變電所電壓和無功自動調節(jié)判據的研究

劉亞春

鶴崗市市郊農電局

變電所電壓和無功自動調節(jié)判據的研究

劉亞春

鶴崗市市郊農電局

文章首先對不同種類的調節(jié)判據進行闡述，并將各種方法中存在的優(yōu)點與不穩(wěn)定因素詳細總結。在此基礎上重點介紹模糊邊界法，以計算過程為依據，對電壓與無功自動調節(jié)判據的確定展開討論?？纱龠M變電所電壓供應更安全穩(wěn)定。

變電所；電壓；無功自動調節(jié)

一、各種調節(jié)判據綜述

1、按功率因數控制

變電所在對電壓與無功進行控制時引入自動化系統(tǒng)，檢測裝置感受到供電系統(tǒng)變化時需要一個依據，檢測裝置中還具有調節(jié)功能，發(fā)現(xiàn)線路不穩(wěn)定時會自動觸發(fā)對其進行控制。這一系列反應是根據功率因數來進行的，用來調控的電容以并聯(lián)形式接入變電系統(tǒng)中，將功率因素與無功功率相比較，僅占總功率的三分之一。因此依靠功率因素對自動調節(jié)進行判斷很難全面控制，變電所電網傳輸高電壓，對其穩(wěn)定性進行控制時應考慮全面因素。

2、按電壓控制

除依靠功率因素進行控制外，在變電所中常用的方法當屬于電壓控制法。這種方法實現(xiàn)功能的原理最直接，通過改變電壓值作為無功自動調節(jié)的依據，在個別城市變電站試驗后，最終效果并不理想。在此基礎上開展的無功補償很難提高供電效率，變電過程中容易造成功率損耗。

3、按電壓綜合控制有載分接開關和電容器組

對電壓綜合因素進行控制與前兩種方法相比較，作用效果更明顯。以子母線為調節(jié)判據，變電過程中，當其中一條線路已經達到上限時，負責調控的裝置會自動切換，并對不穩(wěn)定線路進行無功補償，即使同時開展多個任務，也可保障傳輸電壓達到使用要求，并不會發(fā)生波動。在其控制系統(tǒng)中有電容組共同參加調節(jié)，此類方法在初期設計階段具有極強的可控性，但變電系統(tǒng)受內在環(huán)境因素影響嚴重，自動調節(jié)并并沒有考慮這方面問題。研究方向也只是局限在控制過程中，缺少最終結果的代入。無功補償因此不能發(fā)揮全部功能，當發(fā)生較復雜的失穩(wěn)現(xiàn)象時，容易出現(xiàn)投切錯誤的現(xiàn)象。

4、按電壓、功率因數復合控制

同時以電壓與功率因數作為調節(jié)判據，可將控制類型分為兩種。首先是將電壓作為主要控制對象，其余因數只是輔助存在，作為次要考慮因素。在對電壓進行檢測時，若所得數據完全達到額定標準，則可不對功率因素進行判斷，只有在電壓失衡狀態(tài)下才會計算功率因素，找出引發(fā)原因后對線路進行無功補償，使輸出電壓維持穩(wěn)定。其次是兩種因素同時考慮，綜合后根據最終結果決定無功補償的頻率。

5、按電壓、時間復合控制

變電所線路中，單位時間內流通的電壓是額定的，因此可以將時間與電壓導通量相結合。以此為自動調節(jié)的判據，可避免在開展過程中出現(xiàn)頻繁切換的情況。當變電所運營狀態(tài)較穩(wěn)定時，并且基礎設施完好，不存在老化損壞的現(xiàn)象，可以考慮使用時間、電壓綜合控制方法。

6、電壓和無功綜合控制

對電壓進行調節(jié)時考慮無功補償情況，可保障最終控制結構達到計劃水平。應用此類方法，可將理論與實踐相結合，減小其中存在的誤差。實時監(jiān)控電壓，一旦受到干擾因素影響，可最快做出調控反應，平穩(wěn)輸出電壓。電壓與無功相結合，可形成完善的監(jiān)管體系，分布在變電系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)中，并將總系統(tǒng)分為五大部分，根據功能與實現(xiàn)原理來進行。

二、模糊邊界的無功調節(jié)判據

模糊邊界法在變電所中最為常用，在制定調節(jié)判據時，考慮到諸多現(xiàn)實因素，技術人員將電壓導通量以及單位時間引入到無功調節(jié)系統(tǒng)設計中。在此理論基礎之上，重點計算電容量，可通過下述公式來完成。

公式中存在眾多未知因數，確定計算范圍會可通過方程組的方式來判斷。將上述公式帶入一下方程組，在Qa≧1的前提下，可知：

在將結果帶回到第一個公式中，可以計算出電容量，如下所示：

電容在對變電系統(tǒng)進行補償時也是有一定范圍的，一旦超出量會造成負面干擾，此時需要增加一個輔助的判斷依據，即Q≧Qo。在此條件約束下進行分析計算，建立以下數學公式：

上訴公式計算后并不是準確的結果，而是一個范圍，以此作為模糊界限的評定依據。為更清晰的觀察界限傾斜度以及范圍，下面與圖表的形式進行解釋，可根據現(xiàn)實需求對圖表做出調整，使之更好的了解自動調節(jié)原理。

通過計算分析可以明確，電容與電壓共同形成了一個控制范圍，電壓在此區(qū)域內有規(guī)律的變動，并且與無功補償量之間存在關聯(lián)。電壓量以u表示，其中最小范圍可參照Q的范圍量。當電壓量超過調節(jié)范圍后，電容便會參與到自動補償系統(tǒng)中，對輸入電壓進行控制，達到固定量后才可將其送出，輸送至供電線路中。

在控制區(qū)域中，電壓u小于標準電壓u。，接近u下限，盡管此時的無功缺額已接近原Q下限，但嚴格地按照原Q下限，此時不投電容。由于此時電壓靠近電壓下限，負荷或系統(tǒng)的波動很有可能引起電壓u低于u下限，從而導致電壓的不合格和電壓的調節(jié)；按照新Q下限，電壓越接近電壓下限，則電容越降低其動作邊界值，此時電壓較低，可以投入電容以使電壓升高，從而使電壓遠離電壓下限而接近標準電壓，這種判別方法同樣符合人的判別思維，它防止了由于電壓波動可能使電壓u小于u下限，也就避免了一次可能出現(xiàn)的電壓調節(jié)。分析中還可以發(fā)現(xiàn)電容與電壓形成的控制區(qū)域為無功不動作區(qū)，而自動調節(jié)區(qū)域為無功動作區(qū)，由于兩個區(qū)的面積完全相等，所以同固定邊界的無功調節(jié)方法相比，無功補償效果和無功調節(jié)次數是相同的。即模糊邊界的無功調節(jié)方法在穩(wěn)定電壓和減少有載分接開關調節(jié)次數的同時，并沒有增加無功的調節(jié)次數和降低無功的補償效果。

小結

在變電所電壓無功綜合自動調節(jié)系統(tǒng)中，本文提出的無功調節(jié)判據，同目前在變電所電壓無功自動綜合調節(jié)裝置中所采用的無功調節(jié)判據相比，能夠在保持無功調節(jié)次數和無功補償效果不變的情況下，更有效地保持電壓穩(wěn)定和減少有載分接開關的調節(jié)次數。

[1]陳丹.無功電壓自動控制發(fā)展與研究[J].內蒙古石油化工, 2013(10).

[2]袁朝輝,蔡岳.電壓無功自動調節(jié)裝置在農網中的應用[J].青海電力,2013(03).