對電壓／無功自動控制裝置的應(yīng)用技術(shù)的探討-科技論文

VQC裝置是以微處理器為核心組成的控制系統(tǒng)、軟件模塊組合的自動裝置，它能根據(jù)變電所各種運行方式，自適應(yīng)跟蹤系統(tǒng)，通過對有載調(diào)壓變壓器的分接頭切換及并聯(lián)電容器組的選擇投切，控制電源側(cè)無功功率和負荷側(cè)母線電壓，以保證供電電壓和功率因素始終在給定的合格范圍內(nèi)變動，提高供電質(zhì)量和系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行水平。
電壓/無功自動調(diào)節(jié)的技術(shù)問題主要有以下幾個：閉鎖問題；控制策略問題；人機界面問題。

一、閉鎖問題

閉鎖問題是指VQC裝置在檢測并判斷變電站或系統(tǒng)異常以及裝置本身出現(xiàn)異常等的情況下，能及時停止自動調(diào)節(jié)，它也是VQC裝置能否投運的最大問題。如果VQC裝置沒有完善的閉鎖系統(tǒng)或閉鎖速度達不到運行的技術(shù)要求，就會對變電站的安全運行帶來嚴(yán)重威脅。

VQC裝置的閉鎖功能必須達到以下幾個要求：l.閉鎖條件必須全面。一般來說，VQC應(yīng)考慮的主要閉鎖條件有：主變保護動作；電容器保護動作；PT斷線；系統(tǒng)電壓異常；主變并列運行時的錯檔；裝置故障；電容器開關(guān)或主變分接開關(guān)日動作次數(shù)達到最大值；目標(biāo)對象拒動；主變滑檔；遠動信號指令或手動閉鎖等。2.閉鎖限值設(shè)置必須合理。3.閉鎖速度應(yīng)足夠快。

二、控制策略問題

實際上變電站是電力系統(tǒng)的一個運行組成部分，其電壓水平和無功流動與系統(tǒng)是相互影響的，因此，在控制策略上VQC裝置必須滿足變電站調(diào)節(jié)電壓及平衡無功的要求，同時要服從系統(tǒng)運行的需要，執(zhí)行調(diào)度/控制中心通過遠動信號的指令，發(fā)出動作信號或者閉鎖信號。只有這樣，VQC裝置控制策略才能算是完整的。變電站站內(nèi)控制策略。一般來說，VQC裝置必須做到：控制主變低壓側(cè)電壓在規(guī)定范圍內(nèi)波動；對三繞組變壓器，應(yīng)兼顧中壓側(cè)母線電壓；控制高壓側(cè)功率因數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)；控制方式應(yīng)采用電壓限值和功率因數(shù)綜合控制，電壓、功率因數(shù)限值應(yīng)可選擇曲線方式和計算方式；能自動實現(xiàn)無功補償設(shè)備的輪流投、切，即選擇備用時間最長的無功補償設(shè)備優(yōu)先投入，選擇運行時間最長的無功補償設(shè)備退出；能適應(yīng)變電站各種不同的運行方式。電壓/無功控制邏輯基本上都采用分區(qū)控制。

無功補償與電壓優(yōu)化的控制原理。電力系統(tǒng)電壓無功限值區(qū)間的劃分(9宮圖)見下圖。根據(jù)該圖在各區(qū)內(nèi)，以最優(yōu)的控制順序和電壓無功設(shè)備組合使運行點進入無功、電壓均滿足要求的第9區(qū)。

電壓控制按照逆調(diào)壓原則，當(dāng)電壓變化超出電壓曲線的允許偏差范圍(U上U下)或超出無功功率允許偏差范圍(Q上Q下)時，根據(jù)整定的偏移量發(fā)出電容器投切指令或變壓器分接頭調(diào)整指令，從而達到調(diào)整電壓和無功潮流的目的。

其中，U上、U下分別為電壓約束上、下限，Q上、Q下分別為無功約束上、下限，各區(qū)動作方案如下：

1區(qū)：電壓超下限，無功超上限。設(shè)定電容器投入容量，并發(fā)出電容器投入指令，當(dāng)電容器全部投入后，電壓仍低于U下時，發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令。

2區(qū)：電壓合格，無功超上限。發(fā)出電容器投入指令，當(dāng)電容器全部投入后運行點仍在該區(qū)，則維持運行點。

3區(qū)：電壓超上限，無功超上限。發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令；當(dāng)有載調(diào)壓已處于下限時，再發(fā)出上一級變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令。

4區(qū)：電壓超上限，無功合格。動作方案同3區(qū)。

5區(qū)：電壓超上限，無功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當(dāng)電容器全部切除后，電壓仍高于U上時，再發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令。

6區(qū)：電壓合格，無功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當(dāng)電容器全部切除后，運行點仍在該區(qū)，則維持該運行點。

7區(qū)：電壓超下限，無功超下限。發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令，當(dāng)有載調(diào)壓已處于上限時，再發(fā)出電容器投入指令。

8區(qū)：電壓超下限，無功合格。動作方案同7區(qū)。

9區(qū)：電壓、無功均合格。維持該運行點，不發(fā)調(diào)整指令。

響應(yīng)調(diào)度/控制中心通過遠動信號發(fā)出的指令，閉鎖裝置并執(zhí)行超級控制指令。

應(yīng)當(dāng)注意，有時由于系統(tǒng)電壓過高或者過低，經(jīng)過上述調(diào)整后系統(tǒng)并不一定能進入規(guī)定區(qū)域運行，這時裝置應(yīng)自動閉鎖并向調(diào)度中心發(fā)出遠動信號，調(diào)度/控制中心可以通過調(diào)節(jié)臨近變電站或上級變電站潮流達到該變電站的控制目標(biāo)；另一方面，有時系統(tǒng)為了達到某種目標(biāo)，需要個別變電站在無功或電壓上做出某種限度的犧牲，或者，調(diào)度/控制中心為實現(xiàn)全區(qū)域潮流優(yōu)化，最大程度地降低網(wǎng)損，也可以對VQC做出越級控制的指令。這需要遠動上有較好的“四遙”手段。

三、VQC人機界面要求

VQC的人機界面對運行和管理人員都十分重要，VQC的人機界面不友好或不完善，則可能造成使用不方便或不當(dāng)。VQC人機界面應(yīng)滿足以下要求：

（一）參數(shù)設(shè)置方便，對用戶開放的參數(shù)要足夠充分和全面

有關(guān)部門對變電站電壓/無功的考核常常會有新的要求，有時甚至對峰谷時段的定義都會有變化。如果VQC參數(shù)不能方便設(shè)置，則會使廠方和用戶都感到麻煩。

（二）閉鎖條件應(yīng)能在人機界面中反映出來

VQC是一項涉及面頗廣的自動化裝置，變電站的許多異常和變化都會引起它的閉鎖。如果VQC的閉鎖情況和閉鎖原因不能在人機界面上反映出來，則會使用戶對它的閉鎖分析變得十分困難。

（三）VQC動作記錄應(yīng)全面

詳細的VQC動作記錄有利于VQC的運行和故障分析。因此VQC的人機界面應(yīng)能全面顯示其運行狀態(tài)和閉鎖情況，并能在線靈活整定有關(guān)參數(shù)。例如應(yīng)顯示：受控功率因數(shù)和母線電壓；各主變和電容器的運行狀態(tài)；變電站的運行方式（包括供電端各母線的運行方式）；主變運行方式（獨立運行還是分列運行）；主變和電容器的閉鎖情況；峰谷時段及相應(yīng)的電壓和功率因數(shù)限值；VQC的動作記錄等。隨著電壓/無功自動控制技術(shù)的不斷完善和深入應(yīng)用，在系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行、提高功率因素提高電能質(zhì)量中，電壓/無功自動控制裝置必將發(fā)揮其更大的作用。