隨著我國電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴張，電力負荷增長很快，電壓等級越來越高，電網(wǎng)、發(fā)電廠以及單機容量也越來越大，電網(wǎng)覆蓋的地理面積在不斷擴大。但是，由于地理環(huán)境、燃料運輸、水資源及經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模等諸多因素的影響，致使電源(發(fā)電廠)分布不均衡，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)良的電能質(zhì)量，就必須解決遠距離輸電、電壓調(diào)節(jié)及無功補償?shù)葐栴}。

　　電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設備**運行、線路損失、工農(nóng)業(yè)**生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素，電壓質(zhì)量與無功是密不可分的，可以說，電壓問題本質(zhì)上就是無功問題。解決好無功補償問題，具有十分重要的意義摘自:工變電器。

　　目前，許多地方電力系統(tǒng)的無功補償和電壓調(diào)節(jié)依然采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，有載調(diào)壓變壓器、靜電電容器等只能手動調(diào)節(jié)和投切,不能實現(xiàn)實時電壓調(diào)節(jié)或無功補償。因此，實現(xiàn)實時無功補償以保證電力系統(tǒng)電壓的連續(xù)穩(wěn)定性，是本文研究和探討的主要方向。

　　1相關理論（關于無功補償問題的探討及其解決方案）

　　1.1無功功率平衡

　　欲維持電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，應使電力系統(tǒng)中的無功功率保持平衡，即系統(tǒng)中的無功電源可發(fā)出的無功功率應大于或等于負荷所需的無功功率和網(wǎng)絡中的無功損耗。系統(tǒng)中無功功率的平衡關系式如下：

　　Qgc-Qld-Ql=Qr

　　式中Qgc——電源發(fā)出的無功功率之和;

　　Qld——無功負荷之和;

　　Ql——網(wǎng)絡中的無功損耗之和;

　　Qr——系統(tǒng)可提供的備用無功功率。

　　Qr>0，表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡而且有適當?shù)膫溆?Qr<0，表示系統(tǒng)中無功功率不足，此時，為保證系統(tǒng)的運行電壓水平，就應考慮加設無功補償裝置摘自:工變電器。

　　Qgc包括全部發(fā)電機發(fā)出的無功功率Qg和各種無功補償裝置提供的無功功率Qc，即

　　Qgc=Qg+Qc

　　1.1.1補償容量不足時的無功功率平衡

　　進行系統(tǒng)無功功率平衡的前提是保持系統(tǒng)的電壓水平正常，否則，系統(tǒng)的電壓質(zhì)量就得不到保證。在圖1所示的系統(tǒng)無功功率負荷的靜態(tài)電壓特性曲線中，在正常情況下，系統(tǒng)無功功率電源所提供的無功功率Qgcn，由無功功率平衡的條件Qgcn-Qld-Ql=0決定的電壓為Un，設此電壓對應于系統(tǒng)正常的電壓水平。但假如系統(tǒng)無功功率電源提供的無功功率僅為Qgc(Qgc

　　1.1.2系統(tǒng)無功功率電源充足時的無功功率平衡

　　在正常情況下(系統(tǒng)電壓為額定電壓)，如圖2所示，系統(tǒng)無功電源Q同電壓U的關系為曲線1，負荷的無功電壓特性為曲線2，兩者的交點a確定了負荷節(jié)點的電壓Ua。

　　當負荷增加時，如曲線2所示，如果系統(tǒng)的無功電源沒有相應增加，電源的無功特性仍然是曲線1，這時曲線1和曲線2的交點a''就代表了新的無功功率平衡點，并由此決定了負荷點的電壓為Ua′，顯然Ua

　　1.2無功補償原則

　　國家《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則》規(guī)定，無功補償與電壓調(diào)節(jié)應以下列原則進行。

　　a.總體平衡與局部平衡相結合;

　　b.電力補償與用戶補償相結合;

　　c.分散補償與集中補償相結合;

　　d.降損與調(diào)壓相結合，以降損為主。

　　無功補償應盡量分層(按電壓等級)和分區(qū)(按地區(qū))補償，就地平衡，避免無功電力長途輸送與越級傳輸。

　　2實行實時無功補償和電壓調(diào)節(jié)（關于無功補償問題的探討及其解決方案）

　　為了實行實時無功補償，優(yōu)化無功潮流分布，提出一種全網(wǎng)無功補償和電壓優(yōu)化實時控制方法，以實現(xiàn)從離線處理轉化為實時處理，提高全網(wǎng)各節(jié)點電壓合格率，減少網(wǎng)損，取得較好的經(jīng)濟性。

　　2.1控制無功補償和電壓優(yōu)化的規(guī)則

　　以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節(jié)點電壓合格為目標，以調(diào)度中心為控制中心，以各變電站的有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)與電容器投切為控制手段。

　　2.2控制流程

　　首先從調(diào)度自動化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無功分析模塊進行綜合分析，形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令，由調(diào)度中心、集控中心、配調(diào)中心控制系統(tǒng)執(zhí)行，循環(huán)往復。無功電壓實時控制流程見圖3。

　　2.3無功補償與電壓優(yōu)化的控制原理

　　電力系統(tǒng)電壓無功限值區(qū)間的劃分(動態(tài)9區(qū)圖)見圖4。根據(jù)該圖在各區(qū)內(nèi)，以*優(yōu)的控制順序和電壓無功設備組合使運行點進入無功、電壓均滿足要求的第9區(qū)。

　　電壓控制按照逆調(diào)壓原則，當電壓變化超出電壓曲線的允許偏差范圍(U上—U下)或超出無功功率允許偏差范圍(Q上—Q下)時，根據(jù)整定的偏移量發(fā)出電容器投切指令或變壓器分接頭調(diào)整指令，從而達到調(diào)整電壓和無功潮流的目的。

　　其中，U上、U下分別為電壓約束上、下限，Q上、Q下分別為無功約束上、下限，各區(qū)動作方案如下。

　　1區(qū)：電壓超下限，無功超上限。設定電容器投入容量，并發(fā)出電容器投入指令，當電容器全部投入后，電壓仍低于U下時，發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令。

　　2區(qū)：電壓合格，無功超上限。發(fā)出電容器投入指令，當電容器全部投入后運行點仍在該區(qū)，則維持運行點。

　　3區(qū)：電壓超上限，無功超上限。發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令;當有載調(diào)壓已處于下限時，再發(fā)出上**變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令。

　　4區(qū)：電壓超上限，無功合格。動作方案同3區(qū)。

　　5區(qū)：電壓超上限，無功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當電容器全部切除后，電壓仍高于U上時，再發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令。

　　6區(qū)：電壓合格，無功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當電容器全部切除后，運行點仍在該區(qū)，則維持該運行點。

　　7區(qū)：電壓超下限，無功超下限。發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令，當有載調(diào)壓已處于上限時，再發(fā)出電容器投入指令。

　　8區(qū)：電壓超下限，無功合格。動作方案同7區(qū)。

　　9區(qū)：電壓、無功均合格。維持該運行點，不發(fā)調(diào)整指令。

　　3應用分析（關于無功補償問題的探討及其解決方案）

　　某區(qū)域電網(wǎng)接線示意圖見圖5。

　　以#6變電站為例，假設其運行于1區(qū)，即10kV母線電壓低于其電壓曲線下限，同時變壓器高壓側所受無功功率潮流高于其整定上限，那么，控制系統(tǒng)會根據(jù)采集到的實時數(shù)據(jù)，先進入電容器調(diào)節(jié)程序，計算確定應投入的電容器容量，條件是電容器投入后，10kV側不得向35kV側反送無功或不得超出無功受電的整定下限。如果電容器全部投入后，仍然不能滿足要求，系統(tǒng)會進入變壓器分接頭計算程序，并根據(jù)計算結果，發(fā)出變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令，強行提高低壓側母線電壓，使其達到或高于電壓曲線下限，但此時變電站無功負荷潮流不一定滿足整定要求，可以根據(jù)對負荷的預測，增加電容器的裝設容量。

若運行于2區(qū)，即10kV母線電壓達到或高于其電壓曲線下限，同時變壓器高壓側所受無功功率潮流高于其整定上限，則控制系統(tǒng)只進入電容器調(diào)節(jié)程序，發(fā)出電容器投入指令，補償無功，減小變電站無功受電。若電容器全部投入后，仍不能使無功潮流滿足要求，由于電壓在合格范圍內(nèi)，控制程序不再進入變壓器分接頭調(diào)節(jié)程序，使其維持在該運行狀態(tài)下。對于電容器裝設容量不足的問題，也可以通過增加電容器的裝設容量來滿足需要。

　　在3區(qū)運行時，由于電壓超過上限，但無功受電也較多，超過上限，這主要由變壓器變比不合適引起，控制系統(tǒng)會以此條件做出判斷。首先發(fā)出變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令進行降壓，若分接檔位調(diào)至下限時，電壓仍超過上限，此時應調(diào)節(jié)上**變壓器(4)分接頭降低電壓。不切除電容器是因為切除后，無功受電會進一步加大，不符合網(wǎng)損盡量小的原則。此外，可采取調(diào)整負荷結構，平衡無功負荷的措施，不使其過于集中。

　　在4區(qū)運行時，**步與3區(qū)調(diào)整原則一致，**步控制系統(tǒng)在保證無功合格的條件下，切除部分電容器，減少其對電壓的抬升作用。

　　5～8區(qū)與1～4區(qū)相對應，控制系統(tǒng)會發(fā)出相反的調(diào)節(jié)指令，不再敘述。

　　4運行效果（關于無功補償問題的探討及其解決方案）

　　4.1降低線損

　　應用前后3個月的網(wǎng)損統(tǒng)計數(shù)據(jù)比較如表1所示。應用實時無功補償與電壓控制系統(tǒng)后，1～3月的節(jié)電量分別為300、349、420MW·h，降損節(jié)電效果明顯。

　　4.2提高了電壓合格率

　　系統(tǒng)應用前后的電壓合格率比較見表2?？梢钥闯觯鼽c電壓合格率均得到了提高。

　　4.3改善了設備運行狀態(tài)

　　由于實施全網(wǎng)實時無功補償和電壓調(diào)節(jié)，變電所電容器平均每天投切次數(shù)由以前的3次增加到9次，主變分接頭開關調(diào)節(jié)次數(shù)由以前的10次/(臺·d)，降低到現(xiàn)在的5次/(臺·d);同時，高壓側功率因數(shù)由0.89提高到96。

　　5結論（關于無功補償問題的探討及其解決方案）

　　按照上述方案實施無功補償和電壓調(diào)節(jié)，使無功功率得到了自動實時補償，實現(xiàn)從離線處理到實時處理,從就地平衡到全網(wǎng)平衡,從單獨控制到集中控制，避免了人工監(jiān)視、手動投切的各種弊端，如響應慢、誤操作、工作量大等，電壓水平的合格性和穩(wěn)定性得到了顯著提高，整個電網(wǎng)的網(wǎng)損降到了盡量低的程度。運行實例表明，該系統(tǒng)方案在電力系統(tǒng)具有良好的應用前景.