配电网无功电压的优化控制
引言
电压是衡量电能质量指标之一，电网运行电压质量的优劣，是配网结构、无功电源配置、无功实时控制以及运行管理技术水平的综合反映，也是发、供、用三方对无功控制协调能力的体现。在配电网运行中，无功对电压质量影响极大，无功与电压存在着较强的耦合关系，无功功率在潜移默化地影响电压质量。无功功率的不足或过剩都将引起配电网运行电压的下降或升高，在极端情况下还可能导致运行电压大幅度下降而出现“电压崩溃”现象。
在确保配电网安全运行的前提下，从全网角度实施无功电压的优化可能控制，可实现无功补偿电容器的合理投切，以及减少主变分接开关调节次数，来实现无功分层就地平衡，确保配网运行电压的合格。为此，探索无功电压的优化控制方式并使之日臻完善，逐步规范形成一整套行之有效的管理体系，才能按配网无功负荷的需求，实时发出补偿无功电容器的投切指令，确保无功分层就地平衡，维持配网运行电压的合格，实现配网安全经济运行。
一、传统无功管理存在的弊端
无功是一种资源，是建立磁场和维持电磁能转换的必备条件。无功和有功一样是交流电能重要组成部分，形影相随缺一不可，时刻陪伴和呵护着电气设备的正常运行。为电力系统正常运行提供支撑，为电网有功功率的输送保驾护航。
在配电网运行中，无功与电压存在着较强的耦合关系，无功电流变化比有功电流变化对负载电压影响大得多，而运行电压又随线路输送的有功与无功的比例而变化。为确保配电网运行电压的合格，则需对无功电压进行监控与管理。然而传统的无功电压管理，仅依据运行电压变化情况而通过采用人工投切补偿电容器（或与变压器分接开关配合调节）来改善电压质量。
传统的人工调节管理无功电压，存在着诸多弊端：一是电力调度仅依据电网运行采集参数，经统计分析后下达补偿电容器投切指令，这容易出现补偿调节的之后，而使电压波动时有发生；二是补偿电容器仅凭电压波动进行投切，不仅无功补偿量不准确，而且还会产生频繁交错的投切操作；三是补偿电容器的人工投切，不仅繁琐费时，而且还增加调度与操作人员工作量。
随着科技进步，不少变电站实行无人或少人值守，若无功电压仍采用人工调节管理，操作人员要在接到调度指令后才去操作调节，然后调节操作后电网无功负荷又发生变化，则需要再次进行调节操作。这不仅会产生交错频繁操作，而且繁琐费时调压效果欠佳，另外，无功电压管理采用人工操作，不能及时跟踪电网无功负荷变化，无法达到实时的无功分层就地平衡，难以有效地改善运行电压质量。
二、电压质量与电能损耗
电能从电源（发电厂）输送到用户，需经输电、变电、配电等环节，而配电处于电力系统的末端。在配电网运行中，由于供电网络存在阻抗，电流通过线路、电器设备时，必然要产生热量而造成电能损耗。配电网运行中产生电能损耗，是与电压等级、网络结构、导线截面、负荷性质、设备性能等有关，特别是运行电压偏移对电能损耗影响最大。若是运行电压降低15%，则电能损耗要增加30%。
配网运行电压偏移对各类用电设备的影响是不同的。对异步电动机而言，其对运行电压偏移十分敏感。当电动和输出功率一定时，它的定子电流、功率因数、效率等均随供电电压的偏移而变化的。异步电动机的最大转矩与输入电压的平方成正比，当供电电压降低时，电动机的转矩将明显变小，并造成转差率、定子电流增大，温升升高，运行效率较低，电能损耗增加。反之，若供电电压升高，对有铁心之类的感性设备，其铁心磁通密度增大，只是铁心磁饱和，造成激磁电流增大，铁心损耗增加，电设备发热，运行效率下降。总之，配网运行电压质量优劣，对电气设备运行中产生的电能损耗影响极大，则需通过采取有效措施来改善运行电压质量。
三、无功平衡与电压质量
配电网内运行着各类的感性设备，其所需无功功率的多少与运行电压质量有关。表征不同运行电压与感性设备所需无功功率之间关系，称之为用电设备的无功——电压静特性。