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作者：谢瑶
随着我国电力工的迅猛壮年夜，电网慢慢扩张，电力负荷增加很快，电压品级越来越高，电网、发电厂和单机容也越来越年夜，电网笼盖的地舆面积在不竭扩年夜。可是，由于地舆情况、燃料运输、水资本及经济成长规模等诸多身分的影响，致使电源(发电厂)散布不平衡，要保证系统的稳定和良的电能，就必需解决远距离输电、电压调理及无功抵偿等问题。
电压是电能的重要指标，电压对电网稳定及电力装备平安运行、线路损失、工农平安生产、产物、用电单耗和人平易近生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压的一个重要身分，电压与无功是密不成分的，可以说，电压问题本上就是无功问题。解决好无功抵偿问题，具有十分重要的意义。
今朝，许多地方电力系统的无功抵偿和电压调理依然采用传统的调理方式，有载调压变压器、静电电容器等只能手动调理和投切,不能实现实时电压调理或无功抵偿。是以，实现实时无功抵偿以保证电力系统电压的接连稳定性，是本文研究和探讨的主要标的目的。
1相关理论
1.1无功功率平衡
欲维持电力系统电压的稳定性，应使电力系统中的无功功率连结平衡，即系统中的无功电源可发出的无功功率应年夜于或等于负荷所需的无功功率和网络中的无功消耗。系统中无功功率的平衡关系式以下：
Qgc-Qld-Ql=Qr
式中Qgc——电源发出的无功功率之和;
Qld——无功负荷之和;
Ql——网络中的无功消耗之和;
Qr——系统可提供的备用无功功率。
Qr>0，暗示系统中无功功率可以平衡而且有适当的备用；Qr<0，暗示系统中无功功率不足，此时，为保证系统的运行电压水平，就应斟酌加设无功抵偿装配。
Qgc包括全数发机电发出的无功功率Qg和各类无功抵偿装配提供的无功功率Qc，即
Qgc=Qg＋Qc
1.1.1抵偿容不足时的无功功率平衡
进行系统无功功率平衡的条件是连结系统的电压水平允常，否则，系统的电压就得不到保证。在图1所示的系统无功功率负荷的静态电压特征曲线中，在正常情况下，系统无功功率电源所提供的无功功率Qgcn，由无功功率平衡的条件Qgcn-Qld-Ql=0决议的电压为Un，设此电压对应于系统正常的电压水平。但假设系统无功功率电源提供的无功功率仅为Qgc(Qgc<QGCN)，此时虽然系统中的无功功率也能平衡，但平衡条件所决议的电压水平为U，而U显然低于UN。在这类情况下，虽然可以接纳某些措施，如改变某台变压器的变比来提高局部地域的电压水平，但整个系统的无功功率依然不足，系统的电压得不到周全改善。这类平衡是系统无功功率不足时到达的平衡，是由于系统的电压水平下降，无功功率负荷自己具有的电压调理效应，使全系统的无功功率需求有所下降而到达的。
1.1.2系统无功功率电源充沛时的无功功率平衡
在正常情况下(系统电压为额定电压)，如图2所示，系统无功电源Q同电压U的关系为曲线1，负荷的无功电压特征为曲线2，两者的交点a肯定了负荷节点的电压Ua。
当负荷增加时，如曲线2所示，假设系统的无功电源没有响应增加，电源的无功特征依然是曲线1，这时候曲线1和曲线2的交点a＇就代表了新的无功功率平衡点，并由此决议了负荷点的电压为Ua′，显然Ua′<UA,说明负荷增加后，系统的无功功率电源已不能知足在电压UA下的无功平衡，只能下降电压运行，以取得较低电压下的无功功率平衡；但假设系统无功电源比力充沛，经由过程抵偿，电源的无功特征将上移到曲线1′的位置，从而使曲线1′与2′的交点C所肯定的负荷节点电压到达或接近原来的数值UA。因而可知，若系统的无功功率电源比力充沛，系统就能具有较高的运行电压水平;反之，系统的无功功率电源不足，则反映为系统运行电压水平偏低。是以，应当力图实现在额定电压下的系统无功功率平衡，凭据这个要求来装设需要的无功功率抵偿装配。
1.2无功抵偿原则
国家《电力系统电压和无功电力技术导则》划定，无功抵偿与电压调理应以下列原则进行。
a.整体平衡与局部平衡相连系；
b.电力抵偿与用户抵偿相连系；
c.涣散抵偿与集中抵偿相连系；
d.降损与调压相连系，以降损为主。
无功抵偿应尽分层(按电压品级)和分区(按地域)抵偿，就地平衡，避免无功电力远程输送与越级传输。
2实行实时无功抵偿和电压调理
为了实行实时无功抵偿，化无功潮水散布，提出一种全网无功抵偿和电压化实时控制方式，以实现从离线处置转化为实时处置，提高全网各节点电压及格率，削减网损，取得较好的经济性。
2.1控制无功抵偿和电压化的划定规矩
以全网网损尽小、各节点电压及格为方针，以调剂中心为控制中心，以各变电站的有载调压变压器分接头调理与电容器投切为控制手段。
2.2控制流程
首先从调剂自动化系统收集数据，送进电压分析模块和无功分析模块进行综合分析，形成变电所主变分接头调理指令、变电所电容器投切指令，由调剂中心、集控中心、配调中心控制系统执行，轮回往复。无功电压实时控制流程见图3。
<!--插进图片3-->
2.3无功抵偿与电压化的控制原理
电力系统电压无功限值区间的划分(动态9区图)见图4。凭据该图在各区内，以的控制顺序和电压无功装备组合使运行点进进无功、电压均知足要求的第9区。
电压控制依照逆调压原则，当电压变化超越电压曲线的答理误差范围(U上—U下)或超越无功功率答理误差范围(Q上—Q下)时，凭据整定的偏移发出电容器投切指令或变压器分接头调整指令，从而到达调整电压和无功潮水的目的。
其中，U上、U下划分为电压约束上、下限，Q上、Q下划分为无功约束上、下限，各区动作方案以下。
1区：电压超下限，无功超上限。设定电容器投进容，并发出电容器投进指令，当电容器全数投进后，电压仍低于U下时，发出变压器分接头升压调理指令。
2区：电压及格，无功超上限。发出电容器投进指令，当电容器全数投进后运行点仍在该区，则维持运行点。
3区：电压超上限，无功超上限。发出变压器分接头降压调理指令；当有载调压已处于下限时，再发出上一级变压器分接头调理指令。
4区：电压超上限，无功及格。动作方案同3区。
5区：电压超上限，无功超下限。发出电容器切除指令，当电容器全数切除后，电压仍高于U上时，再发出变压器分接头降压调理指令。
6区：电压及格，无功超下限。发出电容器切除指令，当电容器全数切除后，运行点仍在该区，则维持该运行点。
7区：电压超下限，无功超下限。发出变压器分接头升压调理指令，当有载调压已处于上限时，再发出电容器投进指令。
8区：电压超下限，无功及格。动作方案同7区。
9区：电压、无功均及格。维持该运行点，不发调整指令。
3运用分析
某区域电网接线示意图见图5。
以#6变电站为例，假设其运行于1区，即10kV母线电压低于其电压曲线下限，同时变压器高压侧所受无功功率潮水高于其整定上限，那末，控制系统会凭据收集到的实时数据，进步前辈进电容器调理法式，计较肯定应投进的电容器容，条件是电容器投进后，10kV侧不得向35kV侧反送无功或不得超越无功受电的整定下限。假设电容器全数投进后，依然不能知足要求，系统会进进变压器分接头计较法式，并凭据计较成效，发出变压器分接头调理指令，强行提凹凸压侧母线电压，使其到达或高于电压曲线下限，但此时变电站无功负荷潮水纷歧定知足整定要求，可以凭据对负荷的猜想，增加电容器的装设容。
若运行于2区，即10kV母线电压到达或高于其电压曲线下限，同时变压器高压侧所受无功功率潮水高于其整定上限，则控制系统只进进电容器调理法式，发出电容器投进指令，抵偿无功，减小变电站无功受电。若电容器全数投进后，仍不能使无功潮水知足要求，由于电压在及格范围内，控制法式不再进进变压器分接头调理法式，使其维持在该运行状态下。对于电容器装设容不足的问题，也能够经由过程增加电容器的装设容来知足需要。
在3区运行时，由于电压跨越上限，但无功受电也较多，跨越上限，这主要由变压器变比不合适引发，控制系统会以此条件做出判定。首先发出变压器分接头调理指令进行降压，若分接档位调至下限时，电压仍跨越上限，此时应调理上一级变压器(4)分接头下降电压。不切除电容器是由于切除后，无功受电会进一步加年夜，不合适网损尽小的原则。此外，可接纳调整负荷结构，平衡无功负荷的措施，不使其过于集中。
在4区运行时，步与3区调整原则一致，第二步控制系统在保证无功及格的条件下，切除部门电容器，削减其对电压的抬升作用。
5～8区与1～4区相对应，控制系统会发出相反的调理指令，不再叙述。
4运行效果
4.1下降线损
运用前后3个月的网损统计数据比力如表1所示。运用实时无功抵偿与电压控制系统后，1～3月的节电划分为300、349、420MW·h，降损节电效果较着。
4.2提高了电压及格率
系统运用前后的电压及格率比力见表2。可以看出，各点电压及格率均获得了提高。
4.3改善了装备运行状态
由于实施全网实时无功抵偿和电压调理，变电所电容器平均天天投切次数由之前的3次增加到9次，主变分接头开关调理次数由之前的10次/(台·d)，下降到现在的5次/(台·d)；同时，高压侧功率因数由0.89提高到0.96。
5结论
依照上述方案实施无功抵偿和电压调理，使无功功率获得了自动实时抵偿，实现从离线处置到实时处置,从就地平衡到全网平衡,从零丁控制到集中控制，避免了人工监视、手动投切的各类弊端，如响应慢、误操作、工作年夜等，电压水平的及格性和稳定性获得了显著提高，整个电网的网损降到了尽低的水平。运行实例讲明，该系统方案在电力系统具有秀的运用前景。
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