【正文】 變壓器高壓側(cè)注入無功功率 Q1（或主變高壓側(cè)功率因數(shù) cosφ1） 作為調(diào)控考核對象。 由于 變壓器的分接頭是分檔調(diào)節(jié)的， 并聯(lián)電容 分組投切的因此只能使電壓 U2在一定范圍內(nèi)接近額定值， 無功 Q1在一定范圍內(nèi)接近 0，功率因數(shù) cosφ1在一定范圍內(nèi)接近 1。 由于 負(fù)荷是隨機(jī)變化的，母線上電壓也是不定的， 因此 允許各電壓中樞點(diǎn)的電壓在一定范圍內(nèi)。 從變電站電壓無功綜合控制的角度， 通常 要求主變壓器高壓側(cè)注入無功功率 Q1必須滿足 QL≤ Q1≤ UH（ QH、 QL 是規(guī)定的無功上下限）， Q1越接近 0 越好， 一般 情況下應(yīng)使流入變電站的無功大于 0， 即 無功不反饋； 或 主變壓器高 壓側(cè)功率因數(shù) cosφ1必須滿足 cosφL≤ cosφ1≤ cosφH（ cosφH、 cosφL是規(guī)定的功率因數(shù)上下限）， cosφ1越接近 1 越好。 在 保證電壓合格的前提下， 使 網(wǎng)損盡量小也應(yīng)作為一條控制要求。 3）盡量減少控制設(shè)備的動作次數(shù) 由于變壓器在電網(wǎng)中的重要地位，應(yīng)對其加以保護(hù)。有資料顯示， 有載 調(diào)節(jié)變壓器 80%的 故障是由于分接開關(guān)引起的 [3]， 因此 變電站要嚴(yán)格限制分接頭的單位時間內(nèi)的動作次數(shù)，同時也對電容器組的單位時間內(nèi)的投切次數(shù)做出限制。 變電站電壓無功綜合控制的控制模式 變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng)的調(diào)控考核對象之一是無功指標(biāo)， 即 可以取主變高壓側(cè)華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 （ 或 低壓側(cè)） 無功功率 ， 也可以 取主變高壓側(cè)（ 或 低壓側(cè)） 功率因數(shù) ， 分別 可以稱為“ 電壓 無功功率控制” 模式 和“ 電壓 功率因數(shù) 控制” 模式 。 九區(qū)圖控制策略原理分析 控制策略師變電站 VQC 調(diào)節(jié)的基本準(zhǔn)則。 可以將變電站看作是電力系統(tǒng)的一個元件， 其 電壓和無功流動與系統(tǒng)是相互影響的， 因此 在控制策略上 VQC 必須滿足變電站調(diào)節(jié)電壓和平衡無功的要求， 同時 還要盡量減少有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)和電容器組的動作次數(shù)， 另外 還要服從系統(tǒng)運(yùn)行的需要。 圖 23 所示是傳統(tǒng)九區(qū)圖示意。 圖 23 九區(qū)圖示意 圖 傳統(tǒng)九區(qū)圖的基本原理 傳統(tǒng)的九區(qū)圖控制策略是按照 固定的電壓和無功（功率因數(shù) ） 上下限將電壓 無功 平面劃分為 9 個區(qū)域，如圖 23 所示。 九區(qū)圖 各區(qū)域具體的綜合控制策略 如表 21 所示 [4] [5]： 華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 表 21 九區(qū)圖綜合控制策略示意表 無功功率下限 無功功率上限 8 區(qū) 切電容 無電容可切，升檔降壓 1 區(qū) 升檔降壓 在最高檔，強(qiáng)切電容 2 區(qū) 升檔降壓 在最高檔，強(qiáng)切電容 7 區(qū) 切電容 無電容可切，維持 9 區(qū) 不動作 逆調(diào)壓原則調(diào)整電壓下限 3 區(qū) 投電容 無電容可投，維持 6 區(qū) 降檔降壓 在最低檔，強(qiáng)投電容 5 區(qū) 降檔降壓 在最低檔，強(qiáng)投電容 4 區(qū) 投電容 無電容可投，降檔升壓 功率因數(shù)上限 功率因數(shù)下限 九區(qū)圖的電壓、無功上下限一般在某個負(fù)荷時段取固定值，并按逆 調(diào)壓原則自動調(diào)整電壓下限值。 基于九區(qū)圖策略的 VQC 在一定程度上提高了主變低壓側(cè)母線電壓的合格率，實(shí)現(xiàn)了無功就地平衡，改善了變電站的功率因數(shù)和減少了電網(wǎng)的功率損耗，在一定程度上能夠滿足變電站的運(yùn)行要求。 (a) 恒定阻抗負(fù)荷模型 (b) 恒定功率負(fù)荷模型 (c) 振蕩動作示意 圖 24 九區(qū)圖不合理動作示意 如圖 24(a)所示， QL≤ 0，變電站負(fù)荷取恒定阻抗模型。當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)位于 5 區(qū)中無功功率為負(fù)值的 S 區(qū)時，降檔可能會使無功功率越下限，運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入 7 區(qū)或 6 區(qū)。 華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 如圖 24(b)所示， QL≤ 0， ΔUumin 為調(diào)節(jié) 1 檔分接頭所引起的無功功率最小變化量，變電站負(fù)荷取恒定功率模型。又如當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)位于 1 區(qū)中的 S1小區(qū)時，升檔降壓會使無功功率越上限，運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)如 3 區(qū)或 2 區(qū)；當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)位于 5 區(qū)中的 S2小區(qū)時，降檔升壓會使無功功率越下限，運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入 7 區(qū)或 6 區(qū)。由于調(diào)檔對無功功率的影響極小，這些區(qū)域的調(diào)檔策略基本符合 VQC 的控制目標(biāo)，但增加了分接頭和電容器組的動作次數(shù)。 九區(qū)圖的某些區(qū)域?qū)τ诳刂频慕Y(jié)果還可能會產(chǎn)生振蕩動作的現(xiàn)象。振蕩動作現(xiàn)象會增加分接頭和電容器組的動作次數(shù)，對設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生不利的影響，并使系統(tǒng)所受沖 擊次數(shù)增多，因此在控制策略上應(yīng)加以避免。圖中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行于 3 區(qū)中 ΔUq 區(qū)中的任意一 a 點(diǎn)時，根據(jù) 3 區(qū)的VQC 策略，將投入 1 組電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，引起電壓升高，無功功率減小，功率因數(shù)增大，則投電容后運(yùn)行點(diǎn)將可能進(jìn)入 1 區(qū)或 2 區(qū)而非 9 區(qū)；此后 VQC 應(yīng)該按 1 區(qū)或 2 區(qū)的策略動作，分以下兩種情況。 若分接頭已調(diào)至最高檔或分接頭達(dá)日最大調(diào)節(jié)次數(shù)而閉鎖，則 VQC 執(zhí)行強(qiáng)切電容動作，使運(yùn)行點(diǎn)又回到原先的 a 點(diǎn)； VQC 再按 3 區(qū)的策略投電容，如此就產(chǎn)生電容投切振蕩現(xiàn)象。在電壓 無功功率控制模式下，由于調(diào)檔對無功功率的影響很小，因此運(yùn)行點(diǎn)可能進(jìn)入不了 9 區(qū)而是又進(jìn)入 qU? 小區(qū)，從而產(chǎn)生振蕩動作現(xiàn)象。 若分接頭已調(diào)至最高檔或已被閉鎖，則 VQC 執(zhí)行強(qiáng)切電容動作，產(chǎn)生電容投切振蕩現(xiàn)象。 華北電力大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 應(yīng)注意到，九區(qū)圖策略對控制設(shè)備的動作次數(shù)使無限制的，而變電站對分接頭的日調(diào)節(jié)次數(shù)由嚴(yán)格的限制，一旦分接頭達(dá)到日最大調(diào)節(jié)次數(shù)或檢修最大調(diào)節(jié)次數(shù)將會被閉鎖，由此可能會產(chǎn)生振蕩動作現(xiàn)象。 由于九區(qū)圖的分區(qū)控制策略師基于理想的情況的電壓、無功控制，在實(shí)際控制中除會出現(xiàn)振蕩動作現(xiàn)象外還存在著其他一些問題 [6]： 1） 九區(qū)圖的電壓、無功上下限是隨季節(jié)、峰谷、時段而變的，不易調(diào)整；由于調(diào)檔和投切電容對變電站的電壓、無功均有影響，當(dāng)某些區(qū)域?qū)深愒O(shè)備的控制都起作用時，難以區(qū)分哪一類效果更好，因此九區(qū)圖對于現(xiàn)場運(yùn)行人員而言是比較難以掌握的。而實(shí)際上個變電站每天的有功和無功負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律性，當(dāng)無功負(fù)荷曲線上出現(xiàn)由谷轉(zhuǎn)峰的變化趨勢時，則會先出現(xiàn)電壓越下限，緊接著又出現(xiàn)無功越上限的情況。如果 VQC 能夠判定電壓越限是由無功迅速變化引起的，則完全可以在電壓和無功不越限時就直接提前投切電容器，從而減少分接頭的調(diào)節(jié)次數(shù)并提高電壓合格率。 4） 對于主變低 壓側(cè)母線在多路用戶負(fù)荷下要求按逆調(diào)壓原則調(diào)壓，九區(qū)圖很難實(shí)現(xiàn)。 綜上所述，當(dāng)裝置采用傳統(tǒng)的九區(qū)圖電壓、