廖智

摘 要：隨著電力法的頒布實施和電網(wǎng)商業(yè)化運行的深入，保障目標配電系統(tǒng)的運行電壓質(zhì)量日益顯示出其重要性。因而，探討以保障目標配電系統(tǒng)的運行電壓質(zhì)量為首要目標，同時兼顧降低網(wǎng)絡有功損耗的配電網(wǎng)無功優(yōu)化方法具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文主要就配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化分類以及控制方式加以闡述，然后就配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制原則以及方法詳細探究。

關鍵詞：電壓控制；配電網(wǎng)；無功優(yōu)化

當無功功率不足時，系統(tǒng)的有功損耗增大，電壓降低，甚至局部電壓會低至臨界值以下，引起系統(tǒng)電壓崩潰，導致大面積停電。相反，當無功功率過剩時，系統(tǒng)的電壓升高，也會對系統(tǒng)和用電設備產(chǎn)生不利的影響。進一步研究配電網(wǎng)無功優(yōu)化問題，合理配置無功補償裝置，提高系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性，具有重要的理論研究價值和現(xiàn)實際意義。

1配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化分類以及控制方式

1.1配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化分類

配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化問題主要包括兩大類：規(guī)劃優(yōu)化的問題和運行優(yōu)化的問題。配電網(wǎng)電壓無功規(guī)劃優(yōu)化研究的是一段時間內(nèi)新增的無功補償設備的優(yōu)化配置的位置和裝設的容量，確保電網(wǎng)在不同負荷水平及不同運行方式下都能穩(wěn)定運行，以最小的無功補償總容量獲得最優(yōu)的全局性電壓合格率，達到改善電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)絡損耗的目的。電力系統(tǒng)電壓無功運行優(yōu)化，則是在現(xiàn)有無功補償設備配置的基礎上，根據(jù)系統(tǒng)實際負荷變化情況，確定無功設備的補償設備和調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，以達到系統(tǒng)網(wǎng)絡損耗最小或操作設備次數(shù)最少的目的。

1.2配電網(wǎng)電壓無功優(yōu)化控制方式

第一，分散控制。分散控制方式指的是利用本身所具有的無功資源實施對變電站無功與電壓的控制。目前比較常用的是依據(jù)九區(qū)圖和系統(tǒng)運行狀態(tài)來選擇應該采取的控制策略，決定變壓器分接頭的檔位和電容器的投切，保證電壓的質(zhì)量。分散控制的電壓無功控制主要是局部控制，而對于配電網(wǎng)這樣的大系統(tǒng)，就不能保證整個系統(tǒng)的優(yōu)化控制與運行，不能達到改善全網(wǎng)的電壓和網(wǎng)絡損耗的目的。

第二，集中控制。集中控制是指調(diào)度中也通過調(diào)度SCADA（數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控）系統(tǒng)，采集電網(wǎng)中各個節(jié)點的電壓，變壓器分接頭的位置，無功補償設備的狀態(tài)等模擬量和開關量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理程序建立系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫，進行電壓無功優(yōu)化計算，調(diào)整配電網(wǎng)中無功補償設備的投切和無功補償?shù)娜萘?。集中控制方式的?yōu)點是幾乎不需要增加任何硬件投資，僅利用現(xiàn)有的軟硬件資源，即可實現(xiàn)，且系統(tǒng)投入運行后，運行維護方便，配置靈活。

第三，協(xié)調(diào)控制。協(xié)調(diào)控制方式是處于分散控制與集中控制之間的一種控制方式。協(xié)調(diào)控制是從全網(wǎng)角度進行電壓無功優(yōu)化控制，合理安排各種調(diào)壓手段，實現(xiàn)變壓器和無功補償器的協(xié)調(diào)控制，達到提高系統(tǒng)電壓合格率、降低網(wǎng)絡損耗的目的。

2電壓控制目標追蹤配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制原則以及方法

2.1配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制原則

其一，保證電壓質(zhì)量。電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，配電網(wǎng)的無功功率控制應要滿足其在各種正常及事故后運行方式下各節(jié)點電壓水平的需要，保證電壓質(zhì)量，使電壓偏移在規(guī)定的范圍內(nèi)。

其二，力爭經(jīng)濟性能最佳。除了安全性外，配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制所追求的最主要目標是經(jīng)濟性能最佳，即有功損耗最小。配電線路主要任務是為了有功功率的傳輸，因此由無功功率引起的線路有功損耗應盡可能的小。

其三，配電網(wǎng)中無功源隨時能滿足無功功率的需求。電容器組是配電網(wǎng)中應用最廣泛的無功補償設備，配電網(wǎng)中的電容器組必須滿足在正常電壓水平下無功功率需求，才能使配電網(wǎng)的無功功率得到有效地控制。

其四，配電網(wǎng)無功功率控制要采用就地平衡，分層分區(qū)控制的原則。在配電網(wǎng)中，無功功率的控制要堅持分級分區(qū)控制的原則，配電網(wǎng)無功源和無功負荷都應采用分電壓層和分供電區(qū)基本平衡的原則進行優(yōu)化控制，即每個電壓等級發(fā)出的無功功率和消耗的無功功率平衡，每個地區(qū)發(fā)出的無功功率和消耗的無功功率平衡。

2.2配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制方法

當前國內(nèi)所采用的微機型電壓無功綜合控制方法都是以VQC為基本控制對象，利用計算機的智能控制模塊來實現(xiàn)的。其中計算機控制模塊作為一個典型的多輸入及多輸出變量控制系統(tǒng)，其能夠通過配電網(wǎng)中的電流互感器實現(xiàn)運行設備信息的快速跟蹤，并能夠?qū)ΡＷo的動作情況及相關的閉鎖條件進行有效的分析。其主要特點是功能較為強大，且可靠性高，靈活性較強等，因而當前受到了較為廣泛的歡迎。有的研究者將藍牙技術應用于AVQC裝置中，實現(xiàn)了自動裝置的藍牙無線改造，提高了裝置的網(wǎng)絡通信能力及操作的靈活性，增強了各裝置之間相互配合能力。

當配電網(wǎng)的變壓器重載時，相關VQC裝置在被擾動或可能對有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)整時導致電壓失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，其對負荷調(diào)整時本身的非線性也非常不利于電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。國外有的研究學者從負荷特性的角度出發(fā)，通過對有載變壓器分接頭調(diào)整造成電壓失穩(wěn)進行分析和計算來實現(xiàn)對配電網(wǎng)無功優(yōu)化的有效控制。國內(nèi)外的專家學者對配電網(wǎng)無功進行有效優(yōu)化的方法主要是基于廣域測量系統(tǒng)及相應的寬域網(wǎng)實現(xiàn)的，其主要目的是對VQC進行改進。廣域測量系統(tǒng)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析中傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的延伸，其主導思想是采用高精度的同步采集廣域電網(wǎng)進行實時相量分析，并基于高速的通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對分散數(shù)據(jù)的有效采集，確保在時空坐標下電網(wǎng)動態(tài)信息的全局性。通過對廣域測量進行有效利用能夠?qū)崿F(xiàn)對VQC控制策略的優(yōu)化，并且在軟件中還能夠?qū)h方數(shù)據(jù)接口進行分析，利用電壓控制方法來有效實現(xiàn)對電壓的檢測，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的分析功能完成對VQC控制策略的分析，在完成了對電壓失穩(wěn)或電壓崩潰的條件下對控制策略進行調(diào)整。

3結語

綜上所述，配電網(wǎng)中的電壓無功優(yōu)化控制是一種離散的控制，要實現(xiàn)其最優(yōu)控制應對混雜控制及離散控制進行協(xié)調(diào)。當前的控制方法還無法從根本上實現(xiàn)這些協(xié)調(diào)，應加強混雜控制與離散控制協(xié)調(diào)性研究，為實現(xiàn)配電網(wǎng)無功優(yōu)化全局控制奠定良好的理論基礎。

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