1、NSA3000 自动电压无功控制1一、VQC 对电力系统的意义电压的稳定对于保证国民经济的生产，延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，而减少无功在线路上的流动，降低网损经济供电又是每一供电部门的目标，因此变电站随着负荷的波动对其电压与无功调节需求往往很频繁，如果由人进行调节干预，则一方面增加值班员的负担，另一方面靠人去判断操作很难做到调节的合理性。随着变电站的综合自动化能力的提高，系统的采样精度与信号响应速度均有很大的改善，各种方式接入的信号范围较以往系统有很大的扩展，因此在现有的当地监控系统中，用软件模块的控制来实现电压与无功的自动调节理论上所需的条件已具备。二、运行环境及调节原理该 VQC
2、 模块是运行在 NSA3000 后台监控系统中，使用 NSA3000 监控系统的实时数据作为动作判据，并可将发出的信号和改变的数据填写入实时的数据库中，可记录或做对于变电站来讲，为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和投切电容器组来改变系统的电压和无功。分接头的变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切对无功影响的同时也对电压起着一定的影响。在很多地方供电系统中，不是考虑无功而是考虑功率因数作为调节依据。实际上，可以根据当时的有功功率换算出无功的控制范围，在处理原理上本质是一样的，只不过无功的上下限范围是始终是动态变化的范围在实际应用中，主变分节头调节
3、主要用于电压的调节，电容器的投切主要用于无功的调节同时也用于电压的调节。下面让我们以一台变压器来分析一下各种情况下的电压与无功调节方式。电压(U)取值于主变的变低侧母线线电压。无功(Q)取值于主变的变高侧无功。U分接头上调调节前分接头下调Q图 1 分接头调节对 U 及 Q 的影响趋势图2.1 分节头调节原理(见图 1)分接头上调后 U 将变大，Q 将变大分接头下调后 U 将变小，Q 将变小2.2 电容器投切原理(见图 2)投入电容器后 Q 将变小，U 将变大退出电容器后 Q 将变大，U 将变小NSA3000 自动电压无功控制22.3 调节策略(见图 3)每个指向正常区域的箭头代表一种调节方案U
4、投入电容器调节前退出电容器Q图 2 电容器投切对 U 及 Q 的影响趋势U Qu Qq区域 1 区域 2 区域 3 区域 4 区域 5U 上限 Uu 区域 6 区域 7 Uq区域 8 区域 9 区域 10UuUq 区域 11 区域 12U 下限区域 13 区域 14 区域 15 区域 16 区域 17Qq QuQ 下限 Q 上限Q图 3 运行控制区域图说明：Uu 分节头调节一档引起的电压最大变化量Uq 投切一组电容器引起的电压最大变化量Qu 分节头调节一档引起的无功最大变化量Qq 投切一组电容器引起的无功最大变化量VQC 调节方式分以下几种：1 只调电压NSA3000 自动电压无功控制32 只
5、调无功3 电压优先(当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证电压正常)4 无功优先(当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证无功正常)5 综合考虑(当电压与无功不能同时满足要求时，保持现状)对于只调电压和只调无功的系统，调节方式较为简单，这里不讨论，以下就第 3 第 4第 5 调节方式具体讨论调节对策。在有些变电站，由于设备方面的原因，调电压时，需要优先电容器动作，以下调节策略考虑到在电容器优先的方式不同的策略。各个区域的调节策略如下:区域 1: U 越上限， Q 越下限。调节对策：退出电容器备用方案：分接头下调(电压优先方式)区域 2: U 越上限， Q 正常偏小。调节对策：退出电容器备用方
6、案：分接头下调(电压优先方式)区域 3: U 越上限，Q 正常。调节对策：分接头下调 或退出电容器(电容器优先)备用方案：退出电容器 或分接头下调(电容器优先)区域 4: U 越上限， Q 正常偏大。调节对策：分接头下调备用方案：退出电容器(电压优先方式)区域 5: U 越上限， Q 越上限。调节对策：分接头下调备用方案：退出电容器(电压优先方式) 或投入电容器(无功优先方式)区域 6: U 正常偏大，Q 越下限。调节对策：退出电容器区域 7: U 正常偏大，Q 越上限。调节对策：分接头下调备用方案：投入电容器(无功优先方式)区域 8: U 正常， Q 越下限。调节对策：退出电容器区域 9:
7、U 正常， Q 正常。一切正常，保持现状区域 10: U 正常， Q 越上限。调节对策：投入电容器区域 11: U 正常偏小，Q 越下限。调节对策：分接头上调备用方案：退出电容器(无功优先方式)区域 12: U 正常偏小，Q 越上限。调节对策：投入电容器区域 13: U 越下限， Q 越下限。调节对策：分接头上调NSA3000 自动电压无功控制4备用方案：退出电容器(无功优先方式) 或投入电容器(电压优先方式)区域 14: U 越下限，Q 正常偏小。调节对策：分接头上调备用方案：投入电容器(电压优先方式)区域 15: U 越下限，Q 正常。调节对策：分接头上调 或投入电容器(电容器优先)备用方
8、案：投入电容器 或分接头上调(电容器优先)区域 16: U 越下限，Q 正常偏大。调节对策：投入电容器备用方案：分接头上调(电压优先方式)区域 17: U 越下限，Q 越上限。调节对策：投入电容器 备用方案：分接头上调(电压优先方式)越限判定有两种方式：A. 取平均值系统在设定的时间内计算 U 与 Q 的平均值，以平均值来判定 U 与 Q 的当前运行区域，当调节对策无法实现时(有时可能无电容器可用或分节头档位已调到极限位置等闭锁情况)，启用备用方案。B. 智能方式系统在设定的时间内，计算分接头或电容器的累积动作值，若动作值达到给定的限值，则 VQC 动作。在计算动作值时，考虑到了加权处理，即正
9、常越限相应的动作值加 10，当运行值超出限值很多时，则相应的动作值增加量应超过 10，同样，当运行值离越限值差很多则累计的动作值相应减少一点，当运行值向相反方向越限时，则累计权值为 0。(具体的增加量和减少量，视各个变电所情况而定，参数可人为设定)。三、VQC 控制程序设计在 NSA3000 后台监控系统中，电压与无功自动调节是作为一个相对独立的软件模块而存在，它可以由远方调度下发 YK 命令来启动，也可以由后台人为启动。在实际应用中，一个变电站往往有两台甚至三台主变，每台主变有可能是两卷变或三卷变，而一台主变一侧对应的母线有可能不止一条，因此在程序设计中，有以下几个原则：1. 以一条母线为单
10、元来考虑电压与无功的自动调节。多条母线则有多个电压与无功的自动调节子模块。2. 在监控系统中提供一个“VQC”YX 接点和一个“VQC”启动遥控号。“VQC”YX 状态作为当地 VQC 功能启动信号。远方调度下发“VQC”的遥控命令来控制当地的 VQC 功能的投退。“VQC”YX 信号的具体实现方法：修改监控系统的总控软件，总控单元收到远方对某一个特定的遥控号进行跳合时，直接在自己的 YX 库中产生一个虚拟的 YX 状态。具体遥控号在 VqcYkTab.tab 文件中配置，后文有详细说明（详见第 17 页） 。3. 考虑 U 与 Q 在一天不同时段和一年不同季节中上下限值的不同。4. U 与
11、Q 有一个上下限闭锁值，超出闭锁范围停止调节。5. 两段母线并列运行时，应检查两段母线的电压测量误差应在允许范围。NSA3000 自动电压无功控制56. 多台主变并联运行时，若要调节主变分节头，应同时调节多台主变分节头，尽量保持多台主变分节头的档位一致。7. 一台主变同时带两段母线运行时，连在两段母线的电容器都可以用来投切。8. 当一段母线上有多组电容器、电抗器，每组容量有大小之分，则在使用这些设备时应有一定的次序。9. 在调节过程中，分节头与电容器开关拒动次数超过设定次数则闭锁对该设备的操作。该拒动信号的闭锁必须人为解除，不能自动解除。远方通过遥控相应的请求解除闭锁。10. 分节头与电容器开
12、关一天动作次数有限制，超过次数则闭锁对该设备的操作，每天零点动作次数归零，闭锁自动解除。调节过程中若有多个电容器可用来调节，则优先使用最久未曾动过的电容器。11. 根据采集的信号不同，能够提供三种方式闭锁 VQC.1) 遥信与工况状态闭锁 遥信闭锁，主要是在系统运行方式发生变化时，根据遥信的变化进行相应闭锁。在很多变电站自动化系统中的各个 CPU(包括监控和保护)单元的运行状况能反应到后台，后台 VQC 系统应能根据运行工况投退变化能闭锁相应 VQC 调节，例如，采集母线线电压的测量单元发生故障不能通讯，显然此时应闭锁以此电压为参考值的相关 VQC 调节。2) 遥测值闭锁 采样的遥测值大于或小
13、于某值，可闭锁 VQC 调节。3) 保护信号闭锁 在综合自动化系统中，大部分保护信号是以通讯报文形式通知后台，故需增加保护闭锁条件。该闭锁条件应能分清报文中的预告信号与事故信号，只对事故信号进行闭锁，同时闭锁后能够人为解锁。12. 主变分接头开关与电容器开关动作后，有一定的闭锁时间，防止短时间内频繁操作设备。13. 主变分接头开关操作时，有闭锁电流设置，当通过主变的负荷太大或太小时，均可以闭锁对主变分接头开关操作。在闭锁恢复时间内不发闭锁信号直到恢复时间结束。14. 主变分接头开关操作过程中，要进行滑档判断及处理。15. 有完善的登录信息，便于事后分析和统计。16. 对于无人值班站，VQC 的
14、当前运行状况能够反映到远方调度。四、系统使用VQC 参数文件： .NSA3000initVQCPARAM.*VQC 模块执行文件： .NSA3000binVQC.EXEVQC 定值和当前的闭锁信息存放的路径： .NSA3000LOGvqc启动后台监控系统，在 VQC 运行画面上有如下几个菜单“当前厂站设置” 、 “母线 VQC状况选定” 、 “ 菜单“VQC 调节设备的投退” 、 “选择当前厂站” 、 “帮助” 。菜单“母线 VQC 状况选定”用于选择 VQC 运行画面的中 VQC 子模块的状态，因为 VQC是以母线为对象，故称“母线 VQC”。菜单“VQC 调节设备的投退” 。 用于决定分接
15、头、电容器、电抗器是否参与 VQC 调节。下拉的菜单中只列出当前母线 VQC 有关的调节设备。若菜单中显示“允许：XX 参与 VQC 调节” ，表明 XX 设备已经被禁止参与调节。选中该菜单项后，可以将 XX 设备用于 VQC 调节，此时，菜单中显示内容将变为“禁止：XX 参与 VQC 调节 ”。在 VQC 的程序的区域画面下，系统列出了每个设备的“不参与 VQC”的状态。注意：通常不要通过这种方式人为将调节设备退出，因为该方式产生的闭锁必须用同样的方式操作才能解锁。通过“远方投退”或“人工解除所有闭锁”都不能使该闭锁解除。NSA3000 自动电压无功控制6VQC 系统能自动识出设备的停运检修
16、状态，其生成的闭锁与解锁是自动完成的。菜单“选择当前厂站”用于选择 VQC 运行画面的厂站显示，这主要用于有多个厂站系统（通常是调度系统） 。“当前厂站设置”中有以下几个选项:“参数设置” ， “人工解除所有闭锁” ， “启动 XX 变电站 VQC 运行” ， “清除动作次数及越限时间” ， “查看 VQC 动作记录” ， “查看 VQC 定值列表” ， “查看统计报表” ， “退出软件VQC 系统” 。“参数设置”用于定义当前厂站 VQC 运行参数。“人工解除所有闭锁”用于解除当前厂站 VQC 的闭锁。“启动 XX 变电站 VQC 运行”在运行时显示“停止某某变 VQC 运行”或“启动某某变
17、VQC 运行”,分别用于退出或投入就地 VQC。这里“某某变”为当前厂站的名称。 “清除动作次数及越限时间”用于清除当前厂站的电容器和分接头等的历史动作次数等记录，需注意它还同时了解除当前厂站 VQC 的闭锁。“查看 VQC 动作记录”用于查看当前厂站的 VQC 历史动作记录。“查看定值列表”用于查看当前厂站的 VQC 的定值。图 4 VQC 定值及闭锁信息表NSA3000 自动电压无功控制7五、参数的设置输入信号：是指软件 VQC 所要用到的后台数据库里的实时的信号量；输出信号：是指软件 VQC 经过逻辑运算报出的信号或输出的遥测值。51 VQC 参数设置选择菜单“当前厂站设置”中的“参数设
18、置” ，即可进行 VQC 参数定义。对于多个厂站的监控系统，要先在菜单“当前厂站设置”中选择当前厂站。如果当前系统不是处于维护员管理状态，将提示输入超级管理口令，口令通过后，弹出一个“VQC 参数设置”对话框(图 5)。在该对话框中有以下几个设置：图 5 VQC 总参数定义 选定 VQC 调节方式(五种方式)，选定电容器是否优先分接头动作 设备使用模式(3 种) “仅监视不调节”被选中，则 VQC 调节只报警，不实际动作。(类似于遥控出口压板被解除)。 VQC 就地启动信号。从状态量库中选择。 （为输入信号，带遥控号） VQC 远方启动信号。从状态量库中选择（为输入信号，带遥控号） 。 “就地
19、启动信号”NSA3000 自动电压无功控制8和“远方启动信号”同时为“1”时，软件 VQC 才能够投入运行。一般这两个连在同一个遥信输入点上。 VQC 总动作信号。为输出信号，VQC 动作后发该信号。 VQC 运行状态信号。该 YX 为虚拟 YX 信号，表示当前 VQC 投入状况。 VQC 远动信息闭锁条件设定。有一个封锁条件满足，整个 VQC 闭锁。(图 10)1) 保护封锁条件设置： 从保护索引库中选择，最多可选四个保护单元。2) 遥信封锁条件设置： 从状态量库中选择，并设定相应的分合状态，也可以从设备索引库中选择，并设定相应的投退状态。最多可定义 8 条。3) 遥测封锁条件设置： 从模拟
20、量库中选择，并设定相应的判断条件和判断值，最多可定义 8 条。 主变设置。设置主变台数，最多六台。每台主变有相应的设置，具体主变设置在后面详细说明。 调节周期设置(单位：秒)。 0 调节周期 30。用于设置 VQC 模块多长时间检查一次系统的电压与无功。 一天最多调节次数。一天中调节次数超过此数，VQC 闭锁。该值每天自动清零。 两次 VQC 调节的间隔时间(单位：秒)。这里的调节的间隔时间是指对于一个 VQC 子模块而言，当一个调节动作后，在该段时间内不进行该 VQC 子模块调节。 季节时间设置一年最多可分四个季节，每个季节可以有不同的电压或无功定值 远方解除所有闭锁设置用来设置解除所有闭锁
21、的实遥信库，带遥控点号，便于主站用遥控方式来解除所有闭锁。 PT 并列报警遥信设置指定报警遥信的输出点号。 PT 并列允许压差设置两台主变并列运行时，两段母线的电压差大于该设定值时，输出上述 PT 并列报警信号。 允许并列档位差。主变并列运行时，增加错档保护，即并列的主变档位差大于设定的并列档位差时，闭锁分接头的调节。界面上报出“错档保护” ，同时闭锁分接头的动作，如果档位恢复或主变改为独立运行，则闭锁自动恢复。 。 动作记录遥测起始点号设置设定一个动作记录遥测起始点号，设置的点号是实遥测库的点号，遥测的定义顺序如下述说明。VQC 累计动作次数VQC 一天动作次数以下按主变的顺序：#1 变分接
22、头动作总次数#1 变分接头一天动作次数#1 变分接头拒动次数电容器#1 变1 电容器累计动作次数#1 变1 电容器电容或电抗器一天动作次数NSA3000 自动电压无功控制9#1 变1 电容器拒动次数，两次拒动就闭锁，必需人工解除#1 变2 电容器累计动作次数#1 变2 电容器电容或电抗器一天动作次数#1 变2 电容器拒动次数，两次拒动就闭锁，必需人工解除电抗器#1 变1 电抗器累计动作次数#1 变1 电抗器一天动作次数#1 变1 电抗器拒动次数，两次拒动就闭锁，必需人工解除#1 变2 电抗器累计动作次数#1 变2 电抗器一天动作次数#1 变2 电抗器拒动次数，两次拒动就闭锁，必需人工解除再是
23、2主变，3主变分接头日动作总次数分接头累计动作总次数电容器日动作总次数电容器累计动作总次数 单位量纲设置。设置该系统中用到遥测值的单位量纲，选好此页后以下页面中出现的单位均会自动以此保持一致。 限值与越限判断设置。越限判断分智能计算与取平均值计算。选择是由功率因数还是无功设定无功限值。 所有设备的限值设置均一样。若选中该项，则只有#1 主变的 1#母线的常规参数可设，其它的主变和母线常规参数 均与#1 主变和 1#母线相同。 选取“确认” ，程序将自动检查所有的参数设置，有错则告警，提示你选择修改错误或强行退出，无错则退出。退出时，有关参数定义被保存。选取“取消” ，不保存任何修改，退出。选取
24、“参数重置” ，则所有 VQC 参数设置值被清除或置缺省值。5.2 主变参数设置在“VQC 参数设置”对话框中。有六个主变设置按钮(不存在的主变设置按钮为灰色)，选中一台主变，将弹出一个“#X 主变:参数设置”对话框( 图 )。在该对话框中有以下几个设置： VQC 远动信息闭锁条件设定。有一个封锁条件满足，则与该主变有关 VQC 子模块闭锁。具体参数定义包括容量与上相同。 升档升压变压器。选中表示是升档升压变压器，不选表示是升档降压变压器。分接头动作时判断此条件。NSA3000 自动电压无功控制10 分接头投退定义。带遥控号的实遥信，便于远方发遥控命令投退该分接头。 解除闭锁分接头定义。带遥控
25、号的实遥信，便于远方发遥控命令该分接头的闭锁信号。 母线设置。设置主变一侧相连的母线数，最多两段。 每段母线有相应的设置，具体母线设置在后面详细说明。图 6 主变部分的参数设置 当前运行区定义。为该 VQC 运行的区域，以遥测方式写入后台数据库中。用来设置相应主变的 VQC 运行区域的遥测库,在库里定义好点,系数为 1。该点号的值117 为运行的区域，值为 22：表示电压越上封锁区域值为 33：表示电压越下封锁区域值为 44：表示无功越上封锁区域值为 55：表示无功越下封锁区域 主变档位设置。从模拟量库中选择，当前主变的档位由此参数决定。 主变高压侧开关信号设置。从状态量库中选择。 主变高压侧刀闸信号设置。从状态量库中选择。 主变保护设置。 从保护库中选择具体单元，该单元有保护动作，VQC 子模块闭锁。
