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摘要：电力系统无功电压控制是保证电力系统安全、经济运行的重要有效手段，是提高电压质量的重要措施，也是指导调度人员安排运行方式和计划部门进行电网无功设备规划不可缺少的工具。
关键词：地区电网；无功电压；优化控制
中图分类号：U665文献标识码： A
一、地区电网无功电压优化控制意义
电力系统无功电压自动控系统无功分布的合理性，电压质量的好坏，电力系统的安全稳定与经济运行直接的影响因素就是系统无功分布的合理性以及电压质量的好坏。无功不足将造成系统电压的下降，制是对电压合格率进行提高以及降低网损、将系统稳定性有效提高的重要措施和有效手段。不能使用电设备被充分利用，更严重是能够让系统的整体电压水平较低，如果系统产生比较大的扰动，就可能产生电压低于临界电压，出现电压崩溃的现象，最终造成系统化由于失去同步以及瓦解的事故；无功过剩同样也会造成电压过高，对系统造成以及对设备的安全构成威胁，系统将电压状况恶化，造成设备投资的浪费。由于无功流动的不合理，会使线路的各种性能都会下降，包括线路的损耗有所增加以及压降增加、其经济性以及安全性同样都会下降。所以，对于无功电压的调节手段合理的运用，将控制水平提高优化，不但对点烟的质量能有所完善同时还能提高电压的合格率，最终实现将电网的损耗降低，对电力系统运行的经济性以及安全性有效提高。
随着电力系统的发展，电压与无功控制在电力系统中的重要性越来越受到重视。与此同时，随着竞争机制在电力市场中的引进，电力公司迫切需要提高供电的质量和可靠性，因此电压和无功控制倍受关注，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。
二、地区电网无功电压优化控制现状
近年来，我国电网使用的最多的是安装于变电站端的VQC装置。它安装在变电站内部，依照九区图原理，利用硬件或者软件来实现本站内的无功和电压调节设备的动作。这种方式实现简单且容易操作，可以保证一定的电压合格率和功率因数，但是难以完全实现全网范围的无功电压最优控制。区域电网统一的自动电压控制是目前无功电压控制中追求的最优形式。但由于电压、无功自身特有的非线性特性以及调节设备的离散性特点，使其实际应用相当的复杂。然而随着计算机技术、通讯技术、网络技术的发展，以及发电厂、变电站自动化的升级，使电网实现统一的AVC有了必要的硬件基础，成为专业人员的研究热点。
三、无功电压控制算法概述
(一)无功优化的经典算法
无功优化经典算法中主要有线性规划法、非线性规划法,混合整数规划法、动态规划法。
线性规划法数学模型简单直观，物理概念清晰，计算速度快，是规划方法中最为成熟的一种方法。线性规划典型算法有灵敏度分析法、直接法。灵敏度分析法是利用牛顿——拉夫逊潮流计算中的雅可比矩阵，得到系统状态变量对控制变量的灵敏度关系，进行无功优化时，利用灵敏度矩阵能够方便地引入各种约束条件，较好地实现以系统有功损耗为最小的优化目标。直接法是在灵敏度法基础之上，利用PQ解藕特点，由伞V关系导出简化的数学模型。线性规划法主要存在的问题是:
1)因为是从某一个方向单路径寻优就近收敛，往往就很容易出现在某一个局部实现最优解；
2)算法是基于导数的理论，目标函数要求可导以及变量要求连续，在电力系统无功电压优化中存在变压器分接头档位、电容器组和电抗器组投切容量等离散变量，在无功电压优化的使用上存在局限性。
(二)无功优化的人工智能算法
目前，由于基于人工智能技术的各种智能控制手段具有一些常规控制所不具备的智能特性，寻求适合大规模并行寻优的智能优化算法己成为许多学科的一个重要研究方向，在电力系统中也得到了广泛的应用。专家系统、人工神经网络、模糊理论、遗传算法以及多Agent系统等人工智能算法在电力系统无功电压控制中的应用已取得一定成就。
四、地区电网无功优化运行分析工作现状
传统的地区电网无功分析工作是通过人工统计与分析来完成的。专业人员通常通过收集SCADA系统采集的断面数据并结合地区电网典型运行方式进行计算和分析，这样，一方面数据收集分析工作量巨大，另一方面由于采样数据的不连续，极易造成分析结果的不准确、不精细。
当前国内一些常用的无功优化配置分析软件大多是基于电网某一特定断面和运行方式完成，此类软件更多的是基于离线分析软件包实现。电网无功优化命题的本质需要基于时间维和空间维的两维优化，只有基于电网运行负荷曲线的连咎性并结合电网运行方式的变更特性，才能得到更加客观、更加科学的分析结果，对地区电网的无功资源规划和合理调配运行中电容组容量具有真正的指导作用。
五、保障地区电网无功优化运行控制的措施
(1)相对新建的变电站，一定要首先进行无功规划，相对无功装置以及变压器的选型，要对当前电网中存在着无功电压的问题进行考虑，将存在的问题结合起来对变电站的无功装置进行选择，尤其是当前存在集合式电容器对电网的无功调节不利；现在很多电网的设备都在进行升级改造，尤其是对于变压的改造，要多变压器的分接头的选择充分考虑，将网内有载调压变压器分接头对电压调节的问题无法满足进行解决。当前，大多数地区220kV的变电站内有载调压变压器分接头档位为220/121/38.5，在这些变压器当中，通常出现的是低压侧电压以及中压侧的质量很难满足系统的要求，造成电容器投切困难。因此，因此，在对设备进行改造升级之前，就针对相关的问题，将本地区的电网存在的问题选择适合的变压器变比，在升级改造220kV变电站三侧的额定变比选取原则通常为：①一般来讲，将三侧的额定变比比选择为1/1.05/1.05；②相对于长距离以及重负荷供电的变压器，可以适合将三侧额定变比选择为1/1.05/1.1；③在220kV变电站变压器低压侧如果只带站内负荷或者没有负荷时，通常建议利用的额定变比为1/1.05/1的比变压器。
(2)对发电厂的电压无功管理有效的加大，对发电厂的电压无功加大管理力度，一些考核细则进行制定，同时还需要和当前的一些电网的考核细则相结合，使其矛盾减少，同时，对于发电厂进行调研，将其中存在的问题进行分析，将发电厂配合电网的无功调节措施进行激励，对于电网的电压的稳定性以及功率因数进行提高。
(3)加强无功设备运维工作质量。无功设备投运后，对无功设各的运维工作力度和质量运行管理单位应着力加强。依据相关的统计数据，随着各地区AVC系统的闭环控制，一方面大大提升了无功设备的运行效率，另一方面由于无功设备投切次数的增加，给电容器控制开关和电容器设备等的安全性带来较大影响，特别是电容器控制开关机构因动作频繁发生故障的概率较AVC系统闭环控制前有明显上升，所有这些问题，需要各单位高度重视，在加强日常巡视检查的基础上，应有重点地做好无功设备的运行维护质量。
(4)开展无功优化分析，及时做好无功调整。认真做好常态化的地区电网无功分析，是保障全网无功优化运行的基础性工作。为切实做好电网无功优化分析工作，供电公司专业人员充分利用电网AVC系统的一体化应用平台，联合软件开发人员开发了电网无功资源优化分析系统，实现了电网无功资源的在线优化分析，为合理配置电网电容器容量，进一步挖掘本地电网的经济运行能力提供了很好的技术支持。
结语
电力事业的迅猛发展使得电力网络必然连结成为巨大的互联系统，因此，对电压的调控也随之加大，对电网运行的安全性有了更高要求。因此，区域电网电压无功自动控制系统便有了更广泛的实际应用意义。对系统采取优化控制，分级监控各子站电压，且形成闭环控制，对于降低电压崩溃危险，降低网损率，提高系统运行的经济性，减轻人员劳动强度，增强社会效益具有极为重要的实际意义。
参考文献
[1]施蔚锦. 地区电网无功电压优化控制系统[J]. 能源與环境,2005,01:19-21.
[2]郭小莜,王朝明,马春生. 智能电网地区无功电压优化控制关键技术研究[J]. 供用电,2012,06:36-39.
[3]周晖. 地区电网无功电压优化控制系统的研究[D].武汉大学,2004.
关键词：地区电网；无功电压；优化控制
中图分类号：U665文献标识码： A
一、地区电网无功电压优化控制意义
电力系统无功电压自动控系统无功分布的合理性，电压质量的好坏，电力系统的安全稳定与经济运行直接的影响因素就是系统无功分布的合理性以及电压质量的好坏。无功不足将造成系统电压的下降，制是对电压合格率进行提高以及降低网损、将系统稳定性有效提高的重要措施和有效手段。不能使用电设备被充分利用，更严重是能够让系统的整体电压水平较低，如果系统产生比较大的扰动，就可能产生电压低于临界电压，出现电压崩溃的现象，最终造成系统化由于失去同步以及瓦解的事故；无功过剩同样也会造成电压过高，对系统造成以及对设备的安全构成威胁，系统将电压状况恶化，造成设备投资的浪费。由于无功流动的不合理，会使线路的各种性能都会下降，包括线路的损耗有所增加以及压降增加、其经济性以及安全性同样都会下降。所以，对于无功电压的调节手段合理的运用，将控制水平提高优化，不但对点烟的质量能有所完善同时还能提高电压的合格率，最终实现将电网的损耗降低，对电力系统运行的经济性以及安全性有效提高。
随着电力系统的发展，电压与无功控制在电力系统中的重要性越来越受到重视。与此同时，随着竞争机制在电力市场中的引进，电力公司迫切需要提高供电的质量和可靠性，因此电压和无功控制倍受关注，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。
二、地区电网无功电压优化控制现状
近年来，我国电网使用的最多的是安装于变电站端的VQC装置。它安装在变电站内部，依照九区图原理，利用硬件或者软件来实现本站内的无功和电压调节设备的动作。这种方式实现简单且容易操作，可以保证一定的电压合格率和功率因数，但是难以完全实现全网范围的无功电压最优控制。区域电网统一的自动电压控制是目前无功电压控制中追求的最优形式。但由于电压、无功自身特有的非线性特性以及调节设备的离散性特点，使其实际应用相当的复杂。然而随着计算机技术、通讯技术、网络技术的发展，以及发电厂、变电站自动化的升级，使电网实现统一的AVC有了必要的硬件基础，成为专业人员的研究热点。
三、无功电压控制算法概述
(一)无功优化的经典算法
无功优化经典算法中主要有线性规划法、非线性规划法,混合整数规划法、动态规划法。
线性规划法数学模型简单直观，物理概念清晰，计算速度快，是规划方法中最为成熟的一种方法。线性规划典型算法有灵敏度分析法、直接法。灵敏度分析法是利用牛顿——拉夫逊潮流计算中的雅可比矩阵，得到系统状态变量对控制变量的灵敏度关系，进行无功优化时，利用灵敏度矩阵能够方便地引入各种约束条件，较好地实现以系统有功损耗为最小的优化目标。直接法是在灵敏度法基础之上，利用PQ解藕特点，由伞V关系导出简化的数学模型。线性规划法主要存在的问题是:
1)因为是从某一个方向单路径寻优就近收敛，往往就很容易出现在某一个局部实现最优解；
2)算法是基于导数的理论，目标函数要求可导以及变量要求连续，在电力系统无功电压优化中存在变压器分接头档位、电容器组和电抗器组投切容量等离散变量，在无功电压优化的使用上存在局限性。
(二)无功优化的人工智能算法
目前，由于基于人工智能技术的各种智能控制手段具有一些常规控制所不具备的智能特性，寻求适合大规模并行寻优的智能优化算法己成为许多学科的一个重要研究方向，在电力系统中也得到了广泛的应用。专家系统、人工神经网络、模糊理论、遗传算法以及多Agent系统等人工智能算法在电力系统无功电压控制中的应用已取得一定成就。
四、地区电网无功优化运行分析工作现状
传统的地区电网无功分析工作是通过人工统计与分析来完成的。专业人员通常通过收集SCADA系统采集的断面数据并结合地区电网典型运行方式进行计算和分析，这样，一方面数据收集分析工作量巨大，另一方面由于采样数据的不连续，极易造成分析结果的不准确、不精细。
当前国内一些常用的无功优化配置分析软件大多是基于电网某一特定断面和运行方式完成，此类软件更多的是基于离线分析软件包实现。电网无功优化命题的本质需要基于时间维和空间维的两维优化，只有基于电网运行负荷曲线的连咎性并结合电网运行方式的变更特性，才能得到更加客观、更加科学的分析结果，对地区电网的无功资源规划和合理调配运行中电容组容量具有真正的指导作用。
五、保障地区电网无功优化运行控制的措施
(1)相对新建的变电站，一定要首先进行无功规划，相对无功装置以及变压器的选型，要对当前电网中存在着无功电压的问题进行考虑，将存在的问题结合起来对变电站的无功装置进行选择，尤其是当前存在集合式电容器对电网的无功调节不利；现在很多电网的设备都在进行升级改造，尤其是对于变压的改造，要多变压器的分接头的选择充分考虑，将网内有载调压变压器分接头对电压调节的问题无法满足进行解决。当前，大多数地区220kV的变电站内有载调压变压器分接头档位为220/121/38.5，在这些变压器当中，通常出现的是低压侧电压以及中压侧的质量很难满足系统的要求，造成电容器投切困难。因此，因此，在对设备进行改造升级之前，就针对相关的问题，将本地区的电网存在的问题选择适合的变压器变比，在升级改造220kV变电站三侧的额定变比选取原则通常为：①一般来讲，将三侧的额定变比比选择为1/1.05/1.05；②相对于长距离以及重负荷供电的变压器，可以适合将三侧额定变比选择为1/1.05/1.1；③在220kV变电站变压器低压侧如果只带站内负荷或者没有负荷时，通常建议利用的额定变比为1/1.05/1的比变压器。
(2)对发电厂的电压无功管理有效的加大，对发电厂的电压无功加大管理力度，一些考核细则进行制定，同时还需要和当前的一些电网的考核细则相结合，使其矛盾减少，同时，对于发电厂进行调研，将其中存在的问题进行分析，将发电厂配合电网的无功调节措施进行激励，对于电网的电压的稳定性以及功率因数进行提高。
(3)加强无功设备运维工作质量。无功设备投运后，对无功设各的运维工作力度和质量运行管理单位应着力加强。依据相关的统计数据，随着各地区AVC系统的闭环控制，一方面大大提升了无功设备的运行效率，另一方面由于无功设备投切次数的增加，给电容器控制开关和电容器设备等的安全性带来较大影响，特别是电容器控制开关机构因动作频繁发生故障的概率较AVC系统闭环控制前有明显上升，所有这些问题，需要各单位高度重视，在加强日常巡视检查的基础上，应有重点地做好无功设备的运行维护质量。
(4)开展无功优化分析，及时做好无功调整。认真做好常态化的地区电网无功分析，是保障全网无功优化运行的基础性工作。为切实做好电网无功优化分析工作，供电公司专业人员充分利用电网AVC系统的一体化应用平台，联合软件开发人员开发了电网无功资源优化分析系统，实现了电网无功资源的在线优化分析，为合理配置电网电容器容量，进一步挖掘本地电网的经济运行能力提供了很好的技术支持。
结语
电力事业的迅猛发展使得电力网络必然连结成为巨大的互联系统，因此，对电压的调控也随之加大，对电网运行的安全性有了更高要求。因此，区域电网电压无功自动控制系统便有了更广泛的实际应用意义。对系统采取优化控制，分级监控各子站电压，且形成闭环控制，对于降低电压崩溃危险，降低网损率，提高系统运行的经济性，减轻人员劳动强度，增强社会效益具有极为重要的实际意义。
参考文献
[1]施蔚锦. 地区电网无功电压优化控制系统[J]. 能源與环境,2005,01:19-21.
[2]郭小莜,王朝明,马春生. 智能电网地区无功电压优化控制关键技术研究[J]. 供用电,2012,06:36-39.
[3]周晖. 地区电网无功电压优化控制系统的研究[D].武汉大学,2004.