由于電力生產在發、輸、配、用中形成互聯的網格結構，在運行過程中，這個網絡中任何一個節點的運行狀態及參數的改變（如無功出力、負荷大小及性質變化），均將引起網絡中其它節點的電壓發生變化。這個特點就決定了電網電壓管理的復雜性。
1.省地兩級電網電壓協調管理形成的背景
保證電網電壓質量合格，是電網安全、穩定、經濟運行的基本要求。電壓質量合格，就是要使電網各節點（變電站母線）控制在一個給定的上限Um與下限Un之間。如果電壓變化超出上述范圍，將危及電網的安全、穩定、經濟運行。電網各節點（變電站母線）電壓調整方法主要有兩條：調整無功出力和調整無功潮流的分配。對于地區級電網而言，調整無功出力是依靠投切電容器來完成；調整無功潮流的分配是依靠調節主變壓器分接開關來完成。
當前我國電力系統電壓質量的管理，大多采用電網各個節點（變電站）獨自進行調整，這在過去沒有先進自動化技術支持的情況下，不失為較為有效的手段。其局限性在于：
1.1 因為電網各節點（變電站）之間是一個相互關聯的網絡，其中任何一個節點運行參數及狀態的改變，必然不同程度引與之相關聯節點參數及狀態的變化，互為因果。各個節點（變電站）獨自分散進行調整的管理模式，很難做到從全網的視角出發，使各個節點的電壓調整資源進行優化運行。
1.2 由于電網調壓無功資源得不到優化運行，不可能使電網在網絡損耗在最小方式下運行，加大了電網的運營成本。
1.3 有時某個節點電壓越限，并非是本節點（變電點）相關電壓調整資源運用不當，而由相關節點運行參數不當所致。此時，如果采用了從本變電站來看似合理有效的調整措施，而不是調整相關節點的資源，則可能進一步惡化電網的運行環境。
1.4 省地兩級電網之間難以實現協調控制。地區級電網各節點的電壓水平，省網樞紐變電站電壓的高低是下一電網（地區網）電壓調整資源（無功出力及分配）運用的結果。所以省網為確保樞紐變電站母線電壓維持合理水平，必須對下一級電網（地區網）電壓調整資源的運用提出約束條件。其前提條件是省網先要獲取地區級電網可調用電壓調整資源。這就提出了兩級電網互換資源信息，協調控制管理的要求。但各變電站獨自進行調整的管理模式是無法完成兩級電網協調管理要求的。
1.5 各節點獨自進行電壓調整的管理模式，要求變電所值班員或調度員需要人工實時監視，當發現電壓越限后就需要實施調節。
這種調節方式增加了值班員的勞動強度，同時這種調節值班員只能根據本變電所的無功和電壓情況進行主觀調節，而不能根據系統的實際需求進行科學的優化調節，往往是本變電站調節好了，另一個變電站又不行了，從而造成了整個系統的頻繁調節和無功的無序流動。
為了克服傳統電壓管模式的上述局限性，就必須尋找建立一套要從原來各個孤立點的管理到面的管理，由各變電站局部到全電網的管理，由省地兩級電網分割到協調電壓管理的新機制。
2.省地兩級電網電壓協調優化管理過程
2.1 明確省地兩級電網電壓協調管理目標明確的管理目標，是建立科學有效管理模式的前提下。根據電力在發、輸、配、用過程鏈的特征，明確了電網電壓管理應達到如下目標：
2.1.1 省級電網為保障電網安全穩定運行，必須確保省轄樞紐變電站電壓控制在合理范圍之內。
2.1.2 地區級電網為保證輸送到用戶端的電能質量符合國家標準，必須確保所轄各變電站母線電壓合格。
2.1.3 電網運行損耗必須最小化。電能在輸、配過程中，不可避免地要在電網中產生損耗，但在滿足各節點（變電站）電壓合格的前提下，應使網絡損耗最小化。
2.1.4 電壓調控設備操作頻度盡可能低，延長設備使用壽命，以降低電網的運營成本。
2.2 省地兩級電網電壓協調管理體系
2.2.1 建立科學管理所需的技術平臺電網電壓的協調優化管理，首先是建立與之相適應的信息獲取、信息處理及自動控制的技術平臺。六安供電公司充分地利用了現代通訊、計算機技術，建立了一套完整的通訊、信息處理及自動控制的計算機網絡，為電網電壓管理提供了先進、可靠的技術手段。其主要功能如下：首先能及時、準確地獲取電壓管理所需的電網運行狀態參數。其次能及時交換省地兩級電網電壓協調管理所需的信息。然后能對所獲取的信息按電網電壓管理模型進行高速運算處理。最后能迅速執行電網電壓管理所做出的決策，自動控制無功出力及合理分配無功潮流。
2.2.2 建立新的管理判斷標準如果電網電壓運行值偏離管理的目標值，則首先應找出導致偏離目標值的主要因素，才能抓住問題的主要矛盾。電網中任何一個節點電壓值如果偏離設定的上限Um或下限Un,主要有三個因素：本節點無功出力不足或過剩；本節點與相鄰節點之間的無功潮流分配不合理；相鄰上一級節點電壓過高或過低。
傳統的電壓管理模式，只能依靠變電所值班人員做一些的判斷，這種判往往是一種感性而粗略，且這種感性認識僅局限于本變電站，無法從全網的角度進行觀察來認識事物的本質。因此，必須建立一套能的準確把握電網電壓變化規律科學判斷標準。這方面，我國各大電網及主要科研院所做了大量的研究工作，創立了無功電壓“九區圖”的判據。由于“九區圖”是引用功率因數作為判斷量，功率因數原本是用于描述負荷性質的量，不能與電壓之間建立互為因果的函數關系，不能對上述三個問題（無功出力、無功潮流分配、相鄰節點間的關聯）做出明確的回答，它解決不了投/切振蕩與補償效率之間的矛盾，存在電壓管理的盲區。
既然傳統的管理模式及現存的判斷標準解決不了管理過程中出現的問題，就必須尋找新的理論和方法，創立新的管理模式。
通過對電網調壓機理的研究，可對下列幾個問題做出準確的描述：
（1）電網某個節點影響電壓的無功出力是否平衡。
（2）如果無功不平衡，調用本節點的無功出力資源能否達到平衡，或是使平衡更加惡化。
（3）調用本節點的無功出力資源后，電網運行損耗增減及其大小。
2.2.3 建立電壓管理的管理數學模型，優化資源運行優化調壓資源的運行配置，是電網經濟運行的重要課題。在新的電壓管理模式中，是將影響電壓管理目標值的各個因子，根據它們對電壓變化的影響程度和影響方式，建立一個與管理目標相對應的函數關系，形成電壓管理的數學模型。當系統內一個或多個變電站電壓偏離管理目標值時，運用這個數學模型，對各種可能的調整方案行比較，選擇出一套全網無功出力及其潮流分布最佳的調壓方案。
這種方案的選擇，不僅要使電網電壓運行在管理目標值內，同時還要實現電網運行損耗最小化、調控設備操作次數最低，克服了傳統電壓管理方式中各個節點各自孤立判斷、無視全局的局限性；實現電網調壓資源的優化運行，降低電網的運營成本，使電網電壓管理服從于安全、穩定、經濟運行的整體目標。
2.2.4 從全網的視角出發，建立省地兩級電網電壓協調管理機制省地兩級電網是一個互聯的網絡，其各自所承擔的義務與職責不同，其電壓管理目標與手段也不盡相同。省網的管理目標是將樞紐變220kV電壓控制在許可范圍之內。但省網調控電壓，必須依賴于地區級電網及電廠的調壓資源（無功出力及其分配）來實現其管理目標。而地區級電網電壓管理將受到省網管理目標及本網電壓合格率等多重條件的約束，追求網損最小化、設備操作次數盡可能少的優化目標。因此，省地兩級電網無功電壓協調管理，是一個資源信息交互判斷、控制的過程。其協調管理機制為：
（1）地區網根據本地區電網電壓管理目標，形成電壓調整預案，并將預案中可調控的無功資源信息傳輸給省調。
（2）省網根據地區網可調用的無功出力資源及相關樞紐變電所的電壓水平，找出省地兩級電網優化目標與約束條件的交集，實時下達各地區電網無功出力的總量的期望值。
（3）地調端將系統當前無功與省調下達的期望值進行比較，找到正負偏差值，并在地區網已形成的預案內進行符合省網期望值內進行調整，以達到兩級電網均可接受的目標值。
2.2.5 電壓管理的安全控制模式
（1）確保安全控制的三種模式：①開環：檢測實時電壓是否偏移管理目標值，彈出控制窗口，給出調整策略，但只有經調度人員確認后，方可執行遙控或遙調操作命令。否則30秒后，自動取消控制請求。②閉環：檢測實時電壓是否偏移管理目標值，彈出控制窗口，給出調整策略，在無需人工干預的情況下，15秒內自動執行遙控或遙調操作命令。③退出：當電壓調控設備或計算機通訊網絡局部發生異常時，可將其異常部分退出，保障其它部分正常運行。以避免在出檢測值或裝置故障時不能及時發現和退出自動控制，給運行留下了安全隱患。
（2）保障安全管理的技術措施①當電壓調整設備出現故障或異常時，將其進行閉鎖。②主變檔位多次單向調節的閉鎖：在ΔT時間內，如果單向調節次數大于設定的次數n,則禁止分接開關繼續進行同操作。③電壓調控設備每日最大操作次數的限制。④電壓調控設備每次操作最小間隔時間的限制。⑤并列運行變壓器調壓的同步控制.
（3）適應方式變化的設備管理模式受負荷變化、設備檢修等因素，變電站運行方式會發生變化。無功/電壓自動控制軟件應能實時判斷這種變化并合理使用調節設備。這種情況包括電容器循環投、切操作，變壓器并列運行統一調節等。對應投、切電容器方案，將按堆棧先進先出方式來循環使用電容器；在保證電容器可用率情況下，避免單個電容器的頻繁操作。
3.省地兩級電網電壓協調管理實施效果和效益
在實施電壓協調控制管理以前，我公司和大多數供電公司一樣，采用電容器早8點全投，晚10點全切方式，沒有和系統發電機組協調，致使系統白天機組無功進相，電網最大無功負荷往往出現在晚10點以后的不合理現象。甚至有的變電所白天向220KV主網倒送無功，既加大機組進相深度影響機組安全，也使網損增加，影響經濟性。而且各廠站只關注自身母線電壓，沒有從全局角度協調無功分配，電網無功功率無謂搬運現象突出，造成不必要的有功損耗，220KV系統特別明顯，甚至經常出現無功環流現象；由于電壓是人工控制，為保證電壓合格，電壓通常不能按優化方式運行，此外人工控制實時性和精度差，電壓波動大。
六安供電公司自實行省地兩級電網電壓協調管理后，使電壓管理更加科學化，經濟化。不但減輕了調度員和變電值班員的勞動強度，而且保證了電網安全穩定運行，保證電壓質量，減少電網有功損耗。
3.1 電能質量雖然改造前220kV母線電壓合格率滿足國電公司“一流供電企業”的99.0%標準，但仍處臨界線邊緣。改造后3個月合格率均穩定在99.5%以上，平均值為99.74%.
3.2 力率和線損由于實施全網綜合電壓/無功調節方案，從而充分發揮系統電容器的無功補償度。在電量、負荷增長情況下，系統綜合力率上升至0.98以上，220kV主網線損下降近15個百分點。
3.3 提高了勞動生產率由于電壓管理由原來人工判斷操作，到建立科學、準確的管理判斷標準，并利用計算機網絡自動執行網電壓管理所做出的決策，將運行值班人員從繁瑣的運行監視及其操作中解放出來，提高了勞動生產力。并且杜絕了人工判斷及操作可能帶來的失誤，從而也提高了電網運行的安全性。
3.4 設備管理優化控制方案的實施，可以選擇最佳的控制方案，避免不必要的調節過程。就該局而言：在負荷高峰期運行方式與通過理論離線優化后決策方式在無功分配上基本相同，但主變運行分頭變比變化較大，這要求在無功配合下及時調整分頭。主網上、下層配合方式無疑能在減少調節次數前提下滿足要求。其分頭調節廠站平均次數由原來的6.32次下降至4.02次，幅度達36%以上，無疑提高設備使用壽命。電容器也在保證可用系數的前提下，投切次數減少10%以上。
3.5 經濟效益分析報告按《全國企業管理現代化創新成果申報推薦工作與效益計算手冊》中的“相關因素合成法”,分析計算如下：
（1）實施成果后所取得的年經濟效益①通過全網無功優化，充分發揮電容器的效益，減少了無功功率流動，同比降低一次網損大于182萬千瓦時/年。按0.35元/千瓦時計算，節約購網電費63.7萬元/年。②配網電壓過高會導至鐵損增加，電壓過低會導至銅損增加。由于改善了10kV母線的輸出電壓質量，將電壓控制在合格范之內使將大幅降低配損耗，同比降低配網線損電量283萬千瓦時/年。按0.35元/千瓦時計算，節約購網電費134.05萬元/年。③通過對變電所電容器、主變有載調壓分接開關的自動控制，能有效地減少調度員、變電所運行值班員的工作量，每座變電所節省變電所人員工資3萬元/年，全公司16座變電站，合計節約人工工資48萬元/年。④由于無功相對平衡，減小了母線電壓的波動，有效地減少了主變檔位調整次數，延長了主變有裁調壓開關的檢修周期和使用壽命。節約有載調壓分接開關的檢修費用約每臺0.8萬元/年，26臺變電壓器，合計節約20.4萬元/年。
