钢铁企业电力系统的无功功率和电压控制
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）120-0150-02
1无功功率优化问题的分类
对无功功率优化的问题的分类，主要按照无功优化时电力系统的稳定程度划分，划分为两大类分别是电力稳定下的无功优化。而另一类是电力不稳定下的无功优化。在电力稳定下的无功优化的目的是降低电力的的损耗。提高利用的效率。我们在这里讨论的是在电力系统稳定下的无功优化。
在这种情况下的无功优化又可以分为两类。分别是运行优化和规划优化，这两大类的划分基础是研究问题的时间长短。运行优化是根据现有的设备，结合现实的实际情况来规划现期内的无功设备的运行规划。而规划优化则是在长期内，一般指五到十年，根据整体电网的运行计划，在安全稳定等条件的约束下，进行的无功优化的具体的规划。这种长期的规划有利于设备运行的最佳状态的条件，能够渐进的改善电压的质量。
2无功优化对电压的影响
2.1无功优化和电压控制的关系
无功功率和电压有关，有功功率和频率有关，而电压和频率构成了衡量电能质量的基本指标。频率和电压之所以构成了衡量电能质量的基本指标是因为，电能稳定和质量的保证需要特定的电压和额定频率值。而无功功率和电压的关系通过电无功曲线图表现出来。这种曲线图表明系统电压的运行水平和电源的供应能量呈正相关。这就要求，无功和功率的配置装置的设定要因地制宜，结合具体的实际情况。这样才能使电源电量的供应合适，使电力供应效能的发挥最大化。
2.2电压调整和电压无功控制的协调问题。
就目前的技术水平来看，调整电压的手段主要有以下几种：调节发电机电压的输出值、运用变压器分接头按档调压、借助无功补偿设备改变电压值等方式。除了这几种方式，最为典型和普遍的就是无功优化控制电压。这种方式是结合了调整变压器分接头和投切无功补偿两种方式，综合运用，以达到无功功率的平衡状态。不管采取哪种方法，调整电压的最终目的都是为了使用户终端的电压值符合要求。
3电力系统下的无功电压的控制方法
3.1基于EMS优化下的电压无功控制
基于EMS之上的无功优化是指利用EMS自动化系统的平台，进行控制。这种控制利用的最多的即使无功最优算法。这种控制也存在着一定的缺陷，主要表现在这种控制的应用面有限，在计算系统慢，响应不及时的情况下，这种算法是无法起效果的。另外，在电压运行等需要及时反映时，这种方法也是不适用的。
3.2基于变电站的电压无功控制
基于变电站的电压无功控制需要应用“电力无功自动化控制装置”。这种装置的应用在我国的一些变电站已经实施。这种装置的工作组原理简单易懂。是指对电压无限功值根据九分图进行划分。把数据和系统反应时间也记录到九分图之中。控制设施会根据九分图的数据进行判断，得出一组最优无功设备组合和最优的控制顺序下的电压值，把此时最优组合划分到第九区。这种方法的有点就是有切实的数据作为保障，可靠方便。但是在实际操作中我们也发现了很多的缺陷。首先这种调节控制发生在数据产生之后，十分被动，不能对数据调节产生前瞻性的预测。这种被动的控制受制于数据，会导致调节出现盲目性，甚至当系统发生问题时，都不能即使发现解决问题。这种情况会严重影响电力输出的质量。其次，电力无功自动化装置缺少辅助性的分析软件，当发生特殊状况时，系统不能及时给出有效的反应和策略来应对不同的状况。最后，这种方式最严重的缺陷在于软件发生状况时，不能及时采取控制措施，会引发严重的后果。总结上述三个缺陷我们可以发现，基于变电站的电压无功控制的关注点仅仅是电压的质量。这种装置手机数据的准确性使装置运行时的参数和效率高，电压质量好。但是它缺乏对不同的状况的一个分析的过程。这样就不能及时面对不同的状况。也就是说基于变电站的电压无功控制的优势在于局部，缺陷在于缺乏对整体宏观的全面控制。
3.3基于VQC装置的分层分散控制
基于VQC的分层分散控制是将控制方式分为两层，分别是执行层和协调层。执行层分布在各变电站内，全网协调层集中在调度中心。这种分层控制分为两个相关步骤，第一个步骤，在本地的变电站就行一级控制，设置参数，然后使VQC装置运行。第二个步骤，数据超出了第一个步骤中设置的参数时，进入二级控制，通过二级控制使参数值符合一级控制的给定值，再将返回值返回到一级控制。这种控制的优点是能够降低网损，提高电能输送的质量和电压的合格率。因为这种设计有一个固定的模式，这种模式的设定目标函数下的无功优化值对网损是最低的。
3.4基于SCADA主站系统的武功高电压控制
基于SCADA无功电压控制系统是在系统正常运转时，实时监视电网电压无功电压情况，然后进行在线的优化计算，将计算结果的数据反馈到无功电源、变压器分头等相关设备从而进行封闭的环形控制。在这种环形控制下，全网在各个环节都有约束之下，实现了最优的无功潮流运行。这但是这种控制过程复杂繁复，所以也要进行分层与分区控制。分层是就电压等级而言的，分区是就无功的地区分配而言的。较VQC的两级控制，基于SCADA的无功电压控制系统分为三级控制，以及控制换机是快速反应的闭环控制，快速的速度控制在几秒之内。二级控制的响应时间比一级长，为几分钟之内，在这几分钟之内，二级控制的主要工作是协调以及控制设备的工作。三级控制是对全网进行的优化协调控制，经济问题也在三级控制中考虑。
4结论
总之，电压的控制对电网的运行的稳定，降低网损，具有重要的意义。电力系统的无功分布又直接影响系统工程电压的稳定性。从另一个方面来说，电压的控制，对系统运行的经济性也有重要的意义。本文从无功优化问题的分类、无功优化对电压的影响和无功优化在现实中的具体方法来阐述无功优化在电力运输中的具体意义。在电网规模快速发展和变电站自动化设备完善的今天，对无功优化的效率越来越高，希望能通过技术的发展，是无功优化进一步发展，使无功控制具有该灵活性的特点，使我国整体电压的质量提高，降低网损，促使我国电力体系的完善，电网安全、经济、稳定的运行。
