科 科ｆ技Ｊ论Ｉ坛 实时无功补偿在电力工业中的应用分析 徐新亮 （哈尔滨第二电业局生产技术部，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：随着我国电力工业的迅猛壮大，电网逐步扩张，电力负荷增长很快，电压等级越来越高，电网、发电厂以及单机容量也越来越大电网覆 盖的地理面积在不断扩大。但是，由于地理环境、燃料运输、水资源及经济发展规模等诸多因素的影响致使电源（发电厂）分布不均衡，要保证系统 的稳定和优良的电能质量，就必须解决远距离输电、电压调节及无功补偿等问题。现根据无功功率的平衡原理，依据无功补偿的原则介绍无功补偿 ，，，和电压优化控制原理及流程。 关键词：无功功率；电压；实时补偿 图３无功电压实时控制流程图 到或接近原来的数值ｕａ。由此可见，若系统的无 或超出无功 功功率电源比较充足，系统就能具有较高的运行 电压曲线的允许偏差范围（ｕ ．Ｕ ）电压水平；反之，系统的无功功率电源不足，则反 功率允许偏差范围（Ｑ＿七＿Ｑ Ｔ）时，根据整定的偏移 映为系统运行电压水平偏低。因此，应该力求实现 量发出电容器投切指令或变压器分接头调整指 从而达到调整电压和无功潮流的目的。 功补偿装置。 在额定电压下的系统无功功率平衡，根据这个要 令，其中，ｕ上、ｕ＿Ｆ分别为电压约束上、下限，Ｑ Ｉ、 Ｑ 包括全部发电机发出的无功功率 和各 Ｑ Ⅱ为无功约束上、下限，各区动作方案如下。 种无功补偿装置提供的无功功率Ｏ ，即 ２无功补偿原则 ｌ区：电压超下限，无功超上限。设定电容器投 Ｑ 国家《电力系统电压和无功电力技术导则》规 入容量，并发出电容器投＾指令，当电容器全部投 １．１补偿容量不足时的无功功率平衡。进行系 定，无功补偿与电压调节应以下列原则进行。电压仍低于ｕ下时，发出变压器分接头升压 统无功功率平衡的前提是保持系统的电压水平正 （１）总体平衡与局部平衡相结合；（２）电力补 入后，（３）分散补偿与集中补偿相 调节指令。２区：电压合格，无功超上限。发出电容 常，否则，系统的电压质量就得不到保证。在图ｌ 偿与用户补偿相结合；器投入指令，当电容器全部投＾、后运 仍在该 所示的系统无功功率负荷的静态电压特性曲线 结合；（４）降损与调压相结合，以降损为主。 则维持运行点。３区：电压超上限，无功超上限。 中，在正常情况下，系统无功功率电源所提供的无 无功补偿应尽量分层（按电压等级）和分区 区，功功率Ｑ ，由无功功率平衡的条件Ｑ 一Ｑ Ｆ０ （按地区）补偿，就地平衡．避免无功电力长途输送 发出变压器分接头降压调节指令；当有载调压已 处于下限时，再发出上一级变压器分接头调节指 决定的电压为Ｕｎ，设此电压对应于系统正常的电 与越级传输。 令。４区：电压超七限，无功合格。动作方案同３区。 压水平。但假如系统无功功率电源提供的无功功 ３买行买时尢功补偿和电挂凋节 电压超Ｅ限，无功超下限。发出电容器切除指 率仅为Ｑ （Ｑ ＜Ｑ ），此时虽然系统中的无功功率 为了实行实时无功补偿，优化无功潮流分布， ５区：也能平衡，但平衡条件所决定的电压水平为ｕ，而 提出一种全网无功补偿和电压优化实时控制方法， 令，当电容器全部切除后，电压仍高于ｕ上时，再 提高全网各节 发出变压器分接头降压调节指令。６区：电压合格，ｕ显然低于ｕ 。在这种情况下，虽然可以采取某些 以实现从离线处理转化为实时处理，无功超下限。发出电容器切除指令，当电容器全部 措施，如改变某台变压器的变比来提高局部地区 点电压合格率，减少网损，取得较好的经济性。 运行点仍在该区，则维持该运行点。７区： 的电压水平，但整个系统的无功功率仍然不足，系 ３．１控制无功补偿和电压优化的规则。以全网 切除后，统的电压质量得不到全面改善。 网损尽量小、各节点电压合格为目标，以调度中心 电压超下限，无功超下限。发出变压器分接头升压 当有载调压已处于上限时，再发出电容 １２系统无功功率 为控制中心，以各变电站的有载调压变压器分接 调节指令，器投入指令。８区：电压超下限。无功合格。动作方 电源充足时的无功功 头调节与电容器投切为控制手段。无功均合格。维持该运行点， 率平衡。在正常情况下 ３．２控制流程。首先从调度自动化系统采集数 案同７区。９区：电压、 （系统电压为额定电 据，送人电压分析模块和无功分析模块进行综合 不发调整指令。按照上述方案实施无功补偿和电压调节，使 压），如图２所示，系统 分析，形成变电所主变分接头调节指令、变电所电 集控中心、配调中心 无功功率得到了自动实时补偿，实现从离线处理 无功电源Ｑ同电压ｕ 容器投切指令，由调度中心、循环往复。无功电压实时控制流程 到实时处理，从就地平衡到全网平衡，从单独控制 图１系统无功功率负荷的关系为曲线１，负荷 控制系统执行，到集中控制，避免了人工监视、手动投切的各种弊 静态电压特性曲线 的无功电压特性为曲 见图３。 如响应慢、误操作、工作量大等，电压水平的合 线２，两者的交点ａ确定了负荷节点的电压ｕａ。 ３３无功补偿与电压优化的控制原理。电力系 端，当负荷增加时，如曲线２所示，如果系统的无 统电压无功限值区间的划分（动态９区图）见图４。 格性和稳定性得到了显著提高，整个电网的网损 功电源没有相应增加，电源的无功特性仍然是曲 根据该图在各区内，以最优的控制顺序和电压无 降到了尽量低的程度。该系统方案在电力系统具 线１，这时曲线ｔ和曲线２的交点ａ 就代表了新 功设备组合使运 点世人无功、电压均满足要求 有良好的应用前景。的无功功率平衡点，并由此决定了负荷点的电压 的第９区。 责任编辑：杨帆 为ｕａ ，显然Ｕａ ＜Ｕａ，说明负荷增加后，系统的无 电压控制按照逆调压原则，当电压变化超出 目前，许多地方电力系统的无功补偿和电压 调节依然采用传统的调节方式，有载调压变压器、 静电电容器等只能手动调节和投切，不能实现实 时电压调节或无功补偿。因此，实现实时无功补偿 以保证电力系统电压的连续稳定性，是本文研究 和探讨的主要方向。 １无功功率的平衡 欲维持电力系统电压的稳定性，应使电力系 统中的无功功率保持平衡，即系统中的无功电源 可发出的无功功率应大于或等于负荷所需的无功 功率和网络中的无功损耗。系统中无功功率的平 衡关系式如下：Ｑｇ 。 Ｆ＝Ｑ 式中，Ｑ 电源发出的无功功率之和；Ｑ —无 功负荷之和；Ｑ厂网络中的无功损耗之和；Ｑ１－系 统可提供的备用无功功率。 Ｑ｜＞ｏ，表示系统中无功功率可以平衡而且有 适当的备用；Ｑ ，表示系统中无功功率不足，此 时，为保证系统的运行电压水平，就应考虑加设无 一２２—