摘 要：文獻(xiàn)[1]中對目前中國電網(wǎng)中采用的幾種VQC（電壓無功自動控制）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，對閉鎖問題、控制策略問題、運(yùn)行方式問題進(jìn)行了深入探討，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，但文中沒有提出具體的解決方案，本文針對文獻(xiàn)[1]分析的問題，討論了基于DF8900分布式監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。
關(guān)鍵詞：電壓無功自動控制；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)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備運(yùn)行具有重大影響。無功是影響電壓質(zhì)量的一個重要因數(shù)。為此，各級變電站擔(dān)當(dāng)著電壓與無功調(diào)節(jié)的重要任務(wù)。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與和人民生活對用電質(zhì)量要求的不斷提高，隨著無人值班變電站的不斷增多，原有的電壓無功人員手動調(diào)節(jié)方式已越來越不能適應(yīng)形勢的發(fā)展，電壓無功自動控制裝置已成為改善電能質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率不可缺少的手段。
1 現(xiàn)行VQC（電壓無功自動控制）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，概括起來主要有三種形式：自動化系統(tǒng)后臺機(jī)VQC；自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)VQC；自帶輸入／輸出系統(tǒng)的獨(dú)立VQC。
（1）自動化系統(tǒng)后臺軟件VQC
這種VQC依附于變電站后臺計算機(jī)，是后臺監(jiān)控系統(tǒng)的一個子模塊。VQC借助于自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，其本身并沒有專用的I／O系統(tǒng)。采用這種方式實(shí)現(xiàn)VQC功能省去了專用硬件設(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)置簡單，調(diào)試方便。
�。�2）自動化系統(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，都存在著較多的問題，嚴(yán)重制約了VQC控制技術(shù)的推廣。
�。�1）采用后臺軟件實(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，就會對變電站的安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅[1]。特別是VQC對保護(hù)動作的閉鎖響應(yīng)。在保護(hù)信號發(fā)生時，若VQC不及時閉鎖很可能帶來嚴(yán)重后果。后臺VQC軟件的閉鎖速度依賴于自動化系統(tǒng)對變位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，對保護(hù)信號的響應(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的閉鎖信號均由相應(yīng)裝置的硬接點(diǎn)輸入，閉鎖及時可靠。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棄短，提出新的方案，同時提供更強(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、YC信號在RTU中都已經(jīng)采集了，沒有必要再設(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；通過網(wǎng)絡(luò)將I／O信號、YC信號傳送給專用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題，特別是對保護(hù)信號的閉鎖。分布式監(jiān)控系統(tǒng)大多采用網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線技術(shù)將各測控單元聯(lián)接起來，保護(hù)信號閉鎖需經(jīng)過測控模塊采集、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針對上述問題進(jìn)行了專門處理，成功地將VQC控制集成在系統(tǒng)中，既不增加額外的成本，又能解決閉鎖問題、處理速度問題，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個開關(guān)量，同時具有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)：控制是一個閉環(huán)的自動控制系統(tǒng)；對異常情況要求以最快速度閉鎖；平時為了盡量減少動作次數(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是一個將遙控與遙信集中在一起的模塊，64個開關(guān)輸入量，6路遙控輸出基本上可以滿足一臺主變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路專門用于采集保護(hù)信號（變壓器繼電保護(hù)信號、電容器繼電保護(hù)信號等），用戶還可以在此基礎(chǔ)上添加多個新的閉鎖條件。
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、遙控在一個模塊中，可以設(shè)計成將這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都將閉鎖這個繼電器從而閉鎖整個遙控回路。閉鎖操作是通過硬件來完成的，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。
一般來說有幾臺主變就配置幾臺DF8922，這些模塊同時可作遙信、遙控模塊，不會造成重復(fù)設(shè)置，不需增加任何成本。對于特別復(fù)雜的現(xiàn)場，一個主變有多組電容器和電抗器，可以一臺主變配兩個DF8922，此時要求每個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，我們在RTU上提供VQC的實(shí)時狀態(tài)圖，實(shí)時顯示遙信遙測，使用戶對現(xiàn)場情況一目了然。圖2是三臺主變的實(shí)時狀態(tài)圖，此圖可以根據(jù)用戶的具體現(xiàn)場進(jìn)行修改。
圖2 三臺主變的VQC實(shí)時狀態(tài)圖
對于其他情況的閉鎖，如高壓閉鎖、低壓閉鎖、過流、過載等我們將其放在主處理器DF8910中處理，我們認(rèn)為這些信號的變化速度不會變化太快（突變則保護(hù)設(shè)備動作，通過保護(hù)信號閉鎖），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
自動化系統(tǒng)DF8900中集成VQC控制功能，對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功自動優(yōu)化示意圖
通過運(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
通過以上分析，我們總結(jié)以下幾點(diǎn)建議與大家討論：
Ø 在VQC控制中，閉鎖問題是非常重要的問題，將VQC控制在后臺軟件中實(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ο�，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)
1. 嚴(yán)浩軍.變電站電壓無功綜合自動控制問題探討，電網(wǎng)技術(shù)，2000，24（07）.
2. 于爾鏗.劉廣一.周京陽等.《能量管理系統(tǒng)（EMS）》，北京科學(xué)出版社，1998年.
3. ，D.Bones，“Data Management for the Electricity Market”，IEEE Computer Applications in Power，January 2001，pp.35～38.3N.B.Reinprecht
4. ，C.Hansen，Yu-Chi Wu，“Effective Electricity Market Simulators”，IEEE Computer Applications in Power，January 2001，pp.29～34.Debs
5. ，I.Graabak，S.Lie，“Establishing the Electronic Infrastructure for a Deregulated Power Market”，13th PSCC in Trondheim，June 28，1999，pp.132～139.G.Tangen
