摘 要：文献[1]中对目前中国电网中采用的几种VQC（电压无功自动控制）运行方式进行了分析比较，分别指出了这几种运行方式的优点及缺陷，对闭锁问题、控制策略问题、运行方式问题进行了深入探讨，具有很强的指导意义，但文中没有提出具体的解决方案，本文针对文献[1]分析的问题，讨论了基于DF8900分布式监控系统的解决方案。
关键词：电压无功自动控制；闭锁；集成；控制策略
0 引言
电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电力设备运行具有重大影响。无功是影响电压质量的一个重要因数。为此，各级变电站担当着电压与无功调节的重要任务。随着工农业生产与和人民生活对用电质量要求的不断提高，随着无人值班变电站的不断增多，原有的电压无功人员手动调节方式已越来越不能适应形势的发展，电压无功自动控制装置已成为改善电能质量和提高劳动生产率不可缺少的手段。
1 现行VQC（电压无功自动控制）的实现方式[1]
作为一种新技术，VQC有多种不同的实现方式，概括起来主要有三种形式：自动化系统后台机VQC；自动化系统网络VQC；自带输入／输出系统的独立VQC。
（1）自动化系统后台软件VQC
这种VQC依附于变电站后台计算机，是后台监控系统的一个子模块。VQC借助于自动化系统进行数据采集与控制，其本身并没有专用的I／O系统。采用这种方式实现VQC功能省去了专用硬件设备，不需要单独铺设电缆，降低了成本，减少了工作量。人机界面友好，参数设置简单，调试方便。
（2）自动化系统网络VQC
这种VQC的核心采用单独的CPU装置，但其I／O设备仍由网络借助自动化系统实现，其本身不带I／O系统。
（3）自带输入／输出系统的独立VQC装置
这种VQC不依赖于其他装置，数据采集和控制输出都是自身功能的一部分，VQC集I／O系统和计算判断于一身。
2 存在的不足[1]
在上述三种VQC的实现方式中，都存在着较多的问题，严重制约了VQC控制技术的推广。
（1）采用后台软件实现VQC控制功能，虽然能节约成本，不需增加额外设备，工程量小。但它有一致命缺点：闭锁速度不够。VQC没有完善的闭锁系统或闭锁速度达不到运行要求，就会对变电站的安全运行带来严重威胁[1]。特别是VQC对保护动作的闭锁响应。在保护信号发生时，若VQC不及时闭锁很可能带来严重后果。后台VQC软件的闭锁速度依赖于自动化系统对变位YX、YC突变量的响应速度，这样的响应速度一般很难满足要求，如果本次变位YX、YC量丢失，其闭锁速度更难满足要求。
（2）自动化系统网络VQC采用单独的CPU装置，需增加一定的成本。整个VQC的可靠性取决于网络通信、I／O和VQC主机的运行状态。如果通信通道不好，闭锁速度将不能满足要求；即使在通道良好的情况下，对保护信号的响应速度仍然偏慢。
（3）自带输入／输出系统的独立VQC装置由于VQC的闭锁信号均由相应装置的硬接点输入，闭锁及时可靠。但成本高，工程量大，输入、输出需铺设较多电缆。
3 改进方法
以上实现方式的缺点制约了VQC控制技术的推广，我们取长弃短，提出新的方案，同时提供更强的功能和更大的灵活性。VQC最理想的实现方式应该是在RTU中集成，因为VQC控制所需的I／O信号、YC信号在RTU中都已经采集了，没有必要再设置一套独立的VQC装置，这样既增加成本，又重复接线，工程量大；通过网络将I／O信号、YC信号传送给专用CPU装置也即增加了中间环节降低了可靠性，又增加设备提高了成本。所以在RTU中集成VQC功能是最经济，最理想的方式。
但在RTU中集成VQC功能同样要解决闭锁速度慢的问题，特别是对保护信号的闭锁。分布式监控系统大多采用网络或现场总线技术将各测控单元联接起来，保护信号闭锁需经过测控模块采集、网络传送、主处理器判断、闭锁遥控命令等一系列过程，闭锁速度很值得商议；另外将VQC软件集成在主处理器模块中，还要占用主处理器处理时间，为了不影响主处理器接收和发送数据，主处理器必须具有较高的运行速度。
DF8900针对上述问题进行了专门处理，成功地将VQC控制集成在系统中，既不增加额外的成本，又能解决闭锁问题、处理速度问题，将监控系统与VQC控制装置浑然一体，而且配置相当灵活。具体解决方法如下：
在DF8900中我们运用了数值量输入／输出控制模块DF8922，该模块可以采集64个开关量，同时具有6路输出（分、合）。该模块既可以作为变电站的遥信采集、遥控输出模块，又可以兼作VQC控制模块。根据VQC控制的特点：控制是一个闭环的自动控制系统；对异常情况要求以最快速度闭锁；平时为了尽量减少动作次数，做慢速控制，即使控制条件满足了，也需要反复判断，延时输出，并不要求控制速度。为此我们将VQC控制软件放在主处理器DF8910中运行，而将遥信采集、遥控输出（变压器档位调节、电容器、电抗器投切）及急停、闭锁操作放在模块DF8922中完成，如图1。
DF8922是一个将遥控与遥信集中在一起的模块，64个开关输入量，6路遥控输出基本上可以满足一台主变VQC控制的遥信、遥控量要求。6路遥控1路用于控制主变的升降、一路用于控制主变急停、4路用于控制电容器投切。64路遥信中有8路专门用于采集保护信号（变压器继电保护信号、电容器继电保护信号等），用户还可以在此基础上添加多个新的闭锁条件。
图1 VQC实现结构图
除了众多的软件闭锁外，我们还提供硬件闭锁。由于遥信、遥控在一个模块中，可以设计成将这8路遥信硬件方式直接闭锁遥控：即在遥控输出的控制回路中串接一继电器，这个继电器由这8路遥信的与直接控制，这8路遥信中的任何一个都将闭锁这个继电器从而闭锁整个遥控回路。闭锁操作是通过硬件来完成的，速度极快。急停操作也放在DF8922模块中解决而不用在主处理器DF8910中判断，从而节约了很多中间环节，提高了闭锁速度。
一般来说有几台主变就配置几台DF8922，这些模块同时可作遥信、遥控模块，不会造成重复设置，不需增加任何成本。对于特别复杂的现场，一个主变有多组电容器和电抗器，可以一台主变配两个DF8922，此时要求每个DF8922都接入所有的闭锁遥信。
我们提供了极为友好的界面。通过各种参数设置，可以满足用户的各种特殊要求，这些参数既可以通过维护软件设置后下载到主处理器中，也可以直接在主处理器的大液晶屏幕上设置。同时，我们在RTU上提供VQC的实时状态图，实时显示遥信遥测，使用户对现场情况一目了然。图2是三台主变的实时状态图，此图可以根据用户的具体现场进行修改。
图2 三台主变的VQC实时状态图
对于其他情况的闭锁，如高压闭锁、低压闭锁、过流、过载等我们将其放在主处理器DF8910中处理，我们认为这些信号的变化速度不会变化太快（突变则保护设备动作，通过保护信号闭锁），主处理器的判断速度与处理速度远远能够满足要求。
4 效果检验
我公司采用了在调度
自动化系统DF8900中集成VQC控制功能，对我公司刘府变电站采用了闭环控制方式，如图3所示：
图3 我公司刘府变电站电压无功自动优化示意图
通过运行该变电站的VQC功能，发现电压合格率明显提高，10KV电压合格率均在98%之上，如图4所示：
图4 刘府变电站10KV工作母线AB电压日曲线图（2007年10月11日：电压合格率为98.97%）
5 结束语
通过以上分析，我们总结以下几点建议与大家讨论：
Ø 在VQC控制中，闭锁问题是非常重要的问题，将VQC控制在后台软件中实现，我们认为不可取，有相当大的隐患，要求高速响应的操作必须放在采集设备中。
Ø 在RTU中集成VQC功能是非常经济有效的方法。
Ø 保护信号最好能采用硬件方式直接闭锁VQC的控制输出。
Ø 以主变为对象，采用分布式模块进行VQC控制是一种很灵活的控制结构。
参考文献
1. 严浩军.变电站电压无功综合自动控制问题探讨，电网技术，2000，24（07）.
2. 于尔铿.刘广一.周京阳等.《能量管理系统（EMS）》，北京科学出版社，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
