无功倒送及变电站电压无功综合控制
一、无功倒送及其危害
无功倒送：
当功率因数过补偿，就会发生无功向配电网倒送现象。尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，则可能在负荷低谷时造成无功倒送。
危害：
(1) 抬高网络电压。
(2) 增加有功损耗，加重配电电路的负担。
(3) 降低功率因数，增加电费负担。
预防过补偿的措施
(1) 采用电容器自动投切装置。
(2) 设计中限制补偿容量，并在运行中加强监视。
二、变电站无功电压控制的基本原理
变电站中一般都采用有载调压变压器（OLTC）和无功补偿设备。OLTC主要适用于供电线路较长、负荷变动较大的场合，其调压范围也较大，而且调节时不会影响供电。在各种无功补偿设备中，由于并联电容器组简单经济、易于安装维护、有功损耗小，同时电力系统的大部分负荷主要是感性负荷（异步电动机占绝大部分），因此并联电容器组已逐渐取代同步调相机，得到了广泛应用，一般采用集中补偿方式装设在变电站的6~10KV母线上。目前，综合自动化技术在新建变电站中得到了广泛应用，变电站已普遍采用电压无功综合自动调节的方式。
变电站无功综合控制即是指在变电站中采用有载调压变压器和并联补偿电容器组进行局部的电压和无功自动综合调节，以保证主变低压侧电压在规定的合格范围内，并遵循无功就地平衡原则，使变电站进线侧功率因数尽可能地接近1.变电站电压无功综合控制可简称VQC（Synthetic and Automatic Control and Reactive Power in Substation）。
VQC的基本原理
VQC的控制目标一方面是维持用户端电压在(0.95~1.05） ，另一方面还要使系统的功率损耗（网损）最小。
假设用户的自然功率因数角保持不变，则
可近似认为：
在满足主变低压侧母线电压要求的前提下，还需考虑使变电站高压侧系统（包括变电站）的网损达到最小。系统的功率损耗为：
由上式可知，只要使 达到最小，就可使功率损耗最小。
要达到上述目标，110KV变电站中常采用以下两种调节手段：
一种是改变OLTC的变比K（通过调节分接头即调档实现）对实现调节，但改变OLTC变比的调压手段本身并不会产生无功功率，它通过改变无功分布来实现调压，因此该手段适合在系统无功电源供给充足但无功分布不合理而造成电压质量下降的情况。
另一种是通过合理地投切集中装设在变电站低压侧母线（6~10KV）上的并联电容器组来改变 ，减小变电站无功负荷，使高压网络传送的感性（或容性）无功功率减小，从而减小电压损耗和无功损耗，进而改善变电站的母线电压和功率因数。一般当系统无功电源供给不足（或过剩）时，应通过投切并联电容器组来改变无功分布实现调压，并使无功达到基本平衡及变电站的功率因数接近于1，减少网损和电压损耗。
VQC的控制目标
(1)保证电压合格
(2)维持无功基本平衡，使系统的功率损耗尽量减小
(3)尽量减少控制设备的动作次数,尤其是减少有载分接头的调节次数
VQC的控制模式
（1）电压—无功功率控制模式
（2）电压—功率因数控制模式
三、基于九区图的电压无功综合控制
九区图的基本原理
VQC的控制目标采用基于九区图的控制策略。为实现母线电压和无功功率综合控制就是利用电压、无功2个判据量对变电站主变压器高压侧无功和目标侧电压进行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平衡。按电压、无功的限制整定方式进行综合控制时，电压、无功的上下限如图所示。
根据VQC的调控要求，应将受控母线电压控制在规定的电压上下限之间，确保电压合格，同时尽量使无功控制在规定的无功上下限之间，如果电压、无功不能同时达到要求，则优先保证电压合格。九区图各区域的控制策略示意如下。
九区图不合理动作分析
由于电压、无功上下限都是固定值，未充分考虑电压、无功的相互协调关系，某些区域的控制策略不能使电压、无功同时满足要求，只能使运行点进入相邻区域，而不能进入9区，从而增加了受控设备的动作次数。
上图中，如系统运行于A点（位于△Uq小区，△Uq为投入一组电容器所引起的电压变化量），电压接近上限而无功严重不足，根据3区的控制方案，将投入一组电容器进行无功补偿，引起电压升高，则投电容后运行点将可能进入2区而非9区（也可能进入1区）; 装置再根据2区的控制方案（下调分接头降压）使运行点可能又回到△Uq小区，如此反复，从而产生振荡动作。
上图中，如果系统运行于B点（位于△Qu小区，△Qu为上调一档分接头所引起的无功变化量），电压越下限而无功接近上限，根据5区的控制方案，应先上调分接头升压，引起无功变大，则上调分接头后，运行点有可能进入3区; 而根据3区的控制方案: 先投电容，若无电容可投，则下调分接头。如果无足够的电容可投，则下调分接头，运行点就又可能回到△Qu小区，从而产生振荡。
九区图控制的其他缺陷
由于九区图的分区控制是基于理想情况的电压、无功控制，在实际控制中除会出现振荡动作现象外还存在着其他一些主要问题：
（1）九区图的电压、无功上下限是随季节、峰谷、时段而变的，不易调整；由于调档和投切电容对变电站的电压、无功均有影响，当某些区域对两类设备的控制都起作用时，难以区分哪一类效果更好。
（2）由于九区图各区域控制策略都是依据实时电压和无功进行的，因此在电压越限、无功不越限的情况下，基本控制策略是调节ＯＬＴＣ分接头，而实际上变电站每天的有功和无功负荷的变化有一定的规律性，当无功负荷曲线上出现由谷转峰的变化趋势时，则会出现电压越下限，紧接着又出现无功越上限的情况。
（３）由于实时系统电压、无功负荷变化的随机性，九区图对电压波动的控制适应性差。
（４）对于主变低压侧母线在多路用户负荷下要求按逆调压原则调压，九区图很难实现。
（５）九区图中调档的策略对某些区域的控制可能造成系统电压失稳。
改进的区域图控制策略
（1）增加2个防振小区的改进九区图
（2）十三区图
（3）十七区图
（4）模糊无功边界的九区图
图1、增加2个防振小区的九区图
图2、十三区图
图3、十七区图
图4、模糊无功边界的九区图
