0引言
電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償與無(wú)功平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件，進(jìn)行合理的無(wú)功補(bǔ)償和有效地?zé)o功補(bǔ)償自動(dòng)控制，不僅能保證電壓質(zhì)量，而且會(huì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，降低電能損耗，充分發(fā)揮電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益。
電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)保證用戶(hù)安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及電器設(shè)備的安全與壽命有重要的影響，而電壓質(zhì)量和無(wú)功功率的分布有著不可分割的關(guān)系。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各類(lèi)用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，供電企業(yè)每年處理的客戶(hù)投訴日漸增多，根據(jù)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越高，電力監(jiān)管企業(yè)的監(jiān)管和懲罰力度也越大，因此實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的自動(dòng)控制是很有必要的。
所謂電壓無(wú)功自動(dòng)控制，就是由計(jì)算機(jī)軟件或者嵌入式軟件，通過(guò)通信信道獲取電網(wǎng)的遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化分析后形成無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和有載分接開(kāi)關(guān)的設(shè)備動(dòng)作指令，最終達(dá)到電壓合格、無(wú)功潮流合理的控制目標(biāo),從而提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。地區(qū)級(jí)電網(wǎng)的電壓無(wú)功控制的主要手段為并聯(lián)電容器和有載分接開(kāi)關(guān)，也包含少量的發(fā)電機(jī)組和電抗器。
1968年,日本Kyushu電力公司首先在AGC系統(tǒng)上增加了系統(tǒng)電壓自動(dòng)控制功能,這可以看作是從全局觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行電壓/無(wú)功控制的第一步。在1972年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議上,Bertigny等人提出了在系統(tǒng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)性電壓控制的必要性,詳細(xì)介紹了法國(guó)EDF以“先導(dǎo)節(jié)點(diǎn)”、“控制區(qū)域”為基礎(chǔ)的二級(jí)電壓控制方案的結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在這種電壓分級(jí)控制方案已在法國(guó)、意大利等國(guó)家付諸實(shí)施。由于國(guó)外電力公司電網(wǎng)較小、全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度、電網(wǎng)網(wǎng)架變化不大且研究較早等特點(diǎn)，其中部分電壓控制器為硬件機(jī)構(gòu)，所以不適合國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的電壓無(wú)功控制。
我國(guó)幅員遼闊，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大。已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個(gè)，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中系統(tǒng)、華北系統(tǒng)和西北系統(tǒng)。對(duì)于如此龐大而復(fù)雜的電網(wǎng)系統(tǒng)，由一個(gè)調(diào)度中心監(jiān)視、管理和控制所有設(shè)備顯然是不可能的。我國(guó)的電網(wǎng)調(diào)度管理機(jī)構(gòu)基本上分為五級(jí)垂直管理模式。國(guó)調(diào)通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與各大區(qū)電網(wǎng)控制中心相連，協(xié)調(diào)、確定大區(qū)域級(jí)電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)潮流和運(yùn)行方式，監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析全國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行情況。大區(qū)網(wǎng)調(diào)按統(tǒng)一調(diào)度分級(jí)管理的原則，負(fù)責(zé)超高壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行并按照規(guī)定的發(fā)用電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，提高電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。省級(jí)電網(wǎng)調(diào)度負(fù)責(zé)地區(qū)間及有關(guān)省網(wǎng)的供受電量計(jì)劃的編制和分析，負(fù)荷預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度等。地區(qū)調(diào)度對(duì)其所轄地區(qū)的電網(wǎng)安全監(jiān)控，對(duì)有關(guān)站點(diǎn)（直接站點(diǎn)和集控站點(diǎn)）的開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方操作、變壓器分接頭調(diào)節(jié)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切等。縣級(jí)調(diào)度主要監(jiān)控110kV及以下農(nóng)村電網(wǎng)的運(yùn)行。由國(guó)調(diào)到縣調(diào)，隨著管轄范圍的變小，其電網(wǎng)電壓等級(jí)逐步降低。顯而易見(jiàn)，電壓無(wú)功自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須得考慮國(guó)內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理模式的特點(diǎn)。
1變電站電壓無(wú)功自動(dòng)控制裝置（VQC裝置）
在調(diào)度
自動(dòng)化系統(tǒng)未實(shí)用化的時(shí)候，地區(qū)電網(wǎng)采用就地平衡、分散調(diào)整的方式使用VQC裝置，實(shí)現(xiàn)僅僅面向單個(gè)變電站的運(yùn)行控制。
國(guó)內(nèi)第一臺(tái)VQC裝置由清華大學(xué)于1984年研制成功，并在北京供電局投運(yùn)成功。目前
市場(chǎng)上常用的VQC電壓無(wú)功控制裝置基本上是以九區(qū)域圖及其衍生圖進(jìn)行單廠站的電壓無(wú)功自動(dòng)控制。九區(qū)域圖法直觀明了，簡(jiǎn)單易行，可以在一定成都上就單個(gè)站一定的電壓合格率和功率因數(shù)。但是,以九區(qū)域圖法為基本策略的VQC裝置為
信息孤島，同時(shí)也是控制孤島，不能實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的無(wú)功電壓最優(yōu)控制。在二級(jí)有載調(diào)壓電網(wǎng)，會(huì)出現(xiàn)電壓頻繁調(diào)整，容易造成電壓調(diào)節(jié)不合理現(xiàn)象或者設(shè)備無(wú)謂動(dòng)作；由于每個(gè)變電所都必須安裝無(wú)
功電壓控制裝置，投資大，設(shè)備維護(hù)量顯著增加。
2主站集中式自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)軟件（AVC）
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)調(diào)度
自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)基本在地區(qū)級(jí)電網(wǎng)都做到了實(shí)用化，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了主站集中式自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)軟件（AVC）。
“AVC系統(tǒng)”通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)采集全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)遙測(cè)、遙信等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線(xiàn)分析和計(jì)算，在確保電網(wǎng)與設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，以各節(jié)點(diǎn)電壓合格、節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)為約束條件，從全網(wǎng)角度進(jìn)行電壓無(wú)功優(yōu)化閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投入合理和無(wú)功分層就地平衡與穩(wěn)定電壓，實(shí)現(xiàn)主變分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少和電容器投切最合理、電壓合格率最高和全網(wǎng)網(wǎng)損率最小的綜合優(yōu)化目標(biāo)。本系統(tǒng)最終形成有載調(diào)壓變壓器分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切控制指令，借助調(diào)度
自動(dòng)化系統(tǒng)的“四遙”功能，依據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)SCADA系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)各變電所的有載調(diào)壓裝置和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的集中監(jiān)視、集中管理和集中控制，實(shí)現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功優(yōu)化運(yùn)行閉環(huán)控制。即在調(diào)度中心安裝一套軟件即解決了地區(qū)級(jí)電網(wǎng)的電壓無(wú)功優(yōu)化控制的問(wèn)題。AVC系統(tǒng)軟件在國(guó)內(nèi)得到推廣應(yīng)用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
