基于工控工作站的新一代VQC自动装置剖析

基于工控工作站的新一代VQC自动装置剖析

基于工控工作站的新一代VQC自动装置剖析 2011： 摘要：维持电力系统的电压在允许的范围内变动，对保障电力负荷的正常运行和系统自身的安全至关重要，而电压水平则是与无功功率的平衡密切相关，控制无功补偿的电容器投切，可以改变网络无功功率分布，改善功率因素，减少网损和电压损耗，本文介绍一种新型的基于工控工作站的电压和无功自动调节装置。 关键词：电力系统 电压和无功 自动调节 VQC自动装置 控制策略 一、前言维持电力系统的电压在允许的范围内变动，对保障电力负荷的正常运行和系统自身的安全至关重要，而电压水平则是与无功功率的平衡密切相关，控制无功补偿的电容器投切，可以改变网络无功功率分布，改善功率因素，减少网损和电压损耗，对此要求电力系统的无功尽量的保证就地平衡。以前的控制手段是手动调节，随着电力自动化程度的提高，现在使用较为普遍的是由微处理器构成的自动调节装置来完成，该类型的装置在手动的调节上有了进步，但它仍有着以下主要缺陷：1、控制方式有限，在有限的方式外不能根据具体的要求设定。2、针对不同的系统、不同的要求自适应性欠佳，功能的增加需软硬件的双层增加。3、可视信息量少。随着电力网络的不断发展，对调节装置的自动化程度的要求越来越高、调节方式的要求越来越灵活。一种新型的基于工控工作站的电压和无功自动调节装置（以下简称VQC自动装置），在以上的问题上得到了很好的解决，它主要具有以下特点：1、结构简单，主要由工控工作站、接口机箱和打印机构成。2、软件采用面向对象技术和模块化设计，向用户提供了最优的人机界面。3、功能的程序化程度高，控制方式和功能的实现灵活，维护方便。4、采用了先进的接线识别技术用于变电站运行方式的自动识别，使装置可以适应变电站各个电压等级各种主接线形式的需要。5、屏幕操作功能强，在屏幕上能进行主变的调档、电容器的投切、开关的手动设置、闭锁和解除闭锁等操作。6、可视信息量大，在屏幕上有实时的各母线电压、主变高压侧的电流、主变的无功、功率因素、主变档位、各断路器及刀闸的状态（合上、断开）、主变和电容器的运行状态（运行、停运、闭锁、检修）、主变运行区域、实时动作和闭锁信息；点击电压和无功表计可观察电量的日变化曲线；通过菜单可查看和打印历史动作和闭锁信息。7、具有仿真功能，在不加任何外部交流量和开关量的情况下，通过键盘和鼠标建立系统的仿真模型进行各种试验，试验中没有出口，可以通过电量和设备状态的模拟变化，观察系统的所有动作过程。8、较完备的自检自恢复功能，当出现异常时能及时报警，当系统受到干扰时，能自行恢复。9、具有谐波监测功能，当投入电容器引起谐波放大时，可切除所投电容器，消除谐振现象。二、电压无功的调节原理1、原理框图：VQC自动装置由工控工作站，模拟量输入和开关量输入输出接口箱、打印机等外部设备，组成了一个多输入多输出的闭环自动控制系统，如图1所示。装置通过接口检测中压侧和低压侧母线开关状态、电压和变压器无功，对运行方式和运行区域进行识别和处理，当检测到电压和（或）无功越限，经过一定延时后即发出控制命令，调节变压器分接头和（或）投切电容器，将电压和无功控制在给定范围之内。

2、接线识别：（1）运行状态识别对于双卷变的变电站，当高压侧和低压侧与母线均有连通时为变压器“运行”状态，当高压侧或低压侧与母线无连通时为变压器“停运”状态。对于三卷变的变电站，当中压侧或低压侧与母线有连通时为变压器“运行”状态，当中压侧和低压侧与母线均无连通时为变压器“停运”状态。（2）运行方式识别对于双卷变的变电站，当低压侧母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当低压侧母线之间无连通时为变压器“独立”运行方式。对于三卷变的变电站，当中压侧或低压侧母线之间有连通时为变压器“并联”运行方式，当中压侧和低压侧母线之间均无连通时为变压器“独立”运行方式。（3）运行区域识别对于双卷变的变电站，以高压侧判无功，以低压侧判电压。对于三卷变的变电站，以高压侧判无功，以目标侧判电压。双卷变的变电站，目标侧为低压侧。三卷变的变电站，目标侧为中压侧或低压侧可由用户设定。3、目标侧的控制：变电站运行状态可分为九个大区域和两个小区域，如图2所示。图中纵坐标为目标侧电压U，横坐标为变压器无功Q。＋U表示目标电压的上限；－U表示目标电压的下限。＋Q表示无功上限，系统向变电站输送无功（无功不足，COSΦ滞后）；－Q 表示无功下限，变电站向系统倒送无功（无功过剩，COSΦ超前）。整个平面由以下四条直线，即＋U、－U、＋Q、－Q分为九个大区域。中间0区为电压和无功均合格区，其余八个区为控制区。装置默认的控制策略[1]如表1所示。

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