宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文針對江門地區(qū)變電站電容器反復投退的現(xiàn)象，分析了傳統(tǒng)“九區(qū)圖”無功控制策略存在的弊端，并提出了“十七區(qū)圖”的無功控制策略。
關鍵詞：無功控制 ；九區(qū)圖 ；十七區(qū)圖 ；電壓控制
1 某地區(qū) AVC 協(xié)調控制策略
某地區(qū)電網 AVC（電壓無功綜合控制系統(tǒng)）主要從電壓無功優(yōu)化的角度，實現(xiàn)了對 110kV 及以上變電的電容電抗器、變壓器有載調壓分接頭的綜合協(xié)調控制，綜合考慮變電站內各側電壓要求及主變合理的功率因數(shù)范圍，實現(xiàn)了對 110kV及以上變電站內的電容電抗器的自動投切和變壓器分接頭自動調節(jié)，通過在算法中對控制后的電壓 / 無功變化情況進行預估，避免了無功電壓控制設備的反復動作，并依據(jù)現(xiàn)場規(guī)程要求保證了無功電壓控制設備的動作次數(shù)、時間間隔及同一變電站內調節(jié)設備的循環(huán)投切。
2 電容器反復投退原因分析
據(jù)統(tǒng)計，某地區(qū)電網 AVC 在實際運行中某些變電站的10kV 電容器組出現(xiàn)了頻繁投退現(xiàn)象，嚴重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。結合該站的電壓曲線及 AVC 無功控制策略進行分析，發(fā)現(xiàn)江門電網 AVC 采用傳統(tǒng)的九區(qū)圖算法作為電壓無功控制策略的主要依據(jù)。
傳統(tǒng)的九區(qū)圖如圖 1 所示，以電壓優(yōu)先為原則，綜合考慮了電壓、無功和功率因數(shù)，并以它們的運行狀態(tài)（正常、越上限、越下限）分為 9 個區(qū)。
從圖 1 中可得，0 區(qū)的電壓和無功均滿足運行要求，是理想的運行狀態(tài)。若偏離了 0 區(qū)，則需要通過投切電容器組或調節(jié)變壓器的有載調壓分接頭來進行無功調節(jié)，使得系統(tǒng)重新回到 0 區(qū)運行。九區(qū)圖算法實現(xiàn)變電站電壓無功自動控制的原則是電容投切優(yōu)先。即是無功越限時投切電容，電壓越限時投切電容，兩者均越限時先投切電容，仍無法滿足要求是再考慮調節(jié)變壓器的有載調壓分接頭。這樣的無功控制方法未能考慮到無功調節(jié)和電壓調節(jié)兩者之間的相互影響，容易造成裝置反復動作的現(xiàn)象。當運行在 A 點時，電壓合格，無功越上限。這時依據(jù)九區(qū)圖的控制策略應投電容器組。但此刻 A 點的電壓已接近電壓上限，投入電容器組有可能會使 A 點電壓升高而進入 1 區(qū)運行。此刻若變壓器的有載調壓分接頭在低檔位，系統(tǒng)又將切除電容器組。當電容器組切除后，運行點又有可能返回 7 區(qū)運行。如此反復循環(huán)，將會導致電容器組反反復復投切，運行點在 1 區(qū)和 7 區(qū)之間頻繁來回。同理，運行在 B、C、D 點同樣存在類似問題。這亦是變電站電容器反復投退的主要原因。
3 改進策略及應用
3.1 十七區(qū)圖法
九區(qū)圖法控制方法原理簡單清晰，卻沒能綜合考慮無功和電壓之間的相互影響，容易造成電容器組和變壓器投切振蕩，裝置調節(jié)反反復復頻繁動作。為了克服傳統(tǒng)九區(qū)圖存在的弊端，本文提出了“十七區(qū)圖”算法（如圖 2 所示），是在九區(qū)圖的基礎上，再將 1、3、5、7 這 4 個容易發(fā)生投切振蕩區(qū)域中每一個區(qū)劃分為 3 個區(qū)域，并將采集到的高壓側無功、母線電壓和無功上下限值、電壓上下限值進行對比，同時制定新的電壓和無功控制策略。這樣的控制模式下，可實現(xiàn)只需一次調節(jié)便可達到調節(jié)的目標，避免了多次投切電容器組合調節(jié)分接頭，以實現(xiàn)變電站系統(tǒng)電壓無功的調整優(yōu)化。
ΔUq—投切一組電容器組引起的電壓大變化量 ；
ΔUu—調節(jié)主變有載調壓分接頭引起的電壓大變化量 ；
ΔQq—投切一組電容器組引起的無功大變化量 ；
ΔQu—調節(jié)主變有載調壓分接頭引起的無功大變化量 ；
十七區(qū)圖的控制策略如下 ：
10 區(qū)功率因數(shù)正常，但電壓越過上限，控制方法是降檔位，若在檔，則切電容
器；11 區(qū)功率因數(shù)正常，但電壓越過上限，控制方法是切電容器 ；30 區(qū)功率因數(shù)越過上限，電壓正常，控制方法是電壓優(yōu)先原則，不操作；31 區(qū)功率因數(shù)越過上限，電壓正常，控制方法是電壓優(yōu)先原則，Q 與 Qmax 很相近，不操作 ；50 區(qū)功率因數(shù)正常，但電壓越過下限，控制方法是投電容器；51 區(qū)功率因數(shù)正常，但電壓越過下限，控制方法是升檔位，若在高檔，則投電容器；70 區(qū)功率因數(shù)越過下限，電壓正常，控制方法是電壓優(yōu)先原則，不操作；71 區(qū)功率因數(shù)越過下限，電壓正常，控制方法是電壓優(yōu)先原則，Q 與 Qmin 很相近，不操作。
3.2 十七區(qū)圖法的應用
十七區(qū)圖的控制策略是在傳統(tǒng)的九區(qū)圖的基礎上將主變有載調節(jié)分接頭的調節(jié)對無功的影響和電容器的投切對電壓的影響綜合考慮而得出的算法，可先計算出調節(jié)主變前和投切電容器前系統(tǒng)無功的大小，再來確定主變所需的檔位或投切哪幾組電容器。
4安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹
4.1產品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成�？商娲Ｒ�(guī)由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現(xiàn)代電網對無功補償?shù)母咭蟆?
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找投入（切除）點，實現(xiàn)過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。
4.2產品選型
AZC系列智能電容器選型：
AZCL系列智能電容器選型：
4.3產品實物展示
5總結
十七圖法的電壓無功控制策略通過自動調節(jié)主變分接頭和自動投切電容器，并綜合考慮了電壓和無功調節(jié)的相互影響，合理地避免了傳統(tǒng)九區(qū)圖法容易出現(xiàn)電容器反復投切的現(xiàn)象，實現(xiàn)了變電站的無功優(yōu)化控制，提高了電網運行的安全可靠性和經濟效益。
參考文獻
[1]孫均梅.一種基于十七區(qū)域圖的電壓無功控制方法及其應用 [J]. 電氣技術，2011（7）：19-23.
[2]陳彥. 變電站電容器反復投退原因及電壓無功控制改進.
[3]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.06版．
作者簡介：
宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為絕緣監(jiān)測及剩余電流監(jiān)測， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）
