配电网全网电压无功协调控制策略

邓文科 , 曹德发

广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514000

摘 要：配电网是在电力网运行过程当中负责分配电能的网络，是构成电力网的重要组成部分，不仅具有比较大的波动性与分散性，而且很容易造成线路电能与电压的损失，从而影响到电网的正常运行。而对配电网全网电压进行的无功协调控制可以有效提升配电网中负荷位置的电压质量，进而保持电路网的正常安全运行，避免对电路网造成损伤。

关键词：配电网：电压无功；协调控制

随着居民日常用电量与企业生产用电量的上升，我国电力事业的进步也推动了国家电网的大规模铺设，但这也导致了我国电网的设备结构日趋复杂化，进而导致电力网络的故障频发。因此，电压的控制在维持电力网络的正常运行过程当中受到了越来越多的关注。而借助电压无功协调控制这一方法，可以有效地提升电力运行的稳定性，进而为人们的生活与国家的发展带来充分的保障。

一、配电网电压无功控制的难点

（一）配电网监测信息计算效率低下

在工作人员对配电网全网电压进行无功协调控制的过程当中，由于配电网连接有非常多的网点，且各个网点之间的电力负荷类别有着各种各样的差别，从而使配电网的监测信息量大幅增加。但与配电网监测信息量增加相反的是，在这些监测信息当中的有效信息相对较少，这使得配电网络的监测信息计算的复杂程度大幅度提升，从而使其计算效率难以提高。

（二）配电网控制设备运行控制较差

在工作人员对配电网全网电压进行无功协调控制的过程当中，有许多设备是无法进行控制的，需要借助电网设备动作来带动设备运行，有些时候甚至难以使设备的动作条件得到满足，就更不用说保持设备的最佳运行状态了。例如，配电网络当中的无载调压配变设备，就是依靠线路的调压器或主编调压设备在电压低于标准水平时保持电压正常，从而使配电网控制设备的运行控制效果相对较差。

（三）配电网不同区域难以整合协调

在工作人员对配电网全网电压进行无功协调控制的过程当中，虽然不同区域的电网之间有着一定程度的关联，但是由于各区域之间的电压等级差异，使得工作人员难以实现配电网络的整合协调，进而导致配电网络的控制命令无法得到准确有效的执行。例如，将主变的电压进行下调虽然可以使电压越上限的配变电压恢复合格状态，却会导致原本合格的配变电压越过下限。

（四）配电网分析设备震荡难以控制

在工作人员对配电网全网电压进行无功协调控制的过程当中，对设备动作的调整不仅需要依靠本地的测量信息，更要结合上下级电网的协调请求，而这就容易在工作过程当中引发设备动作的震荡。例如，在低压台区的用户用电电压偏低时，工作人员将会请求区域所属的配变上调电压，但电压上调后却有可能因设备震荡而导致本地电压越过上限。

二、配电网电压无功控制的原则

（一）先调无功后调电压

在对配电网全网进行电压无功协调控制的过程当中，工作人员首先需要遵循先调节无功，后调节电压的协调控制的原则。在配电网进行电力分配的过程当中，无功的平衡是维持配电网电能传输、电能转换与电气设备正常运行的关键。在配电网络的负荷发生变化时，系统会为了维持无功功率的平衡而产生新的无功平衡点，进而导致设备运行的电压产生变化。因此，工作人员只有遵循先调节无功，后调节电压的控制原则，才能在保持配电网络正常运行的情况下实现电压无功调控。

（二）自上而下判断无功

在对配电网全网进行电压无功协调控制的过程当中，工作人员需要首先对无功进行判断与调节，而在这个过程当中，需要工作人员遵循自上而下判断无功，自下而上控制无功的原则。在配电网的运行过程当中，由于无功功率难以远距离输送的关系，使得无功功率的分配应当采取就地平衡、分散补偿的策略进行，从而减少无功在电力线路当中的流动。因此，在工作人员进行无功判断的过程时，应当从上级电网向下进行无功的判断，当上级电网有无功补偿的需求时，优先检查下级电网的无功是否平衡，在下级电网难以满足上级电网的无功补偿要求时，再执行本地补偿的控制命令；而在无功补偿的控制命令执行过程当中，则应当从本地的无功补偿开始逐渐向上进行。只有按照这样的方法对无功进行判断与补偿，才能使无功在电力网络当中的流动减少，从而在满足本地无功需求的同时降低电网的损耗^[1]。

（三）自下而上判断电压

在对配电网全网进行电压无功协调控制的过程当中，工作人员需要在完成对无功的判断与调节之后再进行电压的调节，而电压的调节则需要工作人员遵循自下而上判断，自上而下控制的原则。在正常的用电过程当中，低压用户方面是无法对本地电压进行调节的，这使得电压的控制只能借助上级调压装置来进行，且因为我国大多数地区的配电网络没有安装有载调压配变与线路调压器，这使得10千伏电路当中的电压不合格点的调整需要逐级向上申请，自伤而下进行调节。此外，在实际工作的过程当中，下级的电压调节设备对上级设备的电压影响相对较小，而上级设备的电压调节却对下级设备的电压影响较大，这也使得电压的调节工作需要自上向下逐级执行；而上级电路的电压异常却会实际体现在下级电路的运行过程当中，从而使电压判断需要遵循自下而上的原则。

三、配电网电压无功控制的策略

（一）配电网的无功控制

在对配电网全网电压进行无功协调控制的过程当中，首先需要确定的就是对配电网的无功控制的策略，工作人员需要在某个选定的潮流断面的基础上，根据无功补偿装置的投切容量作出合理的决策。首先，工作人员需要判断流过10千伏的馈线进线开关的无功功率是否超过无功补偿装置的最低容量，在满足条件后才能进行无功控制决策，并在其可控位置按照节点无功变化的灵敏度与系统有功的网损来进行节点的排列，从而明确可控点的调节顺序。另外工作人员还需要对可控点的补偿容量进行明确，通过每一个可控点的功率因数与其无功倒送问题的发生情况来实现补偿容量的确定。除此之外，其余的无功就可以借助线路当中的集中补偿器来进行补偿，从而使其不再因为功率因数的原因出现无功倒送的状况。

（二）配电网的电压控制

在确定配电网的无功控制测量之后，工作人员就需要在发出相应的无功控制指令，并在随后出现的潮流断面的基础之上来进行配电网的电压控制。在电压控制的过程当中，工作人员需要调控的包括10千伏节点的电压、配变低压侧出口的电压与电用户侧的低压监测设备采集到的电压。一般来说，工作人员需要按照以下的方案进行电压的控制：

（1）配变情况与配变动作的分析

在对配电网进行电压控制的过程当中，工作人员需要结合不同的配变状况来进行电压的调节，例如当用户电压低于最低值则将其进行上调，或电压高于最高值时进行下调。一般来说，只要配变有着相关的电压调节功能，那么将电压调整至符合需要之后就可以进行相关的动作，否则就会出现相关的动作命令，只有当不存在配变动作请求与相关命令时，工作人员才能够控制系统执行退出。

（2）对SVR下游越限节点数量的计算

在配电网的电压控制过程当中，对SVR下游越限节点的计算有着非常重要的作用，工作人员必须对越过SVR下游上限与下限的节点数量进行准确的判断，当越上限的节点数超过越下限的节点数时，就应当向SVR发出下调动作的请求，反之就需要请求上调动作。在SVR进行动作之后，工作人员需要再次预估越限节点的数量，当节点数量减少，且SVR出口电压符合要求，才能够接受请求，否则就需要生成相应的动作命令^[2]。

（3）对10千伏馈线中不符合要求的节点进行计算

在配电网的电压控制过程当中，工作人员还需要分析10千伏馈线当中不符合需求的节点的数量，当越上限的节点数超过越下限的节点数时，就应当向主变发出下调动作的请求，反之就需要请求上调动作。之后，工作人员还需要对10千伏存在的每个节点的电压与配变电压进行预估，当越限的节点数量减少，且主变出口电压符合要求，才能够接受请求，而在主变电压不符合相关要求时，就需要生成相应的动作命令。

（4）对各协调方案的控制指令与执行的判断

在以上的协调内容运行的过程当中，工作人员还需要对各协调控制方案的控制指令的执行状况进行预估。在电压协调的过程当中，如果生成了SVR控制指令，就需要工作人员对SVR下游节点的电压进行预估，并对之前的环节重复执行；而如果SVR节点估算过程当中生成了主变的控制指令，则需要对全网的电压进行预估，并重复执行电压协调的环节。在实际工作过程当中，工作人员需要借助可控设备之间的上下游关系，借助深度优先搜索的方法形成相应的拓扑树，从而协助工作人员实行配电网的电压控制策略。可以基于GIS模型和EMS 模型的输配电网模型融合技术构建输配电网一体化计算模型。基于各异设备运行的实时和海量历史数据，研究中低压配电网的动态电压的形成机理，实现电网电压分析评估和薄弱环节诊断。

结束语：

电力这一能源的发现与运用是人类科学进步的转折点，也是人类在21世纪的生活与发展过程当中所必需的能源，不论是在日常生活当中还是在国家发展当中，电力系统的稳定都有着非常重要的作用。而对配电网全网电压进行无功协调控制，能够使配电网保持稳定运行，为人们的生活与国家的发展提供稳定的电能。

参考文献

[1]张璐.主动配电网电压无功资源优化配置与协调控制[D].中国农业大学,2016.

[2]张晓敏.配电网电压无功综合治理方法与应用[D].湖南大学,2016.

基金项目：广东电网有限责任公司科技项目资助，项目名称：考虑不同可控资源特性的主配网四级电压协调调控技术研究与应用，项目编号：031400KK52200002。