电力系统无功电压调控装置控制策略解析

万萍萍

摘要：本文主要介绍电力系统无功电压调控装置，分析装置控制原理、控制方法、计算软件，同时分析系统经济压差、优化无功潮流。在同一电压层的发电厂、变电站，安装标准装置，电力系统具备最优无功潮流，提升电压稳定储备，降低线路损耗。

关键词：电力系统;无功电压调控;控制策略

电力系统运行过程中，应当确保频率与电压稳定性。高压输电系统，具备高比值特点。针对大区电网、省网，需要应用自动电压控制方式。针对多地区电网调度，电网频率控制并非主要职责，而是将电压、无功控制作为重点任务。电压、无功控制，需要应用有载调压变压器分接头、并联补偿电容器组投切，调节电压数值，实现无功平衡。无功电压调控装置，国内外形成成熟控制策略，电力系统信号采集与处理技术、卫星同步授时技术、高速通信技术发展速度快，为区域电网电压多级分层、分区协调控制奠定基础。国外电力企业，集中控制无功功率与电压，系统电压协调效果明显。所以，电力系统运行期间，应当深入分析无功电压调控装置控制策略。

1、电力系统无功优化与无功电压调控

第一，掌握无功优化、无功电压调控关系。在电能质量衡量标准中，电压与频率为基础参数，也属于重要参数。无功功率平衡、电压间联系密切，且频率与系统有功功率，也必须保持平衡关系。只有满足额定频率、额定电压的功率平衡，才可以维护电能安全性与稳定性。所以，在实际情况下，注重无功功率补偿装置运行，确保电源供应处于稳定状态，在额定电压条件下，实现系统无功功率平衡。

第二，无功电压调控、电压调整的调和，注重电压调节，确保用户电压质量达到标准要求。通常情况下，优化调整电压，应当优化线路参数，切断负荷，调整无功补偿设施电压。利用变压器分接头档位，能够调整变压器电压、发电机端电压。通过无功方式，高效管理无功功率，注重调整有载变压器投切补偿设施、分接头，实现协调发展，确保电力系统无功功率达到平衡。

2、无功电压就地控制与平衡

电力系统无功电压，应当确保就地控制与平衡。按照实际情况，优化选择控制与平衡措施，降低有载电容器组、变压器分接头动作次数，提升被控站电压合格率，降低能量损耗，确保电力系统电压运行安全性。对于发电厂无功电压控制与平衡，可以控制同步发电机励磁。同步发电机中，励磁调节器属于电压控制设施，注重励磁系统控制器优化，可以确保系统母线电压、发电机端电压给定值，加强系统稳定性，提升电压合格率，同时降低安全事故发生率。对于变电站无功电压控制和平衡，采用控制静电无功补偿器、有载调压变压器分接头位置、变化投切电容器数量，实现就地控制与平衡目标。

3、电力系统无功电压调控装置控制策略

3.1装置作用

应用无功电压调控装置，可以实现安全电压，优化完善无功潮流调整控制。变电站、发电厂，根据电网系统调度母线、电压曲线，将发电厂、变电站注入到电力系统中，并且将无功优化结果作为目标值。按照发电厂、变电站注入到电力系统的实际值、最优值，调整发电厂与变电站无功出力、变压器分接头，实行闭环控制，确保实际值与最优值相接近。在优化无功潮流下，全网运行状态良好，且电压水平高。当线损指标较低时，电压稳定储备比较高，是电网调度无功控制的理想化表现。

3.2装置调控策略

调控策略原则如下：当电压上限，会减小变压器变比。电压越下限，则会增加变压器变比。无功功率越限，则会加减无功出力。

责任归属原则：少用无功，则电压越上限，下级负责调度。无功功率越限，则加减无功出力。变电站电网吸收无功时，装置调整控制策略、责任归属情况，如表1所示。

3.3装置控制方法

根据电压分层控制，500kV为1层，220kV为1层;控制单位：同一电压层，电力系统中的变电站与发电站;控制参数为电压、无功;控制界面在变压器高压侧。控制目标为实际值与最优值相接近，无越限;控制方式：分散式控制，集中式控制。其中，分散式控制，计算与控制处于发电端、变电端;集中式控制：调度端计算，发电端、变电端控制;联络线管理：网调管理联络线断面，实现无功交换。

3.4装置管理措施

在电力市场中，注重无功电力考核，促进无功补偿容量、布局优化改进，全面提升运行水平，同时可以确保电力系统运行安全性。

比如，某电网系统中，按照优化无功方式运行，线路损耗为41.85MW，优化前，线路损耗为58.17MW。变电站长时间未运行在标准范围内，对电网运行经济性与安全性影响大。电力系统中，有功电量惩罚系数为1.05，增加電费为1.05W，发电厂惩罚系数低于1.0。

4、经济压差优化潮流程序

经济压差，是输电线路无功分点位于线路中点线路，为首末端电压差值。经济压差方式，具备最优电压，最低线路损耗。分析全线可知，有功在电阻上产生电压下降，无功在电抗上的电压降落为零。与直流线路运行相接近。首末端电压差为4kV，电阻电压降落为4.15kV。

无功分点处于本线中点，线路过剩无功，可以在线路两端补偿，因此线路损耗比较低，只可以达到无功分点在线路首末端的25%。经济压差优化潮流程序，是按照经济压差原理开发，计算结果确保电网电压处于约束条件，且所有线路具备无功分点，并且处于本线路中点的潮流计算软件。

求解最优潮流，需要将电网简化为只包含输电线路的计算网络。将目标电压作为约束，线路电压降落纵分量最小函数为0。选择适宜的变压器分接头，通过最优潮流中的接点电压、注入电网，二次测电压要求，应用电压降落方程式，选择出最佳变压器分接头。

5、无功电压调控装置与传统装置的区别

传统装置只可以应用到变电站，对变压器高压侧无功、变压器二次侧电压进行控制。维持变电站变压器二次电压，控制在标准范围内，对全网最优无功潮流的意义不大。当前，无功电压调控装置被广泛应用到变电站中，能够将电网过剩无功，传输到发电厂，无一次电压约束时，则会导致全网电压恶化，引发系统电压崩溃。

比较无功电压调控装置、传统装置可知，应用经济压差优化潮流程序软件，将经济压差软件作为支持，将最优无功作为控制目标，对发电厂、变电站注入电网的无功功率进行调控，通过同一界面母线电压作为约束，在电压约束条件下，实现全网最优无功潮流运行，确保全网电压质量，降低线路损耗，持续提升电压稳定储备效果，积极预防电压安全事故。所以，推广应用无功电压调控装置，对电力系统的运行影响非常大。

6、结束语

综上所述，电力系统形成大容量、远距离、高电压输电格局，无功电压管理在系统功率输送、安全运行中具备重要作用。科学控制和平衡发电厂、变电站无功电压，可以实现局部优化效果，确保受控站无功功率、无功电压，控制在标准范围内，确保用户可以获得安全、稳定、经济电压质量。所以，深入分析和研究电压调控装置应用，编制就地控制与平衡方案，加强无功电压综合调控管理效果，确保无功电压调控的高效化发展，提升电力系统运行经济性、安全性、稳定性。

参考文献

[1]范士雄，刘幸蔚，魏智慧，刘瑞叶，王松岩，于继来.基于智能体群组强化学习的电网无功电压调控方法[J].电力工程技术，2020，39（02）：10-17.

[2]颜湘武，徐韵，李若瑾，金永盛，李铁.基于模型预测控制含可再生分布式电源参与调控的配电网多时间尺度无功动态优化[J].电工技术学报，2019， 34（10）：2022-2037.

[3]周保荣，羿应棋，张勇军，黄廷城.大方式下省地电网无功电压实时趋优控制方法[J].电力系统自动化，2017，41（11）：126-133.