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基于VQC的无功补偿方法分析
1. 前言
电压质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农业生产具有重大影响，而系统的无功平衡是保证电压质量的重要条件。电压无功过剩会提高系统电压，影响线路传输的安全稳定性，导致系统的输送容量下降，给电网运行调度带来不利的影响;而系统无功不足时，会降低电网电压，增加电能传输的网络损耗，加大了电网的运行成本。
随着无人值守变电站的不断增加，原有的电压无功手动调节方式已经不能适应形势的发展，近年来，随着变电站综合自动化能力的提高，系统的采样精度与信号响应速度均有很大的改善，各种方式接入的信号范围较以往的系统有很大的扩展，在现有的当地监控系统中，用软件模块的控制来实现电压与无功的自动调节已经具备了条件，即实现软件型电压无功综合控制(VQC)，使系统母线电压控制在合格范围内，并合理分配无功，减小线损，使调节次数不超过规定范围，减少调度值班人员的工作量。文章对变电站电压无功综合控制装置的实现方式、控制原理、控制方式以及控制策略进行了阐述，并提供了在变电站实际应用的工程方案。
2. 基于VQC的电压无功补偿综合控制分析
电力系统的电压问题应从整个系统的范围来统一解决。首先系统内无功功率电源必须充足，要根据无功功率就地平衡的原则，合理布置无功补偿设备。在无功功率比较充裕的条件下，综合运用各种调压手段，才能取得良好的效果。
自从电网出现以后，由于用户电压质量不能保证或者更严重的情况是发生电压崩溃，致使无功电压问题一直困扰着电力部门。为了保证电压质量，多年来，经过不断探讨和研究，在对电压与无功功率控制的方案研究、系统设计、软件开发和工程实施等方面，取得了长足的进展。一些省电网，先后投入了自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）系统；一些变电所、地区电网投入了电压无功控制装置（VQC）。这些装置的系统结构设计、功能软件开发、关键技术等方面不尽相同，但都能实时根据系统运行状态，进行无功功率和电压的自动控制。在提高电压质量和电网运行水平方面取得了较好的效果。现代电网一般采取各地区分散自动电压控制和集中自动控制相结合的方法。以某个发电厂（或变电所）为中心的地区网络，可以根据无功功率就地平衡的原则，在调度中心统一协调下，自动地维持本地区的中枢点的电压在规定的范围内变动，而对全电力系统有重要影响的枢纽点的电压，重要输电线路的无功功率，各重要无功功率电源和重要调压设备的运行状态，则应由调度中心进行集中的监视和控制。在进行自动电压控制时，应当保证如下目标：电力系统内各重要枢纽点的电压偏移均在给定的允许范围内；所控制的系统内网损最小；调整设备的运行状态没有超限。
这些目标与经济调度所要达到的目标是一致的。在经济调度中电压控制被作为一个约束条件予以考虑。调度中心的计算机系统可以快速计算出这种既保证各中枢点电压质量，又满足电力系统运行经济性要求的无功功率电源和调压设备的调节控制方案。
3. VQC装置现状及发展
(1) VQC装置现状
常规VQC产品作为无功补偿设备，因其按需自动补偿，维护简单，成本适中的优点得到了广大客户的欢迎，但受当时经济技术条件的限制，使用中发现存在以下问题：
传统的VQC因为受成本的限制一般分为2～4级，最多不会超过5级，电容级差大，投切电容器组对系统的冲击大，无法实现精细补偿。
传统的VQC一般是户内型参照了开关柜结构，户外型参照了箱变结构设计，未充分考虑到无功补偿类产品的要求，把发热量大且寿命受温度影响极大的电容器、电抗器放在密闭的空间里，使主要元部件的寿命大打折扣，故障率高经研究发现，真空开关用于电容器组投切对开关本身有特殊的要求，其一是操作机构要能频繁、可靠操作；其二是真空灭弧室要避免发生重燃，因为重燃时电容器上的初始电压极性与系统电压极性相反，从而在暂态过程中可能产生三倍以上的过电压，电容器易因极间绝缘击穿而损坏。
(2)VQC＋SVC方案应用
采用VQC＋SVC（静态无功补偿系统）方案后，电网的控制可以达到以下目的：1）电抗器采用可控硅控制，其容量可以连续无级调节，消除了仅有电容器投切时带来的阶梯式无功补偿，实现无功的真正就地平衡，降低网损，提高了系统的传输能力。
2）电容器作为主要无功元件，而电抗器作为调节元件，避免了变电站无功波动而产生的电容器频繁投切问题，延长了电容器和投切开关的使用寿命。
3）双向的无功功率补偿扩大了变电站无功调度的工作范围，达到无功的优化调节目的，为配电网区域无功控制提供了有效的手段。
4）扩大了变电站的无功调节容量，具有更优越的电压调节效果，减少变压器分接头的调整频度。
在变电站中广泛应用电压无功综合控制是综合自动化技术发展的必然趋势，也是用户对电能质量高要求的直接结果，它对保证电压质量、优化电网无功潮流和电网经济运行发挥了重大作用，但目前国内厂家的VQC产品在软硬件和功能等方面仍存在不足，亟需在工程实际应用中加以检验和改进。随着电网规模的不断扩大，为了确保现代化大电网对用户提供优质的电能，必须依赖自动发电控制(AGC)和自动电压控制(AVC)两大自动控制系统，其中，AVC是VQC的集成。实施全电网的AVC功能，可以实现以无功优化潮流和变压器优化变比为基础，达到高质量的电压、低损耗的网损，提高电网的安全、优质、经济运行水平，减轻运行人员的劳动强度。
4. 结论
VQC使得变电站的无功控制更加灵活方便，完全满足无功分级控制与区域调度的发展要求，是值得运行单位考虑的一种优选的方案，在提高电压质量和电网运行水平方面取得了较好的效果。
参考文献
[1]庄侃沁，李兴源.变电站电压无功控制策略和实现方式[J].电力系统自动化，2001，25(15):47-50
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