变电站电压无功和谐波综合控制分析

黄 俊，贾秀芳，赵成勇，龙 文

(1.华北电力大学 电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北 保定 071003;2.重庆市电力公司，重庆 400014)

0 引言

电压偏差是衡量电能质量的一个重要指标。超过允许范围的电压偏差将影响电气设备的运行性能，使设备效率下降，严重时无法正常工作，从而直接或间接地危害设备、人身及系统的安全。保证系统各点电压偏差在允许的范围之内是电力系统运行调整的基本任务之一［1］。电压水平的高低可直接反映电网无功功率的平衡状况。无功功率在电网中传输，造成电压下降和线路损耗，影响系统运行的稳定性和经济性。通过各级变电站调节变压器分接头和投切电容器组，很大程度上改善了电压质量［2］。

当各种非线性负荷产生大量谐波电流注入系统，使系统存在较大的谐波分量时，此种情况下投入电容器组进行无功补偿可能对某些次谐波起放大作用，造成电压波形畸变更加严重，使电能质量恶化。这不仅影响电容器自身设备安全，还会危及电网中其他设备和电网的安全运行［3］。由于谐波因素的影响，变电站中很大一部分电容器不能正常投入使用，这极大地降低了无功补偿设备的补偿效率［4］。因此考虑电压总谐波畸变率的变电站谐波治理、电压无功综合控制，对提高电能质量与电网的经济运行具有重要的实用价值。

1 电压无功控制数学模型及其基本原理

1.1 电压无功控制数学模型

目前变电站常用简化等值模型如图1所示，其中U0为接入系统等值电压;U1，U2为变压器高、低压侧电压;Z0为系统等值阻抗;ZT为变压器等值阻抗;无功补偿容量为QC;负荷功率为SL;变压器变比为k。……