【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)。目前經(jīng)常采用的傳統(tǒng)九區(qū)圖法，其控制策略是按照固定的電壓和無功（或變電站進(jìn)線端功率因數(shù)）上下限將電壓—無功平面分為9個(gè)區(qū)域。U是變壓器低壓側(cè)母線電壓，Q是變壓器高壓側(cè)無功功率（）。Q越下限（功率因數(shù)超前）表示變電站向電網(wǎng)到送無功，Q越上限（功率因數(shù)滯后）表示電網(wǎng)無功不足，Q上下限之差至少 傳統(tǒng)九區(qū)圖示意圖應(yīng)大于1組電容器容量。有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)補(bǔ)償電容器的基本調(diào)節(jié)規(guī)律是：變壓器分接頭上調(diào)（或下調(diào)）后，U變大（或變?。?，進(jìn)線功率因數(shù)變小(或變大），一般調(diào)節(jié)分接頭對(duì)無功的影響不大。投入（或切除）電容器后，Q變?。ɑ蜃兇螅?，U變大（或變?。?，變大（或變?。1]。 “九區(qū)圖”控制策略表序號(hào)電壓情況無功情況控制對(duì)策0合格合格不調(diào)整1越上限合格降壓2越上限越下限先降壓，如無功仍越下限，投電容3合格越下限投電容4越下限越下限先投電容，若電壓仍越下限，則升壓5越下限合格升壓6越下限越上限先升壓，若無功仍越上限，切電容7合格越上限切電容8越上限越上限先切電容，若電壓仍越上限，則降壓 九區(qū)圖綜合控制存在的主要問題目前工程實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的是傳統(tǒng)的“九區(qū)圖”理論，按照電壓上、下限和無功上、下限將運(yùn)行區(qū)域劃分為九個(gè)區(qū)，各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)不同的控制策略，根據(jù)實(shí)時(shí)電壓、無功所在的運(yùn)行區(qū)域，采取相應(yīng)的控制方法?！熬艆^(qū)圖”的無功調(diào)節(jié)判據(jù)是一個(gè)與電壓無關(guān)的平行于電壓坐標(biāo)軸的固定邊界線，而實(shí)際運(yùn)行中無功的調(diào)節(jié)對(duì)電壓是有影響的，但在“九區(qū)圖”中無功的調(diào)節(jié)的邊界與電壓狀態(tài)無關(guān)，因此產(chǎn)生一系列問題：1）“九區(qū)圖”中兩類設(shè)備動(dòng)作的先后順序?qū)刂平Y(jié)果影響較大，如順序不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生頻繁動(dòng)作、投切振蕩等現(xiàn)象；2）“九區(qū)圖”的某些區(qū)對(duì)于兩類設(shè)備的控制都起作用時(shí)，難于區(qū)分哪一類效果更好；3）在“九區(qū)圖”中只要進(jìn)入第0區(qū)就不會(huì)再有調(diào)節(jié)，可能會(huì)造成系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行在電壓、無功或功率因數(shù)不合格狀態(tài)的邊緣，而不能做到將系統(tǒng)控制在額定最佳運(yùn)行狀態(tài)；4）“九區(qū)圖”對(duì)于控制設(shè)備的使用是無限次的，而實(shí)際操作中分接頭調(diào)節(jié)和電容器組投切次數(shù)是有嚴(yán)格限制的。 九區(qū)圖的改進(jìn)電壓無功綜合控制策略應(yīng)綜合考慮變壓器分接頭和電容器組調(diào)節(jié)過程中，所引起的系統(tǒng)電壓無功變化趨勢(shì)以及其它一些相關(guān)的變化。近年來，針對(duì)以上的一系列問題進(jìn)行了改進(jìn)如采用區(qū)域圖法、模糊邊界法等，如文獻(xiàn)，雖然在一定程度上改善了控制效果，但實(shí)際運(yùn)行效果仍不太理想。1） 針對(duì)傳統(tǒng)九區(qū)圖法對(duì)于某些區(qū)控制結(jié)果產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象以及裝置頻繁動(dòng)作的缺陷，增加了23和67這兩個(gè)區(qū)域作為防震區(qū)，得到如圖所示改進(jìn)的“九區(qū)圖”。當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)位于23（或67）區(qū)域內(nèi)時(shí)，控制策略為下調(diào)分接頭降壓或上調(diào)接頭升壓，南瑞繼保RCS9656型、VQCⅡ型電壓無功綜合調(diào)節(jié)裝置即采用這種控制策略[6]。 改進(jìn)的九區(qū)圖 （11區(qū)域圖法）2） 更為改進(jìn)的策略是在九區(qū)圖中再細(xì)分8個(gè)小區(qū)，采用區(qū)域圖法的控制策略。每個(gè)區(qū)的控制方案可自動(dòng)整定，也可手動(dòng)整定，自動(dòng)整定可按五種方式進(jìn)行：只考慮電壓，只考慮無功，電壓優(yōu)先，無功優(yōu)先，綜合考慮[7]。 改進(jìn)的九區(qū)圖 （17區(qū)域圖法）由上所述可以發(fā)現(xiàn)，以上控制策略的改進(jìn)以動(dòng)作區(qū)間的進(jìn)一步細(xì)化為特點(diǎn)，然而這些改進(jìn)的控制策略存在一個(gè)普遍問題是控制為單向控制，認(rèn)為其設(shè)定的限值為恒定值，即未考慮無功調(diào)節(jié)對(duì)電壓的影響及其之間相互協(xié)調(diào)關(guān)系，VQC一直使用這些定值，而這些定值與實(shí)際值的誤差往往會(huì)導(dǎo)致裝置的誤動(dòng)作或控制振蕩。3） 有人對(duì)九區(qū)圖進(jìn)行更細(xì)致的劃分，（實(shí)質(zhì)為13區(qū)域圖法），DWZKⅡ型電壓無功自動(dòng)控制裝置即采用這種控制策略[8]。 改進(jìn)的九區(qū)圖 （13區(qū)域圖法）4） 電壓調(diào)節(jié)邊界應(yīng)該是相對(duì)固定的各個(gè)負(fù)荷時(shí)段可不同，無功調(diào)節(jié)邊界應(yīng)該是一個(gè)受電壓狀態(tài)影響且在一定范圍內(nèi)服務(wù)于電壓調(diào)節(jié)的一個(gè)模糊邊界[9]。 電壓無功模糊調(diào)節(jié)邊界5） 其中對(duì)改進(jìn)九區(qū)圖的方法中，“采用分時(shí)控制原則確定電壓上下限”是修改比較完善的。所謂電壓分時(shí)控制是指按實(shí)際日典型負(fù)荷曲線，按預(yù)測(cè)負(fù)荷曲線來劃分高峰和低谷時(shí)段，在調(diào)度給定的電壓上下限內(nèi)，分別采用不同的電壓控制范圍：高峰負(fù)荷時(shí)段定為較高的電壓控制范圍，～； 低谷負(fù)荷時(shí)段定為較低的電壓控制范圍，～。 改進(jìn)九區(qū)圖法 時(shí)段劃分電壓分時(shí)控制的時(shí)段劃分宜粗不宜細(xì)，太細(xì)會(huì)使被控制對(duì)象動(dòng)作頻繁。隨著季節(jié)和運(yùn)行方式的不同，負(fù)荷曲線中的高峰和低谷時(shí)間會(huì)有所差異，運(yùn)行中不可能經(jīng)常修改時(shí)段的劃分和改變電壓上下限定值。從線損最低的角度考慮，線路只送有功不送無功 （功率因數(shù)為1時(shí)線損最低）。如果無功補(bǔ)償過度，無功由低壓側(cè)向高壓側(cè)倒送，則會(huì)增大線損。電容器組的容量是固定的，無功上下限的寬度不能過窄，否則會(huì)出現(xiàn)電容器組反復(fù)投切；也不宜太寬，太寬會(huì)降低電容器組的利用率。1）無功下限的確定。無功下限的確定有一定難度，定的不合適就會(huì)降低 VQC 的綜合效益。如果只考慮無功不倒送，無功下限應(yīng)設(shè)定為0，即與坐標(biāo)零點(diǎn)重合。從整個(gè)系統(tǒng)或地區(qū)系統(tǒng)考慮，～，系統(tǒng)功率因數(shù)很高，為了保證發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，如果各站均把下限定為0將會(huì)造成低谷時(shí)段系統(tǒng)調(diào)度困難。無功分站控制，即每站無功下限24 h不變，但不同的站其下限不同，有的站下限采用0，而有的站則定為不同的數(shù)值，關(guān)鍵是系統(tǒng)綜合控制效果。2）無功上限的確定。 Qc 即可。電壓、無功調(diào)整過程中應(yīng)保證電壓在合格范圍內(nèi)，再考慮降低線損，當(dāng)兩者出現(xiàn)矛盾時(shí)首先確保電壓合格。當(dāng)電壓超過了上、下限定值范圍時(shí)，優(yōu)先預(yù)測(cè)無功設(shè)備的調(diào)節(jié)是否最優(yōu)。優(yōu)化算法如下。（1） 當(dāng)電壓越上限時(shí)，調(diào)節(jié)主變分接頭降壓可以使電壓正常，但考慮到切電容器可以降低母線電壓，又可以起到優(yōu)化無功的作用，可以優(yōu)先考慮切電容器。（2） 當(dāng)電壓越下限時(shí)，調(diào)節(jié)主變分接頭升壓可使電壓正常，但考慮到投電容器既可以提高母線電壓，又可以起到優(yōu)化無功的作用，可優(yōu)先考慮投電容器。（3） 當(dāng)電壓偏低接近下限值而功率因數(shù)偏高時(shí)，如果有運(yùn)行的電容器，先要預(yù)測(cè)計(jì)算切一組電容器是否會(huì)使電壓超過下限，如果計(jì)算到動(dòng)作后電壓越下限，則先調(diào)一次分接頭升壓，然后再檢查運(yùn)行情況。如果仍需要切電容器則切電容器，如果這時(shí)系統(tǒng)參數(shù)已經(jīng)合格，可不再調(diào)節(jié)無功設(shè)備，從而減少了設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)。（4） 當(dāng)電壓偏高接近上限值而功率因數(shù)偏低時(shí)，如果有備用的電容器，先預(yù)測(cè)計(jì)算投一組電容器是否會(huì)使電壓超過上限，如果計(jì)算到動(dòng)作后電壓越上限，則先調(diào)一次分接頭，然后再檢查運(yùn)行情況，如果仍需要投電容器則投電容器，如果此時(shí)系統(tǒng)參數(shù)已經(jīng)合格，可不再調(diào)節(jié)無功設(shè)備，從而減少了設(shè)備的動(dòng)作次數(shù)。（5） 從上述的優(yōu)化策略來看，a和b的運(yùn)行情況比較常見，在實(shí)踐運(yùn)行過程中可以增加無功設(shè)備的投切率，從而大大減少主變分接頭的動(dòng)作次數(shù)；c和d保證電壓正常時(shí)不會(huì)為了優(yōu)化無功 (功率因數(shù)) 而造成電壓的不合格。根據(jù)電力系統(tǒng)的要求，可以通過預(yù)測(cè)投切電容器是否能達(dá)到最優(yōu)的效果來進(jìn)行優(yōu)化控制。如果投切電容器既可保證功率因數(shù)合格和抑制諧波，又可以調(diào)整電壓，可通過投切電容器來進(jìn)行調(diào)壓，否則調(diào)節(jié)主變分接頭。綜上分析，可以得到一個(gè)優(yōu)化的改進(jìn)動(dòng)作策略。區(qū)域1 . 如果切電容器不會(huì)使功率因數(shù)超過下限值，優(yōu)先切電容器；如果切電容器后電壓仍不合格，調(diào)主變分接頭降壓；區(qū)域2 . 投電容器不會(huì)使電壓越上限和功率因數(shù)越上限，則只能投電容器；區(qū)域3 . 電壓偏高但功率因數(shù)又偏低，只能調(diào)節(jié)主變分接頭降壓，動(dòng)作后的策略視運(yùn)行情況而定。區(qū)域4 . 電壓偏高，但切一組電容器會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)越下限，調(diào)節(jié)主變分接頭。區(qū)域5 . 如果切電容器不會(huì)使功率因數(shù)越下限，優(yōu)先切電容器；如果切電容器后電壓仍不合格，調(diào)節(jié)主變分接頭降壓。區(qū)域6 . 切電容器不會(huì)使電壓及功率因數(shù)越下限，只能切電容器。區(qū)域7 . 電壓偏低但功率因數(shù)又偏高，調(diào)節(jié)主變分接頭升壓，動(dòng)作后的策略視運(yùn)行情況而定。區(qū)域8 . 電壓偏低，但投一組電容器會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)越上限，只調(diào)節(jié)主變分接頭升壓。區(qū)域9 . 3′區(qū)。檢測(cè)到投電容器使電壓越上限，如果有電容器可投，先調(diào)節(jié)主變分接頭降壓，再檢查電容器是否需要投入；如果出現(xiàn)其它運(yùn)行情況，重新決策。如果在該區(qū)域中檢查到?jīng)]有電容器可投，暫時(shí)維持現(xiàn)狀不調(diào)節(jié)主變分接頭。區(qū)域10 . 7′區(qū)。檢測(cè)到切電容器使電壓越下限，如果有電容器可切，先調(diào)節(jié)主變分接頭升壓，再檢查電容器是否需要切除。如果出現(xiàn)其它運(yùn)行情況，重新決策。如果在該區(qū)域中檢查到?jīng)]有電容器可切 ,暫時(shí)維持現(xiàn)狀不調(diào)節(jié)主變分接頭[1]。考慮到動(dòng)作策略相同，c和i可以合并為同一個(gè)綜合區(qū)域，而g和j可以合并為一個(gè)綜合區(qū)域。 控制裝置根據(jù)電壓、無功、時(shí)間、諧波含量、負(fù)荷率、有載調(diào)壓變壓器分接頭檔位和電容投切等多因素進(jìn)行綜合判斷，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的運(yùn)行區(qū)域，再按照預(yù)定的控制方案，閉環(huán)的控制站內(nèi)并聯(lián)補(bǔ)償電容器的投切和有載調(diào)壓變壓器分接頭的調(diào)整，以最優(yōu)的控制順序和最少的動(dòng)作次數(shù)使運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入正常工作區(qū)。 小結(jié)本章介紹了傳統(tǒng)“九區(qū)圖”電壓無功綜合控制基本原理，對(duì)其操作矢量模型、控制邊界進(jìn)行了深入的研究。 傳統(tǒng)“九區(qū)圖” 電壓無功綜合控制原理中，控制策略是按照固定的電壓和無功（或變電站進(jìn)線端功率因數(shù)）上、下限將電壓—無功平面劃分為9個(gè)區(qū)域。由于電壓、無功的上、下限值是給定的，實(shí)際的運(yùn)行情況證明不能達(dá)到最佳的控制效果。本章對(duì)傳統(tǒng)“九區(qū)圖”存在的問題進(jìn)行分