无功功率的影响

当调节变压器分接头调节低压侧电压时，在改变了电压高低的同时对无功功率也有调节作用。图1中，不计变压器等值电阻和电容器的影响时，式（2）可表示为UH-UD=QL XT/UD，由此得：

由此可知，变压器向系统吸取的无功功率QL与电压的平方UD2成正比。变压器负荷为综合性负荷，由负荷的无功特性可知，QL在低压侧额定电压UDN附近斜率会更大。因此当改变k时，QL将随UD的降低而变小，即负荷向系统吸取的无功功率降低；同理，负荷向系统吸取的无功功率QL也随UD的调高而增加。

应当指出，系统无功不足时，不宜采用调节变压器分接头（即减小k）提高电压。由上分析可知，某地区电压由于k减小而电压升高，该区所需无功也增大，这就扩大了系统的无功功率缺额，从而整个系统的电压进一步降低，得不偿失。

1.3 投切电容器组对电压的影响

假设在变压器低压母线上投入电容器组补偿的无功功率为QC，则式（2）可改写为

ΔUQ=[（QL-QC） XT ]/UD （6）

可见投入电容器组后，ΔUQ（无功功率引起的电压损耗）变小，UD（变压器负荷侧的电压）升高。

应该指出，当系统处于小负荷或无负荷状态时，若不将电容器组及时切除，由（6）式可知，电压也将会严重升高，超过限定值。因此，在减负荷的同时应相应退出若干电容器组，以防止产生多余的有功损耗和出现过高的电压。

2 电压无功综合控制的实现方法

1）采用硬件装置。通过对变压器和补偿电容器数据的采样，经过一系列的运算自动调节电压和无功，以提高功率因数和保证较高的电压水平。该方法硬件独立，受其它设备干扰小，可靠性较高。但也因此不能与其它装置共享资源，无法达到最优控制。因此只适合在自动化水平不高的变电站内使用。通常称这种方法称为就地VQC调节方法。

2）采用软件VQC。它是在就地监控主机上利用已有的四遥信息，用软件模块控制方式来实现变电站电压和无功自动调节。用这种方法可以发展成为通过调度中心实施全系统电压无功的综合在线控制，可以找到维持系统电压、保证系统可靠运行的最优控制，可以在自动化水平较高的变电站中推广。

3 电压、无功综合控制的策略——九区控制策略

如图2，把无功功率总量Q分为上限区（cos）L（QH）、下限区（cos）H（QL）及正常区，把变压器低压侧电压UD分为高压区UH、低压区UL和正常区，将U-Q平面划分为9个区域。其中只有“9”区符合运行条件。当运行参数偏离“9”区时，控制器立即发出指令，使参数落回到“9”区。

8区：UD>UH，cos>（cos）H。先切补偿电容器，如电压仍高于上限，则再调节变压器分接头降压，满足电压水平要求。

7区：UD>UH，（cos）L

6区：UD>UH，cos

5区：UL

4区：UL

3区：UD（cos）H。优先调节变压器分接头升压。如功率因数仍高于上限，则切补偿电容器。

2区：UD

1区：UD

上面讲述的两种控制方式均可采用这种控制策略。

4 模拟软件设计

Microsoft Visual Studio是微软公司推出的最流行的Windows平台应用程序开发环境。其中MFC（Microsoft Foundation Classes）编程为用户提供了丰富的控件资源，基于对话框的设计可方便地模拟出本文讲述的过程，同时具备良好的可视化界面，因此本文采用这种方法。程序界面如下。

软件中，电压、无功允许范围可设定。电压测量值此处用于模拟，由用户输入，当用于采样输入时，即代表实测的电压与无功值。点击“GO！”按钮，即显示对应实测值得控制策略。

5 结束语

基于VC++的对话框编程简单方便，可以很好地反映出变电站综合无功控制的原理和策略。本文中设计的软件可以作为电压无功综合控制方法中的第二种方法：软件VQC法的简单模拟。

参考文献

[1]何仰赞，温增银.电力系统分析（下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]马石安，魏文平.Visual C++程序设计与应用教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

作者简介

毛川（1992-），浙江工业大学信息工程学院电气工程及其自动化专业在读学生。