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摘 要：伴随我国社会不断建设，经济水平快速提高，促使电力系统的发展也在逐渐加快，电力系统的组成部分涉及到非常多的方面和领域，其中的变电所就是非常重要的一部分。变电所的主要功能就是针对电压进行改变，并进行集中管理和分配，使人们能够使用上更加安全，更加稳定的电能。在变电所进行电压转换时，采用无功自动调节方式能够有效提高电压的质量，减小配电线路的损耗程度，这不仅有效提高了电力系统的现代化、智能化、自动化水平，而且也为电力企业的发展奠定了坚实的基础。本篇文章就是针对变电所电压和无功自动调节判据进行简要的分析和研究，希望对我国电力产业的快速发展增添一份力量，促进中国社会和经济发展建设。
关键词：变电所；电压；无功自动调节；判据
电力系统中的变电所非常关键，其能够将高压电与低压电进行转换，只有将电压转换成低压电，才能够供人们正常使用。在过去的很长一段时间里，变电所的电压和无功调节工作完全是由工作人员进行控制的，这样不仅浪费过多的人力成本，而且还容易出现偏差，这就会造成电力企业的综合效益不断降低，影响进一步发展进步。随着先进科学技术的出现，自动化技术逐渐应用在电力系统之中，变电所电压和无功调节也逐渐实现自动化控制，这不仅有效节约了人力成本，保证了电压和无功调节的精准性，同时也为电力企业创造了更多的效益，为电力系统在未来的发展打牢了基础，为电力系统更加智能化、现代化、自动化提供了途径。
1.电压无功综合调节判据的综述
1.1按母线电压和功率因数复合控制
这种判据能够通过两个方法进行判断，首先是将母线电压作为主体，不去对功率因数进行考虑，这样一来，电压符合标准就行，如果母线电压不符合相关标准的时候，按照两者的具体性质采取自动投切控制。其次，是将母线电压与功率因数共同作为判断依据，也就是说就算母线电压符合相关标准，如果功率因数方面符合标准，就进行自动投切，反之同理。第一个判据虽然对无功补偿效果进行了一定的思考，但是存在一定的问题，就是在特定的情况下，无功补偿会判断失误，最终导致无功补偿的效果非常差。第二个判据中的功率因数并不能够对实际无功进行展现，可以说母线电压和功率因数之间的判据有着一定的出入，这会造成无功补偿设备非常频繁的投切操作[1]。
1.2按母线电压和昼夜时间复合控制
按照电力系统中的变电站每天的负荷量制定相关曲线，并根据时间段对负荷曲线进行分割，按照每个时间段的负荷曲线针对母线电压及无功功率实际要求对具体的运行程序进行汇编，从而完成并联补偿电容器的自动调节控制。这种方法仅仅适用于每天的负荷量变化非常平稳的变电站，而且伴随季节变化其也需要进行一定的变化，即对电压和无功调节进行改变[2]。
1.3按母线电压和无功功率复合控制
按母线电压和无功功率综合控制就是利用电压、无功两个判别量对变电站电压、无功进行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。按电压、无功限值整定方式综合控制时，电压、无功调节边界图如图1所示。
从图1中的显示情况我们能够非常直观的看到，当运行的0区域的时候，其才符合电压和无功的上下限要求，如果运行出0区域，系统就会发出相应的指令，进行投切操作，将其带回0区域。电压的上限和下限是按照相关标准设置的，为使电压可逆，同时增加了逆调系数，通过计算能够得到其上下限的取值。无功上限和下限是按照电容器的相关参数设置的，Q上限为无功过剩，反之为无功不足[3]
2.模糊边界的无功调节判据
上文中的判据方法克服了单以电压作为调节判据所造成的无功补偿效果差的缺陷，基本消除了电压、功率因数作为调节判据所造成的并联补偿电容器频繁投切现象，是较为理想的判别方法。模糊边界的无功调节判据为电压边界固定，无功邊界与电压成线性相关即无功缺额较大时，无功边界下限值随着电压的升高而线性增大；无功缺额较小或为负值时，其随电压下降而增大[4]。无功功率变化对系统电压的影响可近似由下式表示：
ΔU/U0=ΔQ/Ssc（1）
式中U0为无功功率等于0时的母线电压；Ssc为系统短路容量.可见，无功功率的变化将引起电压成比例的变化。根据这一基本原理，针对电容器投切判据可建立数学模型：
Qct=（Un-U）α1/Un+Qα2/Q0（2）
式中，Un为标准电压，U为实时电压；Q0为每组电容器的容量，Q为实时无功功率；α1，α2为权重系数；Qct为电容投入的判别量.假设U=Un，Q≥1.5Q0则可投入一组电容器；U=1.05Un，Q≥2Q0也可以投入一组电容器，并设投入一组电容器的动作条件为Qct≥1。将上述条件代入式（2）可得：
（Un-Un）α1/Un+1.5Q0α2/Q0=1
（Un-1.05Un）α1/Un+2Q0α2/Q0=1
解此方程组可得：α1=20/3，α2=2/3
因此可得一组电容器的动作判据：
Qct=20（Un-U）/3Un+2Q/3Q0≥1（3）
为防止电容器过补偿，再增设电容投入辅助判据Q≥Q0。
根据上述无功投切判据，可将电压、无功平面划分为如图2所示的9个区.无功边界变成了与电压线形相关的直线，其斜率与设定条件有关。
从图2可以看出，在Δabc区域中，电压U大于标准电压Un，小于U上限，若按照原Q下限，则需要投入电容，这将使电压U更加偏离Un，且有可能超过U上限进入2区，引发电压调节。在Δcde区域中，电压U低于标准电压Un，接近U下限，此时无功缺额也接近原Q下限，若遇负荷或电压波动，可能导致电压低于U下限进入5区，引起电压调节。按照新Q下限，Δcde已进入3区，可投入电容，投入电容将使电压远离下限而接近标准电压，避免了一次不必要的电压调节[5]。该调节判据可以在保持无功补偿效果和无功调节次数不变的情况下，有效地减少有载分接开关的调节次数，延长有载分接开关使用寿命，并提高了电压质量。
3.结语
众所周知，变电所是电力系统中必不可少的重要组成部分，上文中针对电压和无功自动调节判据进行了简要的分析，这个判据能够在无功补偿效果不变以及无功调节次数一定的基础上，对有载分接开关的调节次数进行降低，这样就能够有效提高有载分接开关的使用年限。本人针对该判据研发出的新型变电站电压无功微机综合控制设备进行了分析，该设备的使用性能良好，有效解决了人工调节过程中可能出现的失误、不及时等问题，提高了变电所电压和无功调节的综合效率，降低了电力企业的投入成本。因此，在今后的电力系统中，应大力推广和应用电压和无功自动调节设备，从而促使我国电力系统的整体都更加自动化、智能化和现代化。
参考文献：
[1]刘璐，耿华，马少康，朱国荣，刘钟淇.低电压穿越过程中DFIG型风电场同步稳定及无功电流控制方法[J].中国电机工程学报.2017，16（15）：110-111.
[2]王宁，高朋，贾清泉，孙玲玲，白钰.光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究[J].电工电能新技术.2017，03（08）：187-189.
[3]张金霞.发电机的无功出力服务分析[J].青海大学学报（自然科学版）.2002，10（04）：222-223.
[4]张明军，厉吉文，王连文.新型变电站电压无功微机综合控制装置[J].山东工业大学学报.2001，04（06）：336-337.
[5]厉吉文，潘贞存，李红梅，宁文怡，盖其庆.变电所电压和无功自动调节判据的研究[J].中国电力.1995，05（07）：187-188.
关键词：变电所；电压；无功自动调节；判据
电力系统中的变电所非常关键，其能够将高压电与低压电进行转换，只有将电压转换成低压电，才能够供人们正常使用。在过去的很长一段时间里，变电所的电压和无功调节工作完全是由工作人员进行控制的，这样不仅浪费过多的人力成本，而且还容易出现偏差，这就会造成电力企业的综合效益不断降低，影响进一步发展进步。随着先进科学技术的出现，自动化技术逐渐应用在电力系统之中，变电所电压和无功调节也逐渐实现自动化控制，这不仅有效节约了人力成本，保证了电压和无功调节的精准性，同时也为电力企业创造了更多的效益，为电力系统在未来的发展打牢了基础，为电力系统更加智能化、现代化、自动化提供了途径。
1.电压无功综合调节判据的综述
1.1按母线电压和功率因数复合控制
这种判据能够通过两个方法进行判断，首先是将母线电压作为主体，不去对功率因数进行考虑，这样一来，电压符合标准就行，如果母线电压不符合相关标准的时候，按照两者的具体性质采取自动投切控制。其次，是将母线电压与功率因数共同作为判断依据，也就是说就算母线电压符合相关标准，如果功率因数方面符合标准，就进行自动投切，反之同理。第一个判据虽然对无功补偿效果进行了一定的思考，但是存在一定的问题，就是在特定的情况下，无功补偿会判断失误，最终导致无功补偿的效果非常差。第二个判据中的功率因数并不能够对实际无功进行展现，可以说母线电压和功率因数之间的判据有着一定的出入，这会造成无功补偿设备非常频繁的投切操作[1]。
1.2按母线电压和昼夜时间复合控制
按照电力系统中的变电站每天的负荷量制定相关曲线，并根据时间段对负荷曲线进行分割，按照每个时间段的负荷曲线针对母线电压及无功功率实际要求对具体的运行程序进行汇编，从而完成并联补偿电容器的自动调节控制。这种方法仅仅适用于每天的负荷量变化非常平稳的变电站，而且伴随季节变化其也需要进行一定的变化，即对电压和无功调节进行改变[2]。
1.3按母线电压和无功功率复合控制
按母线电压和无功功率综合控制就是利用电压、无功两个判别量对变电站电压、无功进行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。按电压、无功限值整定方式综合控制时，电压、无功调节边界图如图1所示。
从图1中的显示情况我们能够非常直观的看到，当运行的0区域的时候，其才符合电压和无功的上下限要求，如果运行出0区域，系统就会发出相应的指令，进行投切操作，将其带回0区域。电压的上限和下限是按照相关标准设置的，为使电压可逆，同时增加了逆调系数，通过计算能够得到其上下限的取值。无功上限和下限是按照电容器的相关参数设置的，Q上限为无功过剩，反之为无功不足[3]
2.模糊边界的无功调节判据
上文中的判据方法克服了单以电压作为调节判据所造成的无功补偿效果差的缺陷，基本消除了电压、功率因数作为调节判据所造成的并联补偿电容器频繁投切现象，是较为理想的判别方法。模糊边界的无功调节判据为电压边界固定，无功邊界与电压成线性相关即无功缺额较大时，无功边界下限值随着电压的升高而线性增大；无功缺额较小或为负值时，其随电压下降而增大[4]。无功功率变化对系统电压的影响可近似由下式表示：
ΔU/U0=ΔQ/Ssc（1）
式中U0为无功功率等于0时的母线电压；Ssc为系统短路容量.可见，无功功率的变化将引起电压成比例的变化。根据这一基本原理，针对电容器投切判据可建立数学模型：
Qct=（Un-U）α1/Un+Qα2/Q0（2）
式中，Un为标准电压，U为实时电压；Q0为每组电容器的容量，Q为实时无功功率；α1，α2为权重系数；Qct为电容投入的判别量.假设U=Un，Q≥1.5Q0则可投入一组电容器；U=1.05Un，Q≥2Q0也可以投入一组电容器，并设投入一组电容器的动作条件为Qct≥1。将上述条件代入式（2）可得：
（Un-Un）α1/Un+1.5Q0α2/Q0=1
（Un-1.05Un）α1/Un+2Q0α2/Q0=1
解此方程组可得：α1=20/3，α2=2/3
因此可得一组电容器的动作判据：
Qct=20（Un-U）/3Un+2Q/3Q0≥1（3）
为防止电容器过补偿，再增设电容投入辅助判据Q≥Q0。
根据上述无功投切判据，可将电压、无功平面划分为如图2所示的9个区.无功边界变成了与电压线形相关的直线，其斜率与设定条件有关。
从图2可以看出，在Δabc区域中，电压U大于标准电压Un，小于U上限，若按照原Q下限，则需要投入电容，这将使电压U更加偏离Un，且有可能超过U上限进入2区，引发电压调节。在Δcde区域中，电压U低于标准电压Un，接近U下限，此时无功缺额也接近原Q下限，若遇负荷或电压波动，可能导致电压低于U下限进入5区，引起电压调节。按照新Q下限，Δcde已进入3区，可投入电容，投入电容将使电压远离下限而接近标准电压，避免了一次不必要的电压调节[5]。该调节判据可以在保持无功补偿效果和无功调节次数不变的情况下，有效地减少有载分接开关的调节次数，延长有载分接开关使用寿命，并提高了电压质量。
3.结语
众所周知，变电所是电力系统中必不可少的重要组成部分，上文中针对电压和无功自动调节判据进行了简要的分析，这个判据能够在无功补偿效果不变以及无功调节次数一定的基础上，对有载分接开关的调节次数进行降低，这样就能够有效提高有载分接开关的使用年限。本人针对该判据研发出的新型变电站电压无功微机综合控制设备进行了分析，该设备的使用性能良好，有效解决了人工调节过程中可能出现的失误、不及时等问题，提高了变电所电压和无功调节的综合效率，降低了电力企业的投入成本。因此，在今后的电力系统中，应大力推广和应用电压和无功自动调节设备，从而促使我国电力系统的整体都更加自动化、智能化和现代化。
参考文献：
[1]刘璐，耿华，马少康，朱国荣，刘钟淇.低电压穿越过程中DFIG型风电场同步稳定及无功电流控制方法[J].中国电机工程学报.2017，16（15）：110-111.
[2]王宁，高朋，贾清泉，孙玲玲，白钰.光伏并网系统参与电压调节的有功和无功协调控制策略研究[J].电工电能新技术.2017，03（08）：187-189.
[3]张金霞.发电机的无功出力服务分析[J].青海大学学报（自然科学版）.2002，10（04）：222-223.
[4]张明军，厉吉文，王连文.新型变电站电压无功微机综合控制装置[J].山东工业大学学报.2001，04（06）：336-337.
[5]厉吉文，潘贞存，李红梅，宁文怡，盖其庆.变电所电压和无功自动调节判据的研究[J].中国电力.1995，05（07）：187-188.