摘 要：维持电力系统的电压在允许的范围内变动，对保障电力负荷的正常运行和系统自身的安全至关重要，而电压水平则是与无功功率的平衡密切相关，控制无功补偿的电容器投切，可以改变网络无功功率分布，改善功率因素，减少网损和电压损耗，本文介绍一种新型的基于工控工作站的电压和无功自动调节装置。

　　关键词：电力系统 电压和无功 自动调节 VQC自动装置 控制策略

　　一、前言

　　维持电力系统的电压在允许的范围内变动，对保障电力负荷的正常运行和系统自身的安全至关重要，而电压水平则是与无功功率的平衡密切相关，控制无功补偿的电容器投切，可以改变网络无功功率分布，改善功率因素，减少网损和电压损耗，对此要求电力系统的无功尽量的保证就地平衡。以前的控制手段是手动调节，随着电力自动化程度的提高，现在使用较为普遍的是由微处理器构成的自动调节装置来完成，该类型的装置在手动的调节上有了进步，但它仍有着以下主要缺陷：

　　1、控制方式有限，在有限的方式外不能根据具体的要求设定。

　　1、结构简单，主要由工控工作站、接口机箱和打印机构成。

　　2、软件采用面向对象技术和模块化设计，向用户提供了最优的人机界面。

　　(2)运行方式识别

　　对于双卷变的变电站，当低压侧母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当低压侧母线之间无连通时为变压器“独立”运行方式。

　　对于三卷变的变电站，当中压侧或低压侧母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当中压侧和低压侧母线之间均无连通时为变压器“独立”运行方式。

　　(3)运行区域识别

　　对于双卷变的变电站，以高压侧判无功，以低压侧判电压。

　　对于三卷变的变电站，以高压侧判无功，以目标侧判电压。

　　双卷变的变电站，目标侧为低压侧。三卷变的变电站，目标侧为中压侧或低压侧可由用户设定。

　　3、目标侧的控制：

　　变电站运行状态可分为九个大区域和两个小区域，如图2所示。图中纵坐标为目标侧电压U，横坐标为变压器无功Q。+U表示目标电压的上限;-U表示目标电压的下限。+Q表示无功上限，系统向变电站输送无功(无功不足，COSΦ滞后);-Q 表示无功下限，变电站向系统倒送无功(无功过剩，COSΦ超前)。整个平面由以下四条直线，即+U、-U、+Q、-Q分为九个大区域。中间0区为电压和无功均合格区，其余八个区为控制区。装置默认的控制策略[1]如表1所示。

　　9区和10区为防振区，一般不加控制。

　　-1区为电压越极限区，此时闭锁变压器和电容器的所有控制指令。

表1 装置默认控制策略

　　以上控制策略是最基本的，用户亦可根据实际需要自己设定。

　　装置的目标电压上下限和无功上下限不是固定不变的，它每天可分成若干段，每段的起止时间和电压无功上下限均可任意设定。

　　4、辅助侧的控制：

　　对于三级电压的变电站，先对目标电压侧采取九区图控制策略，当目标侧母线电压、无功都处于正常区域后，才转而对另一侧电压进行辅助控制。若辅助侧电压越限，就充分利用并联补偿电容器的作用，尽可能把辅助侧的电压也控制合格范围内，辅助侧按电压上下限仅进行电容器投切控制。辅助侧电压越上限时切相应母线的一组电容器，辅助侧电压越下限时投相应母线的一组电容器。中压侧为目标侧还是低压侧为目标侧可根据用户需要设定。

　　5、电容器投切优先级：

　　先按平衡原则选择母线，同一条母线下可选择按默认轮换方式或按优先级设置方式选择电容器。

　　6、全面的闭锁和报警功能[2]：

　　(1)母线电压越极限时(此时运行区域判定为-1区)，闭锁相关变压器和电容器的控制指令，发报警信号。电压恢复正常时自动延时解除闭锁和报警。

　　(9)变压器出现连调故障(同方向连调次数达极限)时，闭锁该变压器在同一方向的调档指令，直至该变压器出现反向调档时解除闭锁。