电网无功电压优化控制探讨

黄利飞  王元

内蒙古电力（集团）有限责任公司乌海供电分公司

内蒙古乌海市016000

摘要：优化电网电压是保障中国电网稳定安全运行的关键，可以减少停电事故，更好地认识电网正常运行的经济效益和社会效益。无功电压的控制有利于电力系统的安全运行。随着自动化技术和信息技术的快速发展，自动电压调节(AVC)已成为可能，但实际上仍存在一些问题。

关键词：电网；无功电压；优化控制

引言

现阶段电网设计标准中主要还是采用SVG进行暂态和稳态无功补偿，电网逆变器辅助参与稳态无功调节。虽然SVG在补偿效果上优于SVC，但其存在价格昂贵、故障率高和运行损耗大等问题，增加了电网的前期投资，同时其经济性较差，且集中式母线补偿方式可靠性也相对较低。逆变器是电网发电的核心部件，在电路结构上与SVG同属电力电子器件，原理相似。电站建设初期，站内监控系统通信的滞后性、逆变器本地PID算法及站控层数采遥测式通信方式等原因，使得AVC系统控制逆变器无功出力非常缓慢，秒级的无功出力只能参与电网稳态无功响应。

1电网无功电压优化控制的重要性

优化电网电压，提高电压运行的合格率，降低电网的损耗，保证系统的安全稳定运行。电力系统中电压的不合理分配会妨碍电力系统的正常和受管理。有效地调节无功电压不仅可以提高电能质量，还可以有效地降低运行成本。随着社会的快速发展，传统的电力和电压调节方法已难以满足当前电力公司的正常运行要求。因此，建立以资讯为基础的电力系统、及时追踪其运作状态，以及专注于已受到广泛关注的资料管理，已成为目前重要的工作。深入研究电网的暂态电能和电压，可以促进理论与实践的完美结合，促进电网的暂态电能和电压资源的有效共享。

2电网功率控制回路优化的必要性

随着一次调频项目的推进，电网功率控制方案呈现出多样化的趋势，组网形式的不统一也造成了技术方案的多样化，导致用户协调程序繁琐，工程调试周期长，无形中增加了人工成本的投入。为实现电网一次调频功能，受AGC/AVC和一次调频分享技术门槛约束，技术层面本可以融合的产品尚未诞生，使得电网功率控制回路中设备冗余，带来了非必要装备的投入。传统AGC与能量管理系统的联调本是二次设备间的正常工程工作，由于顶层设计的滞后性，一次调频独立实施给用户带来了额外的成本投入。同时，现阶段文件指标需求尚不能支撑新型电力系统的稳定需求，未来短中期时间内电网对电站的技术升级将持续跟进，现阶段将迎来新一轮补丁式的技改，给用户带来额外的经济损失。

3无功电压的控制原则

第一，相关人员应充分注意有效地调节无功电压，保证客车的电压质量，并立即停止补偿装置。当每台设备均正常运行，但仍不能满足运行的要求时，必须立即通知管理人员。第二，由于电网负荷不断变化，因此不需要调整各负荷点的相应经济电压。从实用性和可用性出发，电压可以根据电压和负载的对应关系和转换器的相关要求进行调节。第三，按照从下往上的固定程序，执行一级补偿。四是在6 ~ 19 kV配电网中，变压器的损耗已达到配电网损耗的70%以上；整个变压器的空载损耗量已达到变压器损耗的75%左右，尤其是在夜间后半部分，由于负载非常低，在使用过程中电压非常高，空载损耗继续扩大。因此，为了使配电网能够正常工作，必须在半夜启用较低的电压以降低故障率。

4电网电压无功优化技术措施

4.1对无功补偿配置容量的优化

要参照我国国家电网公司所制定的《农村电网电压质量和无功电力管理方法》相关条例要求，对无功补偿配置容量进行全面优化，具体来讲要做到两点：第一，要主打分散补偿，保证变电站集中补偿与分散就地补偿之间实现相互有机融合，做到有效降损。同时要实现调压与降损之间的有机融合过程；第二，要基于农网新建及改造后的35kV、110kV变电所相关规定数据来进行无功补偿装置有效配备，同时做到对10kV以下变电站电网无功补偿的有效强化建设。就目前台区配电变压器的改造与制作情况来看，应该基于低压配置要求来启用无功补偿设备，缓解农网当前所存在的无功管理问题，有效提高10kV电网功率基本因数，并建立“无功分区平衡、分电压等级平衡与就地平衡”三大平衡机制，满足电压无功管理的所有目标。

4.2无功电压自动控制技术在变电站自动化方面的应用

我国目前存在着大量的变电站，基本处于两种管理模式：一种是有一部分人管理；另一种是无人管理。随着我国电力系统的发展，无人管理的变电站是一种发展趋势。无人管理模式的变电站没有固定的值班工作人员，而是电力调度中心借助电力调度自动化系统进行监测管理，出色地完成了值班人员的工作。无功电压自动控制技术应用在变电站自动化方面，能够避免员工工作中出现的失误，减少变电站的工作人员的同时提高了变电站电力的运送质量。比如：在张家界地区变电站中，将无功电压自动控制技术应用到电力调度自动化系统中，工作人员利用监测系统对各变电站电力设施统一监测管理，避免了人力工作的失误。在投入无功电压自动控制技术之前，张家界地区用电高峰期每天人力调动达到30次以上，而在投入无功电压自动控制技术之后，除去一些必要调整之外，调整量比同期减少了1000多次。

4.3对变电站电网布点建设的优化

要优化变电站的电网布点建设，并重点优化配置农网网架结构，特别是针对10kV以下的电网实施有效改造处理，争取快速提升有载调压背景下的主变普及率。这里可以采取导线截面增大或供电半径缩小的方式来有效推进变电站配电变压器布点过程。而针对农村供电系统供电网络广泛且分散稀疏的特点，要针对居住在偏远地区的较为分散的农户实施小容量、短半径和多布点供电。而针对100kV以上变电站的配电无功补偿装置则要采取基于变电站的无载主变改造，确保系统供电电路末端农户能够获得最高质量电压。

4.4电力能源方面的管理

电力调度自动化系统有着能源管理系统，主要是对电网系统的监控与控制，包括了电力系统的安全状态评估和分析、电力系统调度员模拟培训、数据采集与监控、自动发电控制等。无功电压自动控制技术应用在能源管理系统中，能够全面地发现电力能源系统中存在的漏洞与问题，让电力调度自动化系统处在正常运转状态，同时无功电压自动控制技术在还能够对电力生产环节进行评估，改进电力生产方法，增加电能产生的效率。自无功电压自动控制技术使用以来，张家界地区电力系统设施的管理、运营等方面有了极大的改善，电力设施使用寿命延长1/5，节约了大量的电力资源。

4.5用户侧就地补偿

在用户侧进行补偿，就是在电力负载结构的终端进行无功补偿，通过无功补偿维持电压参数稳定，间接减少线损。这种补偿方式，需要根据配变低压侧的最大无功缺额来进行配置，设计实际安装的无功容量，也有的地方开始使用具备智能化的动态无功补偿装置，可以根据实时无功水平来进行补偿。而对于传统的固定无功补偿来说，由于无功负荷不是固定的参数，对于同一个用户来说也可能在变化，这就导致了投入一个固定的无功补偿装置可能会存在闲置的时间，降低了设备的利用率。

5电压质量的综合性评估工作

很多地区都有中小型企业，其中就有电子企业、各种工厂等，这些都会成为谐波干扰源的用户。这样会导致用户的电压瞬时值出现严重偏高或是偏低现象，用户电压也会随之偏低，且可能对同一母线上其他用户的电压水平造成一定的影响。要想满足对电网电压实时监督的要求，AVC系统应包含电压质量分析综合评估，起到良好的管理作用，由此来分析电网当中会对电压合格率、无功补偿以及无功平衡等造成影响的因素，根据相应情况提出相应的解决策略。且应在无功电压管理工作中，提供自下而上的决策与自上而下的策略；合理地在评估当中发现电网当中出现的高损耗线路问题或电网中存在的设计问题。只有这样，才能为后期的电网规划以及改造和建设工作的开展提供科学、合理的数据信息支持。

结束语

除此之外，强化计量装置管理与日常管理也是对农网供电系统电压无功管理的有效优化措施，这些说明农网电压无功管理工作既复杂又系统。农村地域要通过不断优化农网供电电压来实现供电质量优化，进而推动我国农业经济发展，提高农业经济效益，真正实现社会主义新农村有序有效建设。

参考文献：

[1]孙晓静.基于如何促进农网供电系统电压无功管理的研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013（13）.

[2]杨林，赵守忠，许小鹏，等.地区电网经济运行研究[J].电气