变电站动态无功控制策略的浅探
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摘要：本文阐述了电压无功功率控制系统，并对江门地区的电压无功功率控制对策进行了探讨。
关键词：输配电网无功补偿 电容器组
引言
电力系统是一种特定的环境，在输配电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定的。无功功率是一种既不能作有功，又会在电网中引起损耗；既是电网中不能缺少的一种功率，又对电网具有严重的影响。因此，无功补偿已经成为电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和优化无功自动控制，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损，达到电网利用效率最大化。
2. 无功控制系统的优化设计
2.1 无功控制系统
当前，世界各地出现了不少的以电网为对象的电压无功自动控制系统AVC和以单个变电站为控制对象的控制电压和无功系统VQC。
电网电压无功自动控制AVC系统通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化控制，实现主变分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、发电机无功出力最优、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标,最终形成控制指令，通过调度自动化系统自动执行，实现了电压无功优化自动闭环控制。
控制电压和无功系统VQC是以变电站为单位的。近年来，变电站电压无功控制(VQC)装置在我国得到了广泛的应用。有的基于单片机设计，自采各种开关量和模拟量；有的基于高档工控机设计，借助扩展采集卡采集数据。另外，随着变电站自动化技术的大规模应用还出现了内嵌于当地监控系统的VQC软件，其计算所需要的数据完全取自于单个变电站，同样，它也只是对该站的主变和电容器组、电抗器组进行操作。
2.2 优化必要性
江门地区电网现有110kV及以上变电站140座，其中，500kV变电站3座，220kV变电站21座，110kV变电站116座，2010年地区电网最高负荷超过270万千瓦，电网的无功调节十分重要。因此，在500kV变电站配置了无功补偿的电容器组和电抗器组，在220kV和110kV变电站配置了无功补偿电容器组，并应用了AVC区域电压无功自动调节高级应用功能，这对提高电网的功率因素和提高电压合格率起到了巨大的作用。但是，目前几乎所有的变电站配置的电容器组和电抗器组都是固定的容量，当采用AVC功能投退电容器组和电抗器组时，常常会出现过补偿现象，这样容易造成频繁投退电容器组和电抗器组的情况，特别是变电站的负荷较轻时，这种情况更易发生，给电网的电压和功率因素带来很大的波动。
因此，本工程利用变电站无级调节的磁控电抗器，来协助电容器组补偿无功，当系统需要补偿无功时，投入电容器组，如果出现过补偿情况，则通过无级调节磁控电抗器来实现无功平衡，既提高了变电站的电压合格率和功率因素，又减少了主变档位调节次数和对电容器组的操作次数，从而延长设备寿命。
2.3 优化设计方案
本工程以江门供电局调度自动化主站为基础AVC功能，利用110kV棠下变电站已经安装了动态无功补偿DWKN-I系统，通过研究主站的AVC及变电站动态无功补偿DWKN-I系统对电网电压和无功的控制策略，找出实现AVC与动态无功补偿DWKN-I系统进行联动策略，使得主站的AVC投切电容器和调节变压器分接头功能与变电站的动态无功补偿DWKN-I系统具备调节变电站无功的功能相互配合，两者能进行信息交换共享，共同对电网进行控制，使整个电网运行在最优状态。
本工程的优化设计方案如下：
AVC同无功补偿装置分工
AVC功能由地调主站系统实现，负责对棠下站内的电容器组和主变进行控制。
站端DWKN-I系统负责棠下站内电抗器动态调节。
主站AVC要实现的功能
地调主站系统可按站人工投退AVC与DWKN-I联调功能，当不选择联调时，AVC按原策略运行。
AVC具有闭锁和解锁站端DWKN-I系统功能，当DWKN-I系统被闭锁时，电抗器吸收无功量应调到零。
当电抗器吸收的无功达到定值1（主站可设定）时，主站可闭锁电容器的投入；当电抗器吸收的无功达到定值2（主站可设定）时，如判断到有电容器组在运行，AVC将切除一组电容器组，以防止出现电容器和电抗器同时满载运行。
动态无功补偿DWKN-I系统
向地调主站上送电抗器动态无功实时值；
接收地调主站下发的投退、闭锁和解锁命令；
可设置无功目标值和电压上下限值，系统在电压上下限值范围内，电抗器朝无功目标值动态调节；当系统大于等于电压上限值时，电抗器应增大吸收无功，当系统小于等于电压下限值时，电抗器应减少。
系统联调
主站AVC不与DWKN-I进行直接通讯,所有需要实时通讯的遥测遥信量及控制命令均通过主站EMS系统和DWKN-I所在RTU完成。
在主站EMS和RTU发送表中添加的相关量，如：DWKN-I联调投退信号及遥控功能、DWKN-I闭锁状态信号及遥控功能、DWKN-I无功吸收遥测量。
每个DWKN-I均对应一个联调投退信号，该信号反映该DWKN-I与主站AVC的联调状态，为0时表示不与主站AVC联调，1表示与主站AVC联调。
联调投退状态由DWKN-I通过所在RTU以遥信的方式上送到主站EMS系统。一个RTU中可存在多个DWKN-I。
主站AVC通过对该信号进行手动遥控来实现对DWKN-I的投退。
主站AVC程序根据DWKN-I的投退信号的实时状态，对该厂站的策略算法进行相应的调整。
主站上参数设置与监视
主站AVC中增加一类特殊设备，DWKN-I设备，该设备与母线设备关联，一个厂站中可设置多个DWKN-I设备，一个母线上最多可设置一个DWKN-I设备，一个DWKN-I设备也只能关联到一个母线上。
每个DWKN-I需要提供一个无功吸收采集值 ，以遥测的方式上送到主站EMS系统。主站AVC将关联到该无功遥测量。
主站AVC对每个DWKN-I提供两个定值设置，主站AVC对每个设备关联的下一个无功吸收采集遥测实时值,根据事先设定好的定值和策略进行调节或者闭锁操作。
主站AVC对DWKN1的调控策略
当电抗器吸收的无功达到定值1（主站可设定），AVC系统闭锁相关电容器的投入。当无功监测量低于定值1时，AVC系统重新允许相关电容器的投入。相关电容器是指与DWKN-I有连接关系的电容器（包括同一母线上和通过母联联接的母线上的所有电容器）
当电抗器吸收的无功达到定值2（主站可设定）时，如判断到有相关的电容器组在运行，AVC切除掉一组电容器组。该策略优于正常的AVC调节策略。
如果站内DWKN-I处于未投运联调，该站AVC调节采用正常的调节策略对站内电压无功进行自动调节。
当站内DWKN-I处于联调投运状态时，主站AVC调节需要充分考虑DWKN-I联调对站内设备自动调节的影响。
DWKN-I闭锁解锁
对每个厂站中DWKN-I，RTU上传遥信中增加一个闭锁遥信，该遥信状态反应该站端DWKN-I的闭锁状态，1 表示已经闭锁,0 表示解锁状态。
当AVC正常运行时，如该站已经正常投运，而该站端DWKN-I处于闭锁状态，主动向站端发送解锁命令。当AVC正常运行时，如该站已经闭锁AVC调节，而该站端向DWKN-I处于未闭锁状态，主动向站端发送闭锁命令。
DWKN-I需要根据该遥信的实时状态，决定调节办法。
当主站AVC异常退出时，由人工进行闭锁或者DWKN-I自行判断。
3. 结束语
通过利用变电站无级调节的磁控电抗器来协助电容器组补偿无功，保障了电能质量，减少了主变档位调节次数和对电容器组的操作次数，提高输电效率，降低网损，实现电网稳定、绿色和经济运行，这是顺应社会发展的战略，也是共创环保、节能社会的要求。另外，随着高科技的快速发展和进步，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的需求的同时，还要对用户电网进行更全面的管理、监控。在这个过程中，将有各种新技术、新设备发展起来，未来的无功补偿控制技术将会更加经济有效，电力企业需要不断跟踪并应用新技术，定期进行风险评估、加强管理，才能保证电力行业调度安全稳定、高效可靠地运行。
【作者简介】
区素玲，女，30，大学本科，工程师，现从事电力工程设计工作。
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