宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文針對江門地區變電站電容器反復投退的現象，分析了傳統“九區圖”無功控制策略存在的弊端，并提出了“十七區圖”的無功控制策略。
關鍵詞：無功控制 ；九區圖 ；十七區圖 ；電壓控制
1 某地區 AVC 協調控制策略
某地區電網 AVC（電壓無功綜合控制系統）主要從電壓無功優化的角度，實現了對 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范圍，實現了對 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，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，并依據現場規程要求保證了無功電壓控制設備的動作次數、時間間隔及同一變電站內調節設備的循環投切。
2 電容器反復投退原因分析
據統計，某地區電網 AVC 在實際運行中某些變電站的10kV 電容器組出現了頻繁投退現象，嚴重影響了系統的穩定運行。結合該站的電壓曲線及 AVC 無功控制策略進行分析，發現江門電網 AVC 采用傳統的九區圖算法作為電壓無功控制策略的主要依據。
傳統的九區圖如圖 1 所示，以電壓優先為原則，綜合考慮了電壓、無功和功率因數，并以它們的運行狀態（正常、越上限、越下限）分為 9 個區。
從圖 1 中可得，0 區的電壓和無功均滿足運行要求，是理想的運行狀態。若偏離了 0 區，則需要通過投切電容器組或調節變壓器的有載調壓分接頭來進行無功調節，使得系統重新回到 0 區運行。九區圖算法實現變電站電壓無功自動控制的原則是電容投切優先。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和電壓調節兩者之間的相互影響，容易造成裝置反復動作的現象。當運行在 A 點時，電壓合格，無功越上限。這時依據九區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 區運行。此刻若變壓器的有載調壓分接頭在低檔位，系統又將切除電容器組。當電容器組切除后，運行點又有可能返回 7 區運行。如此反復循環，將會導致電容器組反反復復投切，運行點在 1 區和 7 區之間頻繁來回。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 十七區圖法
九區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，裝置調節反反復復頻繁動作。為了克服傳統九區圖存在的弊端，本文提出了“十七區圖”算法（如圖 2 所示），是在九區圖的基礎上，再將 1、3、5、7 這 4 個容易發生投切振蕩區域中每一個區劃分為 3 個區域，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，可實現只需一次調節便可達到調節的目標，避免了多次投切電容器組合調節分接頭，以實現變電站系統電壓無功的調整優化。
ΔUq—投切一組電容器組引起的電壓大變化量 ；
ΔUu—調節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—調節主變有載調壓分接頭引起的無功大變化量 ；
十七區圖的控制策略如下 ：
10 區功率因數正常，但電壓越過上限，控制方法是降檔位，若在檔，則切電容
器；11 區功率因數正常，但電壓越過上限，控制方法是切電容器 ；30 區功率因數越過上限，電壓正常，控制方法是電壓優先原則，不操作；31 區功率因數越過上限，電壓正常，控制方法是電壓優先原則，Q 與 Qmax 很相近，不操作 ；50 區功率因數正常，但電壓越過下限，控制方法是投電容器；51 區功率因數正常，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 區功率因數越過下限，電壓正常，控制方法是電壓優先原則，不操作；71 區功率因數越過下限，電壓正常，控制方法是電壓優先原則，Q 與 Qmin 很相近，不操作。
3.2 十七區圖法的應用
十七區圖的控制策略是在傳統的九區圖的基礎上將主變有載調節分接頭的調節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，可先計算出調節主變前和投切電容器前系統無功的大小，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低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數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。可替代常規由熔絲、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，適應現代電網對無功補償的更高要求。
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、頻率、電容器路數及投切狀態、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的相互影響，合理地避免了傳統九區圖法容易出現電容器反復投切的現象，實現了變電站的無功優化控制，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測及剩余電流監測， QQ：3007723194 手機：13482141563（微信同號）
