浅议电网无功电压的管理与优化措施
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摘要：目前，电网电压管理与无功优化问题已引起广大电力工作者的重视，优化方法已得到越来越多的应用。文章探讨了电网无功电压的管理与优化措施。
关键词：电网电压管理；无功优化；电压优化
中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0146-02
无功调整是以分层、分区就地平衡为原则，尽量使功率因数达到0.90以上；实际电网调度运行工况是：无功调整分层、分区就地平衡达不到，避免不了长距离线路或多级变压器输送无功功率现象；各级电压在允许偏差范围内基本达到，但时有超允许偏差范围发生；供电电压的调整，使电网高峰负荷时的电压值高于电网低谷时的电压值（正向调压原则）不但做不到，而且电网高峰负荷时的电压值一般都比电网低谷时的电压值低；对某个区域性电网和电压等级在每段具体的时间内没有一个最优的运行电压值，所以根本谈不上电网最优电压经济运行和电压经济调度。
随着近几年我国电力工业的迅速发展，全国农网、城网改造即将完成，电网调度自动化水平大幅提高，SCADA系统（监控、数据采集系统）、MIS系统（管理信息系统）、DMS系统（配电网管理系统）、EDC系统（经济调度控制系统）等EMS系统（能量管理系统）的大量应用，使电网调度运行管理水平发生了质的飞跃。特别是无功电压优化理论的广泛研究和无功电压优化元件大量应用，使无功电压管理水平大大提高。通过调度自动化系统实时在线计算和离线计算，从理论上解决了电网最优经济运行电压问题和无功优化问题。
一、无功优化补偿功能
1．当电网内各级变电站电压处在合格范围内，控制本级电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。
2．依据电网对电压、无功变化的需要，计算决策同电压等级不同变电站电容器组、同变电站不同容量电容器组谁优先投入。
3．省网关口功率因数不合格时优化220kV及其下级变电所的电容器组的投切。
二、电压优化调节功能
1．当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线电压越上限或越下限运行，处在不合理范围时，分析同电源、同电压等级变电站和上级变电站电压情况，决定是调节本变电站有载主变分接头开关还是调节上级电源变电站有载主变分接开关档位。实现全网调节电压，可以达到以尽可能少的有载调压变压器分接开关调节次数，达到最大范围的提高电压水平，同时避免了多变电站多主变同时调节主变分接开关调节振荡。
2．实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配，保证了电网有载调压变压器分接开关动作安全和减少日常维护工作量。
3．实现热备用有载调压变压器分接开关档位联调，热备用有载调压变压器，其分接开关档位调整数与运行有载调压变压器分接开关档位调节一致，可迅速完成热备用变压器并联运行。
自动化系统可以根据当前的负荷水平，在电压合格范围内，进行全电网分析，自动实现高峰负荷电压偏上限运行，低谷负荷电压偏下限运行的逆调压功能，以及顺调压、恒调压功能。
三、无功管理与优化的主要措施
无功优化，首先要搞好分层、分区就地平衡。无功补偿的理想状态是各级电压线路上没有无功电流流动，各级电压母线的功率因数均等于1，避免经长距离线路或多级变压器输送无功功率。笔者认为，电网无功管理与优化的主要措施包括：（1）应本着自下而上，由末端向电源端的顺序逐级平衡补偿；（2）需补偿容量：Qc=P（tga1-tga2），P为最大负荷月平均有功功率；（3）调度员要加强对变电站无功、电压的调整，保持变电站母线电压质量和补偿装置的即时投停；全部补偿装置投入后，变电站母线无功补偿仍不能满足要求时，应汇报有关领导协调解决；（4）新上变电站或电网改造应尽量考虑无功自动补偿装置；（5）调度机构根据电网负荷变化和调压需要对电厂电压监视控制点编制和下达电压曲线（或无功负荷曲线），电厂和具有无功调整能力的变电站应严格按照供电公司下达的电压曲线自行调整无功出力，值班调度员有权根据电网情况进行修改，并监督执行；（6）无功负荷高峰期间，电厂发电机无功要增到监视控制点电压达到目标电压值或发电机P-Q曲线带满无负荷为止；（7）无功负荷低谷期间，电厂发电机无功要减到监视控制点电压降至目标电压值或功率因数提到0.95（迟相）以上（或其它参数到极限），地区小电厂功率因数提到0.98（迟相）以上。
四、经济运行电压调整的主要措施
通过调度自动化系统时实在线计算和离线计算，然后利用负荷电压的对应关系曲线，在保证电压质量的基础上，适度、合理地调整发电机端电压和变压器分接头、投切电容器及调相机调压等手段，使电网运行电压可以达到最优经济运行电压，从而达到降损节点效果。经济运行电压调整的主要措施包括以下几个方面：
1．在做到无功功率平衡的前提下，然后利用负荷电压的对应关系曲线，按负荷分时段进行调整变压器的分接头。当母线电压低时，先投电容器组后调整主变分头，有载调压变压器必须逐个分接头调整；当母线电压超出偏移上限时，应首先调整主变分接开关档位，以降低电压，无法调整时，才将电容器退出运行。
2．在电压允许偏差范围内，供电电压的调整使电网高峰负荷时的电压值高于电网低谷负荷时的电压值。
3．在有调压能力的情况下，严禁使各级电压超限值运行。
4．调度员要加强对变电站无功、电压的调整，保持变电站母线电压质量和补偿装置的即时投停；全部调压手段用完后，变电站母线电压质量仍不能满足要求时，应及时汇报上级值班调度员协助调整。
5．一般35千伏以上的电网中，负载损耗约占总损耗的80%左右，负荷电压的对应关系优化曲线一般偏中上限运行，因此白天负荷重时应提高母线运行电压。
6．6～10千伏配电网中，变压器损耗约占配电网总损耗的70%左右，变压器空载损耗约占配电网总损耗的30%～55%；农网变压器空载损耗约占变压器总损耗的70%～80%。特别是后半夜运行时，因负荷低，往往运行电压偏高，造成空载损耗比例更大。所以配电线路（特别是农网）在深夜低负荷期间，在用户对电压偏移要求的允许范围内，按电压下限运行，可使损耗减少。
7．保证二次电压在正常范围的前提下，尽量提高分接头档位，以降低铁心磁通密度。该工作不能频繁做，但不能长期不管，每年应按照季节分1～2次进行适当调整。
8．因为电网的负荷是变动的，我们不必要对任意负荷点进行经济电压的调整，从调度的实用性和可操作性，我们可以根据变压器的调压档位和规程规定的电压偏移值，利用负荷电压的对应关系分时段按负荷进行经济调压。
9．已执行上款规定但监视控制点电压仍高达目标电压值的102%及以上时，100MW以下容量地方发电机组功率因数要求达到1（自动励磁调节装置投运）。
10．如果不能通过调度自动化系统时实在线计算，可以通过负荷曲线进行离线计算，同样可以解决电网最优经济运行电压问题和无功优化问题，调整运行电压具体条件如下：
当电网的负载损耗与空载损耗的比值K大于表1的数值时，提高运行电压有降损节点效果。
电压百分率：α（%）=（U2-U1）/U1。
五、结语
随着我国国民经济的迅速发展，电网调度自动化水平迅速提高，调度监控信息系统广泛应用，特别是无功电压优化理论的广泛研究和优化元件大量采用，使电网无功电压管理水平大大提高。通过调度自动化系统实时在线计算和离线计算，从理论上解决了电网最优经济运行电压问题和无功优化问题，为电网调度无功电压管理与优化、为降低电网损耗开辟了光明的前景。目前，电网电压管理与无功优化问题已引起广大电力工作者的重视，优化的方法已得到越来越多的应用；同时，对电网电压管理与无功优化方法的研究仍在深入开展，相信我国明天的电网运行将更加经济、电网将更加完善。
参考文献
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[3]俞旭峰．受端电网无功电压全过程管理的设想[J].上海电力，2007，（3）．