地區電網無功電壓問題及優化措施

張 佳/國網陜西商洛供電公司

地區電網無功電壓問題及優化措施

張 佳/國網陜西商洛供電公司

近年來，隨著我國經濟以及科技水平的迅速發展，電力系統也有了較為快速的進步，政府和有關部門越來越關注地區電網的無功電壓問題，如果能夠正確合理的解決無功電壓的相關問題，就能夠使得網損在最大程度上得以降低，從而使得電力系統運行的成本有所降低，提高電力企業的運行效益。本文針對電力系統運行過程中地區電網無功電壓方面的問題做出了簡要的分析，對于以往的控制策略做出了優化處理，并且對于電力系統的控制系統做了集中優化的措施，結合其實際的運行效果和影響，給相關部門提供參考借鑒之處。

地區電網；無功電壓；問題優化

1.引言

目前，我國電力系統原有的分散式調整依然是我國大部分地區進行控制電網電壓無功的主要方式。這種方法的主要原理是，將電壓無功控制裝置設置在變電站內部，起到自動調節電壓無功的作用，也就是VQC裝置。該裝置進行調解時，充分利用了無功資源，當變電站數量不是特別多時，VQC能夠起到很好的電壓無功控制，如圖1所示。但是在整個系統的工作過程中，該裝置智能采集單一變電站的信息和數據，不能夠協調的控制內其他電站的電容器和分接頭檔位。只能做到小范圍的局部控制，對于整個電網中的各個節點電壓，不能夠做到全方位的綜合協調控制，所以不能夠很好的做到電網損耗的降低效果。

2.優化的目標和原則

2.1 地區電網無功電壓優化原則

在電網無功電壓的優化過程中，通常情況下要確定精確的負荷以及變壓器參數，并且在電力系統的實際工作中，這些參數并不是穩定不變的，所以無功電壓的優化是一項艱巨并且十分重要的任務。在實際的優化過程中，必須要切實根據電網的具體工作狀況作出調整。其中首要的任務就是補償節點的選擇，緊接著要構造出整個電網的結構圖，選擇能夠控制周圍電壓的中樞節點。除此之外，無功補償可以通過分散和集中相結合的方式來進行，在補償過程中要進行相應的優化計算，確定電網的工作模式以及補償方式、補償量，做到充分的無功電壓優化。

2.2 優化目標

在初期，優化的主要目標為降低電能損耗，以此提高電網是我效率，從而提高電力系統的社會效益和經濟效益。然而在優化過程所需要的補償以及設備需要花費大量資金，會導致其經濟效益不甚理想。所以在優化過程中也需要考慮盡量減少資金的投入。此外，進行無功補償時如果輸電線路較短會有可能降低網損，也就是說線路越長，無功補償的容量也就越大。地區電網無功電壓的問題是多樣性的，其優化措施也是復雜而多變的，在優化過程中必須要充分考慮到電網的穩定性、安全性等各方面的因素影響。

3.地區電網無功電壓的問題

3.1 無功電源點的缺乏問題

在電力系統的實際工作過程中，由于每天的具體工作內容都不相同，并且在工作時，對于無功電壓平衡的相關工作和控制沒有特別的注意，從而很可能導致電網某區域內無功電源點的缺乏，導致電力系統運行時的電壓不能夠保持穩定。

3.2 無功優化控制問題

近幾年來，我國電力行業的相關技術迅猛發展，使得實時性的要求在地區電網電壓無功優化過程中越來越高，首先需要考慮的因素有控制參數、數據質量、實時響應速度等。但是就目前而言，還不具有能夠實現線式閉環無功控制的算法。所以，通過可以集中的控制優化系統來解決該問題，該系統以減小線路損耗為目的，通過自動的信息和數據采集，過程中的約束條件為各電壓節點的合格值，從而最大限度的做到減小電網運行的電能損耗。

3.3 動態無功優化問題

在無功電壓的優化過程中，特別是動態的無功優化時，勢必會涉及到設備的高壓切換和高壓控制過程，如果在此過程中頻繁的進行切換和控制操作，會導致相關的電力設備受到影響和損壞，從而影響其使用壽命和期限，嚴重時甚至會產生安全事故，造成嚴重的經濟損失甚至人身事故。因此，在優化時要格外注意相關設備的切換，嚴格把控其切換次數。通常情況下，限制電力系統中變壓器等帶電設備的切換次數的方法主要采取動態規劃方式。

3.4 負荷變化的問題

負荷變化模型的建立和研究是實現動態電壓無功優化的重要環節，由于在電力系統的工作過程中，電壓與負荷的關聯非常密切，所以這項工作在實際操作時具有一定的困難。除此之外，進行電力系統無功電壓的優化過程中，會有一部分數據和變量與約束邊界非常近似，從而影響電壓與負荷之間的關系，使得它們之間的作用關系產生相應的改變。

4.地區電網無功電壓優化措施

4.1 系統構架

針對本文上述所提出的電網中出現的問題，本文做出了簡要的優化措施，其中該系統能夠實現的功能主要有以下幾點：

（1）能過做到實時的監控電力系統中的運行數據和運行信息。該系統經過無功電壓優化之后，能夠實現對電力系統中各個部分變電站的變壓器分接頭位置實時監控、無功量監控實時監控、有功量實時監控、電容器開關量實時監控、母線電壓值實時監控，以及其他參數的實時監控。

（2）管理和控制超限電壓。如果在電力系統運行過程中，存在變電站母線的電壓超過最大限度的現象，優化控制系統會立即捕捉到此信息，并且會針對這種現象做出變壓器分接頭調節以及電容器投切的指令，實現智能化以及自動化的操作控制。

（3）無功不合理的管理和控制。一旦發現電力系統工作過程中無功潮流的實際方向不能和電網的運行效果相匹配時，優化控制系統會針對這一現象發出減少或增加電容器、電抗器以及變壓器的投切數量的指令，并且實現智能化和自動化的投切操作。

（4）實現監控的集中化。在實際工作和操作過程中，優化控制系統的適應能力非常強，它具有簡易型和智能型兩種工作模式，可以在實際操作過程中實現自動化的操作和控制，例如自動糾錯、自動閉鎖等操作。并且它具有良好的安全性和保護性，可以自行處理許多安全隱患，避免安全事故的發生，保證電力系統中主要設備的安全穩定運行。

（5）控制分接頭的切換次數。優化控制系統能夠對變壓器的運行情況做到監控和具體的分析，可以根據其每個時段的工作特點和情況，從而合理的控制分接頭投切的次數，并且盡可能的做到每個分接頭的投切次數保持大體相同。

（6）降低主變壓器能耗。每個變電站的運行時的主變壓器的模式可以通過優化控制系統來進行控制，通過整體的控制和協調來達到降低電能損耗，保持節能運行的目的。

4.2 控制系統應用實例分析

某地區從去年3月份開始使用電網電壓無功優化控制系統，在運行的一年中，系統對系統四季的不同工作情況做出分析，根據其實際的工作情況，多次調整該地區電網的工作參數，不但加大的電網和該系統的契合度，更加使得當地電網的工作情形井井有條。相比于之前的工作狀態，經過優化的系統工作過程中操作次數有明顯的降低，提升了電網工作的運行效率以及電壓合格率，對于電力系統所產生的社會效益以及經濟效益都有顯著的提高。

5.結語

經前文總結我們可以知道，電網電壓無功優化系統能夠提高電力系統的運行效率，保證其運行的安全性和穩定性。相比于原有的無功單站控制，優化后的控制系統能夠充分利用已有數據和資源，降低相關的投資成本，實現自動化和智能化的電力工程，提高電力系統的經濟效益和社會效益。

[1]林其友，過云峰.地區電網電壓無功問題的優化方案[J]. U網技術學院學報，2014.05:47-51.

[2]丁軼.電網自動化調度[[J].中國高新技術企業，2015.05:43-44.

[3]胡曉陽，淺析配電網無功運行的優化方法[J].電力系統保護與控制，2015.03:14-21.