5 电压无功综合控制装置的改进与应用

　　电压无功综合控制装置（VQC）是一种无功调节和变压器分接头调节的综合自动控制装置。自从20世纪90年代问世以来，由于改变了过去靠人工调节变压器分接头的弊端而得到广泛应用。传统的VQC装置采用九区图算法在平稳负荷下能发挥良好作用，但是在负荷变换频繁的场合容易使变压器分接头动作次数过多，而变压器的分接头动作5000次就需要大修。兖州矿业（集团）公司东滩煤矿在传统电压无功综合控制装置的基础上，针对电压、无功的各种运行情况给出相应控制策略，采用一种基于比传统九区图算法更优化的十二区图模糊算法的VQC控制方法对其进行改进。这个煤矿改造工程的实施结果表明，电压合格率和功率因数得到明显改善，变压器分接头实现自动调节，补偿效果理想。

　　（1）控制原理

　　VQC采用改变有载调压变压器分接头档位和投切电容器组改变变电站的电压和无功。分接头上调后电压V变大，用户设备的无功消耗增大，因而无功功率Q增大；分接头下调后V变小，用户设备无功消耗减少，因而无功功率Q减少；投入电容器时就地无功得到补偿，无功功率Q减小，同时V增大；退出电容器后无功功率Q增大，同时V变小。根据变电站有载调压变压器和电容器的配置情况，可采用以下3种调节方式:根据电压约束和无功约束实现有载调压变压器分接头调节和电容器组投切的协调控制，分为电压优先和无功优先；电容器组投切的单一控制；根据电压约束和无功约束，实现有载调压变压器分接头的单一控制。

　　（2）控制策略

　　VQC系列电压无功综合控制装置根据母线电压的高低和无功功率的需求状况，通过对变压器有载调压变压器分接头的自动调节和并联电容器组的自动跟踪投切，实现对变电站电压和无功功率的综合控制，保证供电的电压质量和功率因数满足期望要求，达到降低电能损耗、减少电压波动和提高设备利用率的目的。采用十二区图模糊算法时，电压上下限根据电压合格范围确定，无功功率上下限根据每组电容器容量及理想功率因数计算。考虑到投切1组电容器和分接头调节1档时引起的电压和无功功率变化值而选择最优化的模糊控制，使VQC装置在变电站电压和无功调节精度最高的情况下，对电容器组的投切和变压器分接头的调节最少，具有运行方式多样、控制方式灵活、控制方案优化、控制过程防振荡和闭锁功能可靠的特点。例如，根据已经得出的十二区图边界条件，装置判断出供电系统当前运行在第8区，经过区间延时确认后，如果具备变压器测压条件，则装置执行1次第一方案“变压器降压”操作；否则，就判断是否具备电容器投切条件，执行1次第二方案“投入电容器”操作；如果变压器调压和电容器投切条件均不具备，则装置在本区域不执行任何操作。又如，装置判断出系统当前运行在第6区，经过区间延时确认后，如果具备变压器调压的条件，则装置执行1次第一方案“变压器升压”操作；否则，装置在本区域不执行任何操作。