(呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010010)
摘要:无功管理实行集中控制方式是保持系统电压正常,提高系统运行可靠性和经济性的最佳方案,但是在实际情况中存在诸多问题。本文就地区电网无功电压控制策略进行探讨,在分析区电网无功电压控制目标和结构的基础上,提出电网无功优化策略,最后还分析了基本的控制原则。
关键词:电网经济优化；无功电压控制；优化策略
一、地区电网电压无功控制的目标
国家电网调度一般按电压等级分为五类,国家电网调度、区域电网调度、省电网调度、地区调度、县级调度;地区调度简称地调。地区电网的电压无功控制手段主要为220kV及以下电压等级变电站的主变分接头档位的调节,10kV、35kV母线的并联电容器的投切。地区电网电压无功控制系统的主要控制对象包括:(1)220kV至10kV各电压等级的母线电压；(2)地区电网省网关口的功率因数；(3)变电站功率因数或流过变压器的规律因数。
省网关口功率因数从一个侧面反映了地区电网的网络损耗的情况,省网关口功率因数是省公司下发给地调的考核指标之一,地区电网电压控制系统严格控制省关口的功率因数,地区电网的无功设备投切对关口功率因数影响比较大,控制效果比较明显。对于110kV和35kV母线电压,它们介于10kV和220kV电压等级之间,虽然要求的指标不高,但是110kV和35kV母线电压的合格,对整个地区电网的安全稳定运行有一定的作用,并可有效的减少分接头的调节次数。减少网络损耗是电力部门所关心的问题,减少网络损耗意味着电网运行经济效益的提高。由于网络的损耗与在网络上传输的无功密切相关,因此控制网络损耗,在地区电网电压无功控制系统中主要就是控制流过变压器的无功功率和变电站的功率因数。也可以通过无功优化寻求经济运行的方案,使网络损耗降至最小。但是进行无功优化要在安全稳定和保证用户需求的前提下进行,否则优化无从谈起,所以应优先保证电压的稳定合格,尤其是10kV母线电压合格,确保供给用户的电能质量。
通过以上分析,我们可以把地区电网无功控制的目标归纳如下:(1)母线电压:电压允许偏差为系统额定电压的0％～+7％；(2)省网关口功率因数:具体数据不定；(3)220kV母线电压:电压允许偏差为系统额定电压的0％～+10％；(4)110kV、35kV母线电压:电压允许偏差为系统额定电压的-3%～+7%；(5)110kV(35kV变电站功率因数:0.95。
二、存在的问题
随着社会经济的迅速发展、城市新区等工程建设，使地区电网规模不断扩大，供电负荷不断攀升。尤其是哈郑直流的落地，使地区电网结构和运行特性发生重大变化，地区电网的无功电压运行管理变得更加复杂，如不采取有效的针对性措施，可能影响供电质量，甚至危及电网安全。
2.1哈郑直流引起的220kV层面无功传输问题
哈郑直流换流站靠近地区两座500kV变电站，致使500kV母线电压偏高，为调整电压，500kV变电站采取投入电抗器的措施。在降低500kV母线电压的同时，也使220kV母线电压降低，造成220kV线路无功潮流传输偏大，还会出现市际间无功的大量传输。
2.2高峰时段电压调整能力不足
地区电网的大负荷季节一般在春季的灌溉时期、度冬度夏期间，此时间段电压调整困难。虽然提前采取了电压调整措施，对稳定主网电压起到了积极的作用，但在高峰时段，由于某些线路供电半径大、设备缺陷等原因，仍有电网电压偏低现象。
2.3对县区供电电网缺少无功管理
地区县区电网的无功调压设备没有建立统一的台账，同时县区35kV变电站大多为无人值班，但又不能实现远方操作，故无功调整比较滞后，不能根据负荷和电压情况及时调整。
2.4有载变压器调压范围选择问题
根据省调规程要求，220kV主变档位应在中间档位及上下三档范围运行，主变档位可调范围窄。同时有些主变因设备缺陷无法调档，造成调压困难。有些主变因负荷增长过快，还未进行主变调档就被闭锁。
2.5电容器运行问题
地区电网主要的无功补偿设备是电容器。但电容器运行时发热等因素造成电容器相关设备如连接铝排、电容器本体等设备经常出现故障，而由于检修力量不足或设备备件购买周期长等原因，造成故障电容器检修工期长，电容器整体投入率不高，影响无功电压的调整。
三、协调控制系统的基本控制原则
协调控制系统的首要任务是保证10kV母线侧的电压满足要求,由于用户并不关心功率因数和网损大小,所以这里的基本控制理念是将重点放在电压的调整上,在满足电压要求的条件下,兼顾考虑无功和功率因数的调整,力求实现在接近期望值的同时有效降低网损。在电压无功协调控制系统中应遵循的基本原则如下:
(1)一个电压控制点在一个控制周期内一般只可以调节一个设备,可调节的设备包括并联电容器、并联电抗器和有载变压器分接头。
(2)变压器分接头调节是有条件的只有在无功潮流合理的情况下才考虑调节分接头,而且一次只能调节一档,平时应尽量采用投切电容器来调整无功,变压器分接头调节调节电压。
(3)尽量减少下层电网从上层电网吸收的无功,必要时允许同级间的无功补偿,同时也要尽量避免下层电网向上层电网倒送无功。
(4)尽量减少分接头的调节次数,并且严格控制分接头两次动作的间隔时间,尤其是动作方向相反的两次动作间隔时间。对电容器的调节也是如此。
四、地区电网无功电压优化措施
4.1系统构架
针对本文上述所提出的电网中出现的问题，本文做出了简要的优化措施，其中该系统能够实现的功能主要有以下几点：
（1）能过做到实时的监控电力系统中的运行数据和运行信息。该系统经过无功电压优化之后，能够实现对电力系统中各个部分变电站的变压器分接头位置实时监控、无功量监控实时监控、有功量实时监控、电容器开关量实时监控、母线电压值实时监控，以及其他参数的实时监控。
（2）管理和控制超限电压。如果在电力系统运行过程中，存在变电站母线的电压超过最大限度的现象，优化控制系统会立即捕捉到此信息，并且会针对这种现象做出变压器分接头调节以及电容器投切的指令，实现智能化以及自动化的操作控制。
（3）无功不合理的管理和控制。一旦发现电力系统工作过程中无功潮流的实际方向不能和电网的运行效果相匹配时，优化控制系统会针对这一现象发出减少或增加电容器、电抗器以及变压器的投切数量的指令，并且实现智能化和自动化的投切操作。
（4）实现监控的集中化。在实际工作和操作过程中，优化控制系统的适应能力非常强，它具有简易型和智能型两种工作模式，可以在实际操作过程中实现自动化的操作和控制，例如自动纠错、自动闭锁等操作。并且它具有良好的安全性和保护性，可以自行处理许多安全隐患，避免安全事故的发生，保证电力系统中主要设备的安全稳定运行。
4.2控制系统应用实例分析
某地区从去年3月份开始使用电网电压无功优化控制系统，在运行的一年中，系统对系统四季的不同工作情况做出分析，根据其实际的工作情况，多次调整该地区电网的工作参数，不但加大的电网和该系统的契合度，更加使得当地电网的工作情形井井有条。相比于之前的工作状态，经过优化的系统工作过程中操作次数有明显的降低，提升了电网工作的运行效率以及电压合格率，对于电力系统所产生的社会效益以及经济效益都有显著的提高。
结语
经前文总结我们可以知道，电网电压无功优化系统能够提高电力系统的运行效率，保证其运行的安全性和稳定性。相比于原有的无功单站控制，优化后的控制系统能够充分利用已有数据和资源，降低相关的投资成本，实现自动化和智能化的电力工程，提高电力系统的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]王诗明,罗璇.省级电网无功优化的分解协调研究[J].华中电力.2015,22(5)
[2]马丽丽,王克文.基于分区思想的城市高压电网无功优化[J].电力系统保护与控制,2016,36(13).
[3]罗忠变．电站电压无功控制装置的设计与应用[J]．科技创新导报，2016，24：51．
[4]毛太平，等．基于仿人智能的变电站电压无功控制研究[J]．科技创新导报，2015，36：41．