摘 要：文獻(xiàn)[1]中對(duì)目前中國(guó)電網(wǎng)中采用的幾種VQC（電壓無(wú)功自動(dòng)控制）運(yùn)行方式進(jìn)行了分析比較，分別指出了這幾種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)及缺陷，對(duì)閉鎖問(wèn)題、控制策略問(wèn)題、運(yùn)行方式問(wèn)題進(jìn)行了深入探討，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，但文中沒(méi)有提出具體的解決方案，本文針對(duì)文獻(xiàn)[1]分析的問(wèn)題，討論了基于DF8900分布式監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。
關(guān)鍵詞：電壓無(wú)功自動(dòng)控制；閉鎖；集成；控制策略
0 引言
電壓是電能主要質(zhì)量指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備運(yùn)行具有重大影響。無(wú)功是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因數(shù)。為此，各級(jí)變電站擔(dān)當(dāng)著電壓與無(wú)功調(diào)節(jié)的重要任務(wù)。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與和人民生活對(duì)用電質(zhì)量要求的不斷提高，隨著無(wú)人值班變電站的不斷增多，原有的電壓無(wú)功人員手動(dòng)調(diào)節(jié)方式已越來(lái)越不能適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展，電壓無(wú)功自動(dòng)控制裝置已成為改善電能質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率不可缺少的手段。
1 現(xiàn)行VQC（電壓無(wú)功自動(dòng)控制）的實(shí)現(xiàn)方式[1]
作為一種新技術(shù)，VQC有多種不同的實(shí)現(xiàn)方式，概括起來(lái)主要有三種形式：自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)機(jī)VQC；自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)VQC；自帶輸入／輸出系統(tǒng)的獨(dú)立VQC。
（1）自動(dòng)化系統(tǒng)后臺(tái)軟件VQC
這種VQC依附于變電站后臺(tái)計(jì)算機(jī)，是后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)子模塊。VQC借助于自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，其本身并沒(méi)有專(zhuān)用的I／O系統(tǒng)。采用這種方式實(shí)現(xiàn)VQC功能省去了專(zhuān)用硬件設(shè)備，不需要單獨(dú)鋪設(shè)電纜，降低了成本，減少了工作量。人機(jī)界面友好，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。
（2）自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)VQC
這種VQC的核心采用單獨(dú)的CPU裝置，但其I／O設(shè)備仍由網(wǎng)絡(luò)借助自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其本身不帶I／O系統(tǒng)。
（3）自帶輸入／輸出系統(tǒng)的獨(dú)立VQC裝置
這種VQC不依賴于其他裝置，數(shù)據(jù)采集和控制輸出都是自身功能的一部分，VQC集I／O系統(tǒng)和計(jì)算判斷于一身。
2 存在的不足[1]
在上述三種VQC的實(shí)現(xiàn)方式中，都存在著較多的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了VQC控制技術(shù)的推廣。
�。�1）采用后臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)VQC控制功能，雖然能節(jié)約成本，不需增加額外設(shè)備，工程量小。但它有一致命缺點(diǎn)：閉鎖速度不夠。VQC沒(méi)有完善的閉鎖系統(tǒng)或閉鎖速度達(dá)不到運(yùn)行要求，就會(huì)對(duì)變電站的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅[1]。特別是VQC對(duì)保護(hù)動(dòng)作的閉鎖響應(yīng)。在保護(hù)信號(hào)發(fā)生時(shí)，若VQC不及時(shí)閉鎖很可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。后臺(tái)VQC軟件的閉鎖速度依賴于自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)變位YX、YC突變量的響應(yīng)速度，這樣的響應(yīng)速度一般很難滿足要求，如果本次變位YX、YC量丟失，其閉鎖速度更難滿足要求。
�。�2）自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)VQC采用單獨(dú)的CPU裝置，需增加一定的成本。整個(gè)VQC的可靠性取決于網(wǎng)絡(luò)通信、I／O和VQC主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。如果通信通道不好，閉鎖速度將不能滿足要求；即使在通道良好的情況下，對(duì)保護(hù)信號(hào)的響應(yīng)速度仍然偏慢。
�。�3）自帶輸入／輸出系統(tǒng)的獨(dú)立VQC裝置由于VQC的閉鎖信號(hào)均由相應(yīng)裝置的硬接點(diǎn)輸入，閉鎖及時(shí)可靠。但成本高，工程量大，輸入、輸出需鋪設(shè)較多電纜。
3 改進(jìn)方法
以上實(shí)現(xiàn)方式的缺點(diǎn)制約了VQC控制技術(shù)的推廣，我們?nèi)￠L(zhǎng)棄短，提出新的方案，同時(shí)提供更強(qiáng)的功能和更大的靈活性。VQC最理想的實(shí)現(xiàn)方式應(yīng)該是在RTU中集成，因?yàn)閂QC控制所需的I／O信號(hào)、YC信號(hào)在RTU中都已經(jīng)采集了，沒(méi)有必要再設(shè)置一套獨(dú)立的VQC裝置，這樣既增加成本，又重復(fù)接線，工程量大；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將I／O信號(hào)、YC信號(hào)傳送給專(zhuān)用CPU裝置也即增加了中間環(huán)節(jié)降低了可靠性，又增加設(shè)備提高了成本。所以在RTU中集成VQC功能是最經(jīng)濟(jì)，最理想的方式。
但在RTU中集成VQC功能同樣要解決閉鎖速度慢的問(wèn)題，特別是對(duì)保護(hù)信號(hào)的閉鎖。分布式監(jiān)控系統(tǒng)大多采用網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將各測(cè)控單元聯(lián)接起來(lái)，保護(hù)信號(hào)閉鎖需經(jīng)過(guò)測(cè)控模塊采集、網(wǎng)絡(luò)傳送、主處理器判斷、閉鎖遙控命令等一系列過(guò)程，閉鎖速度很值得商議；另外將VQC軟件集成在主處理器模塊中，還要占用主處理器處理時(shí)間，為了不影響主處理器接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，主處理器必須具有較高的運(yùn)行速度。
DF8900針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)處理，成功地將VQC控制集成在系統(tǒng)中，既不增加額外的成本，又能解決閉鎖問(wèn)題、處理速度問(wèn)題，將監(jiān)控系統(tǒng)與VQC控制裝置渾然一體，而且配置相當(dāng)靈活。具體解決方法如下：
在DF8900中我們運(yùn)用了數(shù)值量輸入／輸出控制模塊DF8922，該模塊可以采集64個(gè)開(kāi)關(guān)量，同時(shí)具有6路輸出（分、合）。該模塊既可以作為變電站的遙信采集、遙控輸出模塊，又可以兼作VQC控制模塊。根據(jù)VQC控制的特點(diǎn)：控制是一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)；對(duì)異常情況要求以最快速度閉鎖；平時(shí)為了盡量減少動(dòng)作次數(shù)，做慢速控制，即使控制條件滿足了，也需要反復(fù)判斷，延時(shí)輸出，并不要求控制速度。為此我們將VQC控制軟件放在主處理器DF8910中運(yùn)行，而將遙信采集、遙控輸出（變壓器檔位調(diào)節(jié)、電容器、電抗器投切）及急停、閉鎖操作放在模塊DF8922中完成，如圖1。
DF8922是一個(gè)將遙控與遙信集中在一起的模塊，64個(gè)開(kāi)關(guān)輸入量，6路遙控輸出基本上可以滿足一臺(tái)主變VQC控制的遙信、遙控量要求。6路遙控1路用于控制主變的升降、一路用于控制主變急停、4路用于控制電容器投切。64路遙信中有8路專(zhuān)門(mén)用于采集保護(hù)信號(hào)（變壓器繼電保護(hù)信號(hào)、電容器繼電保護(hù)信號(hào)等），用戶還可以在此基礎(chǔ)上添加多個(gè)新的閉鎖條件。
圖1 VQC實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖
除了眾多的軟件閉鎖外，我們還提供硬件閉鎖。由于遙信、遙控在一個(gè)模塊中，可以設(shè)計(jì)成將這8路遙信硬件方式直接閉鎖遙控：即在遙控輸出的控制回路中串接一繼電器，這個(gè)繼電器由這8路遙信的與直接控制，這8路遙信中的任何一個(gè)都將閉鎖這個(gè)繼電器從而閉鎖整個(gè)遙控回路。閉鎖操作是通過(guò)硬件來(lái)完成的，速度極快。急停操作也放在DF8922模塊中解決而不用在主處理器DF8910中判斷，從而節(jié)約了很多中間環(huán)節(jié)，提高了閉鎖速度。
一般來(lái)說(shuō)有幾臺(tái)主變就配置幾臺(tái)DF8922，這些模塊同時(shí)可作遙信、遙控模塊，不會(huì)造成重復(fù)設(shè)置，不需增加任何成本。對(duì)于特別復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)，一個(gè)主變有多組電容器和電抗器，可以一臺(tái)主變配兩個(gè)DF8922，此時(shí)要求每個(gè)DF8922都接入所有的閉鎖遙信。
我們提供了極為友好的界面。通過(guò)各種參數(shù)設(shè)置，可以滿足用戶的各種特殊要求，這些參數(shù)既可以通過(guò)維護(hù)軟件設(shè)置后下載到主處理器中，也可以直接在主處理器的大液晶屏幕上設(shè)置。同時(shí)，我們?cè)赗TU上提供VQC的實(shí)時(shí)狀態(tài)圖，實(shí)時(shí)顯示遙信遙測(cè)，使用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況一目了然。圖2是三臺(tái)主變的實(shí)時(shí)狀態(tài)圖，此圖可以根據(jù)用戶的具體現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修改。
圖2 三臺(tái)主變的VQC實(shí)時(shí)狀態(tài)圖
對(duì)于其他情況的閉鎖，如高壓閉鎖、低壓閉鎖、過(guò)流、過(guò)載等我們將其放在主處理器DF8910中處理，我們認(rèn)為這些信號(hào)的變化速度不會(huì)變化太快（突變則保護(hù)設(shè)備動(dòng)作，通過(guò)保護(hù)信號(hào)閉鎖），主處理器的判斷速度與處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)能夠滿足要求。
4 效果檢驗(yàn)
我公司采用了在調(diào)度
自動(dòng)化系統(tǒng)DF8900中集成VQC控制功能，對(duì)我公司劉府變電站采用了閉環(huán)控制方式，如圖3所示：
圖3 我公司劉府變電站電壓無(wú)功自動(dòng)優(yōu)化示意圖
通過(guò)運(yùn)行該變電站的VQC功能，發(fā)現(xiàn)電壓合格率明顯提高，10KV電壓合格率均在98%之上，如圖4所示：
圖4 劉府變電站10KV工作母線AB電壓日曲線圖（2007年10月11日：電壓合格率為98.97%）
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上分析，我們總結(jié)以下幾點(diǎn)建議與大家討論：
Ø 在VQC控制中，閉鎖問(wèn)題是非常重要的問(wèn)題，將VQC控制在后臺(tái)軟件中實(shí)現(xiàn)，我們認(rèn)為不可取，有相當(dāng)大的隱患，要求高速響應(yīng)的操作必須放在采集設(shè)備中。
Ø 在RTU中集成VQC功能是非常經(jīng)濟(jì)有效的方法。
Ø 保護(hù)信號(hào)最好能采用硬件方式直接閉鎖VQC的控制輸出。
Ø 以主變?yōu)閷?duì)象，采用分布式模塊進(jìn)行VQC控制是一種很靈活的控制結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
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