無功電力是保證電力系統電能質量、電壓質量、網絡損耗以及安全運行所不可缺少的部分。因而電壓無功的優化，尤其是區域電壓無功優化受到了越來越多的重視。 城鄉電網的改造成功，為實現整個區域電壓無功控制系統創造了條件。在整個電網的改造當中，調度自動化系統日益普及，在大部分地區已經實現了計算機自動化網絡系統的光纖千兆環網，在系統主站通過網絡型RTU的數據采集能夠監視控制電網調度范圍所有變電所和一些主要調峰電廠的所有信息。區域電壓無功控制系統就是在這樣的網絡系統平臺上進行潮流計算和電壓無功的優化，以保證電網安全經濟運行。 1 區域電壓無功控制系統的體系結構 電壓無功在線控制系統目標是：在正常運行的情況下，電網的網損最小；在系統故障或異常的情況下，控制的代價最小；系統應有電壓穩定性和預防性，以防止電網的電壓崩潰。結合自動化網絡的這一特點，電壓無功控制系統可以采用二層控制結構設計，其中第一層是分布當地（執行）層；第二層是全局優化層，其中全局優化的結果送到第一層的電壓設定整定值，然后在第一層中再確定哪些控制能使主節點達到整定要求。系統的結構設計思想是： （1）在正常和緊急運行情況下，分布執行層主要執行全局協調層的調控命令，但所有調控命令的真正執行須經各種核算和檢查；全局協調層收集全局信息，按最優化方式給出各分布控制層的整定值，并得出修正和監視命令的完成情況和效果。 （2）在電網發生重大故障或系統故障時，全局協調層只是起到監視作用，而分布執行層及時響應并擔負起小系統的自動控制電壓和無功功能。 2 自動化網絡型RTU系統 自動化計算機網絡系統，是將整個電網調度范圍內自動化系統（網絡型RTU），通過光纖和交換機形成千兆環網與主站控制系統連接，構成一個自動化網絡系統整體，采集大量的數據信息和電網運行的狀態工況，實時上送到主站系統。整個網絡系統如圖1所示。 　 從整個自動化網絡系統中可以看出，分布變電所中所有信息（有功、無功、電壓、斷路器、隔離開關、保護信息等）可以通過千兆網絡實時送至主站系統進行電力系統網絡拓撲和系統潮流分析計算，并且根據收到的保護信息來判斷整個電網的安全運行情況，達到實時監視控制的目的。 3 區域電壓無功控制系統的功能及特點 3.1 全局協調層 全局協調層主要是收集自動化網絡系統轉發的全網運行情況數據，根據收集的實時遙信進行網絡拓撲分析，以實現區域VQC控制系統運行方式自適應。根據網絡拓撲的分析結果，建立電力網絡的母線模型，同時對收集的實時遙測數據進行狀態估計分析以糾正錯誤的量測值，最終通過優化算法確定正常運行情況下全網網損最優和緊急情況下控制量最小，使系統電壓恢復到正常的兩種目標函數。然后將各個變電所的分接頭調檔數和電容器投切量發布到各個分布控制層，并隨時通過潮流計算監視和修正執行的情況。整個執行流程形成閉環結構，如圖2所示，算法的起動方式可以分為三類：按整定值時段起動、按事件起動、人為干預起動，其中事件起動包括： （1）遙信變位 用戶指定的遙信變化為給定狀態啟動，如電網運行方式的變化等。 （2）遙測越限 用戶指定的遙測變化超出了給定的限值范圍時啟動，如電網負荷的變化、電壓越限、無功越限時啟動計算。 （3）定點啟動 在一天內指定若干時刻，到達該時刻啟動計算。 在進行電網的網絡拓撲狀態估計、潮流計算、電壓無功優化時，對建立等效的電力網運行方式是必不可少的，只有將電力系統轉化為數學模型才能進行計算分析。因此在全局協調層建立和維護好電力系統數據模型是整套區域電壓無功控制系統的前提條件。 3.2 分布控制層 分布控制系統實際上就是指分布變電所中網絡型RTU系統中用以VQC控制的子模塊系統，利用實時采集數據進行綜合計算，得出電網系統運行的區域圖，并根據全局協調層下發的整定值和控制調節命令通過RTU對主變、電容器、電抗器等設備進行控制。在系統正常情況下將嚴格執行全局協調層命令，但須在動作出口之前檢查一系列條件，在控制系統解列或電網運行不太穩定時，VQC系統將按照當地自身的電壓和功率因數設定值獨立運行。 4 區域電壓無功控制系統實現方法 區域電壓無功控制系統是在自動化網絡系統的基礎上實現的，因此，在主站系統的集成當中要充分考慮到整套電壓無功控制系統的運行要求，由于控制系統又要完成電網數據的潮流計算和狀態估計計算，應該與實際的調度自動化系統（SCADA/EMS）保持一致，尤其是操作系統和數據庫底層數據管理系統（DBMS），一般采用WINDOWS 2000 SERVER作為操作系統。數據庫采用實時數據庫和商用數據庫的方式，以適應整套自動化系統的要求。商用數據庫系統采用Microsoft SQL Server數據庫系統，結合電網調度自動化系統其它一些軟件，完成整個電網安全經濟運行的功能。如圖3所示，作為一套完整的系統，應提供與主站自動化系統的接口，通過這一接口完成實時數據的接收和處理計算，并將整個VQC控制系統的控制結果和一些調節指令通過自動化網絡系統轉發給變電所的每個電壓無功控制系統子模塊，實現系統和每個節點的電壓無功的正常。在計算機網絡的建設過程中，應充分利用現有的千兆交換網絡，在一些較為偏遠的變電所可以采用2 M和其他方式掛網，融入到整個自動化系統當中。 5 結論 本文主要探討了基于自動化網絡的區域電壓無功控制系統，依據電網的電壓無功控制設計要求采用兩層閉環控制模式。在功能上互相協調，避免了集中式控制系統結構缺陷，有較大的發展和應用空間。從衢州電力局的幾個分布變電所的實際運行情況來看，系統可靠性強，整個系統的投資性價比較高，并且在不同廠家的分布變電所自動化軟件系統中具有兼容性強等特點。電網在使用了區域電壓無功優化控制系統后，電網電壓穩定，無功分布良好，功率因數高。充分說明區域電壓無功優化系統優化全網電壓/無功的作用明顯，對衢州電力局電網實施區域電壓無功優化控制和電能質量提高起到積極作用。 參考文獻 [1]勵剛, 尤海波, 陳陳. 面向對象技術在電力系統中的應用[J]. 微型計算機應用,1988. [2]任小娟,鄧佑滿,周立國,張學敏.高中壓配電網的無功優化算法. 電力系統自動化,2002(7). [3]I.Hano,Y. Tamura,S. Narita,K.Matsumoto,Real Time Control of System Voltage and Reactive Power,IEEE Trans.On Power Apparatus & Systems.1969(PAS-88)10,1544-1559. 信息來源于：電力愛科網