电网调度运行中无功功率和电压问题分析

电网调度运行中无功功率和电压问题分析

刘艳英 1

王治宇 2

1.国网山西省电力公司太原供电公司

2.国网山西省电力公司检修分公司

摘要：电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作，是实现电网运行优化目标的关键措施。文章首先对电网调度运行中的无功功率和电压控制要求进行分析，进而分别探讨无功功率与电压的控制调节技术，以期为电网调度运行管理提供参考，提升电网运行的稳定性及供电质量。

关键词：电网调度运行；无功功率；电压问题

0 引言

电网调度作为电力系统运行管理中的重点工作，对一定供电范围区域内的供电质量有直接影响。在电网的实际运行过程中，可能会受到多方面因素的干扰，出现无功功率电源不足、电压不稳定、负荷不平衡等问题。因此，必须采取有效的控制调节措施，实现对无功功率和电压参数的实时监测和有效控制。

1 电网调度运行中无功功率和电压的控制要求

为了满足电网运行安全性、稳定性、供电质量等方面的要求，电力企业已经建立了较为完善的电网调度运行管理制度。在电网运行过程中，调度人员需要在电力系统中设置无功补偿设备，并对其性能和容量等进行检查。根据电网运行方式，合理配置无功补偿设备，根据运行调试结果，判断是否能够满足电网稳定运行的要求。在此过程中，需要同时对电力系统的静态特征和动态特征进行观测，如果发现电网运行稳定性较差，还需要对其进行进一步调整，避免因无功功率和电压变化问题，影响电网运行质量。在电网中设置无功补偿设备的主要作用是通过与其他设备连接，补偿无功消耗，避免出现电压崩溃等现象，满足电力设备运行的实际需求。另外，电网调度运行中的无功功率和电压控制，还要满足降低电能损耗方面的要求，通过加强对母线和功率因数等的控制，优化电网的整体运行效果。

2 电网调度运行中的无功功率控制技术研究

2.1 负荷分段控制

无功功率损耗影响电网运行质量的一个主要因素，目前关于无功功率控制技术的研究成功较多，在实际应用过程中也取得了良好的效果。根据电力系统的调度运行特点，由于在电网中存在许多负荷节点，而且负荷节点会发生变化，要对其无功功率进行精准控制难度较高。那么就需要根据电网的实际运行情况，及时采取相应的调节措施。在此方面，可采取负荷分段控制技术，即对各节点的负荷进行分时段处理，一般以小时为单位进行分段，采用积分中值方法计算负荷值大小。在分段控制过程中，也需要保证无功功率补偿装置的配置良好，根据电网运行情况，计算出无功备用量，确保发生运行故障时，无功补偿装置能够正常发挥作用，确保电力系统的安全性。在平时的运行调度过程中，则需要适应地区的负荷变化，及时采取调度措施，优化电网运行质量^[1]。

2.2 设备控制

根据电网调度运行管理的要求，在无功功率控制方面，调度人员需要随时掌握电网运行优化效果，对其作出准确衡量，从而判断电网运行质量是否能够满足要求。在采取负荷分段控制的基础上，要确定电网负荷在不同时段的动作值，如果其动作值较小，不需要为负荷设备分配动作权限。相反，如果动作值较高，则需要为负荷设备增加权限，以保证无功功率分配平衡。电网负荷设备的动作值为S，动作时间为t，设备台数为i，三者之间要满足S_t，i=1的关系式。在负荷分段上，不同时段离散量变化公式分别为△ C_i，t=C_i，t-C_i，t-1和△ T_i，t=T_i，t-T_i，t-1。其中△ C_i，t为电容器台数，△ T_i，t为变压器党委。在两者数值相同的情况下，如果允许动作不足，说明电力系统存在调度需求，可根据总负荷情况，对△C_i，t和△T_i，t权限进行分配^[2]。

2.3 无功功率平衡调整

在电网的正常运行情况下，电压水平和无功功率平衡水平呈正比，因此无功功率水平可以用稳态电压水平来表示。在电网调度运行中，有具体的正常电压标准和事故电压标准。比如220kV电网的最高长期运行允许电压为242kV，最低电压则根据系统稳定需求、用电制约条件等确定，正常运行最低电压220kV，事故运行最低电压不得低于209kV。为确保在出现电网故障时，所有线路也能具有一定稳定裕度，各变电站要具有一定的备用无功容量。在无功功率平衡调节过程中，可以与有功备用情况进行比较，考虑调频、调峰等方面的要求。其中，电压的变化具有区域性特点，即无功负荷变化只会对一定范围内的电压产生影响，因此可以采取就地平衡策略，实施分层分区调节。通过尽可能减少层间无功传动，避免主变传输无功时产生大量电能消耗，这也能够提升电网运行的经济效益^[3]。

3 电网调度运行中的电压控制技术研究

3.1 有载调压变压器控制技术

变压器是消耗无功的主要设备，在进行功率传输时，除空载无功消耗外，串联阻抗也会产生一定的损耗。在电网调度运行中，要尽量避免出现变压器大量进行无功传输的情况。如果变压器短路阻抗较大，需要对其受电功率因数进行控制。可以对有载调压变压器采取分头调压控制技术，在系统无功足够的前提下，可以在变压器传输不同功率是对电压进行调节。如果系统无功缺额较大，需要保持低压侧电压水平，对分头进行调节。但是这也会导致无功缺额转嫁到高压网中，使其电压质量出现下降。在实际控制过程中，需要对有载调压变压器分头调节加以限制。如果高压侧电源电压大于95%额定电压，可以按照变压器的受电功率因数进行调节，保证高峰时大于0.95，低谷时刻小于0.98。将受电功率因数调节合格后，再进行有载调压变压器分头调节。如果高压侧电源小于95%额定电压，则应投入电容器，并停止分头调节。

3.2 调度运行系统电压控制技术

目前要求电网调度运行对电压的控制调度范围分级管理，无功的补偿按照“分层分区、就地平衡” 原则，各变电站和发电厂运行，都需要根据调度部门制定的电压曲线，对实际电压运行情况进行监测和调整。重点要保证变压器的受电功率因数、母线电压、发电功率因数等在合理范围之内。调度部门应根据高压母线的电压曲线下达电压控制指令，实现对电网控制点和中枢点的有效管理。首先，根据电网逆调压原则，可以在电压的允许偏差范围内，保证高峰电压值高于低谷电压值。其次，电网一级网络的电压控制要在额定电压允许偏差范围内。为了保障电网的安全运行，需要继续加大资金投入力度，充分发挥调压设备和补偿设备的调压功能。调度部门需要明确责任分工，对所述变电站进行电压监督、指挥和调整，按照主网和地区网之间的无功功率交换指标，将电压控制在合理范围内。

3.3 电网优化及电压分区控制技术

在电网调度运行过程中，电网损耗优化控制的关键是提升电压平衡度，确保功率因数和电压参数正常，如果总功率过高，说明电网已经存在运行风险，需要采用投切、并联等补偿方式，对功率因数进行控制。在电压分区控制模式下，其控制原理和无功功率分段控制基本相同，由电力调度人员设置监控点，对电网中的实际电压运行情况进行监控，一旦发现异常，要立即通过监控系统发出预警信息，并由值班人员根据信息提示，尽快解决问题。同时应在分区控制规则中明确投电容、报警、强切电容等参数指标，提升电网调度运行管理的规范性。

4 结束语

电网调度运行管理关系着电网运行安全和运行稳定性。通过采取有效的无功功率和电压控制措施，能够将电网运行风险降至最低。在监测和控制过程中，及时发现电网运行存在的问题，并采取相应的控制措施，使电网恢复正常运行状态，同时也能够降低电能损耗。

参考文献

[1]陈娜,陈陈.电网调度运行中无功功率和电压问题的分析[J].中国战略新兴产业,2018(40):237.

[2]李谆.电网调度运行中无功功率和电压问题的探讨[J].低碳世界,2016(33):37-38.

[3]史明哲.电网调度运行中无功功率和电压问题讨论[J].科技资讯,2014(21):112.

[4] 易欢欢，图鋆彦.电网调度自动化的综合监控和智能化[J].科技风，2019(29):106.