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【摘要】阐述了变电站电压无功控制的原理、策略、存在问题和实现方式;详细分析了“九区图法”的工作原理;提出了VQC装置定值整定原则和运行方式的设定。
【关键词】变电站;控制原理;九区图;定值整定;运行方式
引言
作为电力系统的运行单位,要保证两个目标:1、保证供电质量;2、降低系统损耗。为了实现上述目标,引入了电压无功控制理论,并应用在电力生产实践当中。
1、电压无功控制(VQC)的原理和策略
1.1 电网中电压无功控制的两种方式
1.1.1通过调度中心集中控制:这种方式是根据全网的状态进行优化,进行优化计算进而得出最优解。这种方式可以得出全网的电压无功的最优解,并且可以进行安全性分析。较常用的算法有线性规划、遗传算法、人工神经网络等。
1.1.2通过就地调压无功补偿分散控制:这种方式基本以变电站为单位,进行本地控制。
1.2 VQC装置原理简介
1.2.1电力系统模型分析
在图中有一个发电机,一段线路,一台有载调压的变压器,一个等效的负荷。将系统等效成一个电压源串接一个等效的LXT和理想变压器上,带一个等效阻抗为R+jX的负荷。
首先:研究无功对系统的影响
A.电压的影响:由于无法确定R的负荷模型,假定R随电压变化⊿R对电压的影响为相对小量。当L与C恰好完全补偿时,对阻抗的虚部为无穷大。这时阻抗大小为R。投电容器并不是可以无条件地升高电压。由于电压U是X的连续函数,在功率因数上升的过程中,假定系统的等效电抗LXT和R不变,如Q未倒送,电压单调升高。
B.对发电机的影响:
发电机如运行在吸收无功的情况下,励磁电流将减小,使发电机的功角曲线下移,降低系统的稳定,并易引起谐振过电压。尤其对于就地优化的方式,由于无法获得系统的无功情况,如出现同时倒送无功的变电站,且倒送总和超过系统无功负荷总额,将使发电机运行在吸收无功的方式下。对系统稳定不利。
因此,对于考虑用电容器作为调压的手段:遵循以下原则:不向系统倒送无功。
1.2.2维持大系统的潮流:
在环网中,有的线路负荷比较重,较常见的做法是在枢纽变将高压侧分列,通过在中压侧并列的变压器的中压侧交换功率,使并列的主变分接头档位错开,使环网叠加环流电势,支援负荷重的线路。
1.2.3闭锁条件自行定义:
用户在已有的容错基础上,可以任意添加闭锁条件,甚至可以引入硬接点作为闭锁条件。
1.2.4基于预测进行动作:根据系统的参数预测最优的结果,根据结果进行控制。
1.3 电压无功控制的九区图法原理
调节电压与无功的方法,最常见的有两种:1.调整分接头、2.投切电容器。由于电压与无功是相互影响的两个因素,如何更好地进行电压无功优化控制,采用九区图法原理可以实现。九区图法原理如下:
区域1:系统状态为电压低、功率因数低。在这种状态下,投电容器将提高功率因数、并将升高电压。调分接头可升高电压。
区域2:系统状态为电压合格、功率因数低。在这种状态下,仅可考虑投电容器。
区域3:系统状态为电压高、功率因数低。在这种状态下,如投电容器,电压将升高,进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头降电压。
区域4:系统状态为电压高、功率因数合格。在这种状态下,考虑调整分接头进行降压。
区域5:系统状态为电压高、功率因数高。如有可切的电容器,并切电容器后功率因数向合格的方向调节,切电容器。否则调分接头升压。
区域6:系统状态为电压合格、功率因数高。在这种状态下,仅可考虑切电容器。如有可切的电容器,并切电容器后功率因数向合格的方向调节,切电容器。
区域7:系统状态为电压低、功率因数高。在这种状态下,如切电容器,电压将降低,进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头升电压。
区域8:系统状态为电压低、功率因数合格。在这种状态下,考虑调整分接头进行升压。
区域9:系统状态为电压合格、功率因数合格。在这种状态下,是运行目标状态。
强投区域:这个区域的特点是电压低于电压下限减ΔUQ,并且分接头无法调节。如预测投入电容器后,不会向变压器的电源侧倒送无功,进行强投。
强切区域:这个区域的特点是电压高于电压上限加ΔUQ,并且分接头无法调节。进行强切。
并列方式:可选择自动判运行方式或手动判并列(选择自动判并列的方式,并列条件需用户确认)。同时可以适应单台主变带并列的其它并列的母线。
2.电压无功控制(VQC)的实现方式
2.1 独立组屏式VQC装置。专门用于实现变电站VQC功能的成套装置在电力系统中应用广泛。它集I/O单元和分析判断功能于一体,相关闭锁信号由相应装置的硬接点输入,所需测量值由自己的采集单元采集。
2.2 软件VQC。基于变电站自动化系统的VQC其特点是:VQC运行软件安装在变电站后台监控计算机或挂在网上的独立计算机上,所需的遥测量和遥信量由后台提供。
3、VQC定值整定与设置
定值整定计算
需整定计算的项目有:变压器容量、分接头电压调整率、电容器电压调整率。
1.变压器容量Capacity:
Capacity=U主变PT一次值×I主变CT一次值×√3
2.分接头电压调整率ΔU分接头:
ΔU分接头=(U高压侧分接头档位对应的电压最大值-U高压侧分接头档位对应的电压最小值)/(C分接头档数-1)
3.电容器电压调整率ΔU电容器:
ΔU电容器=dU/dQ*Capacity电容器/UN
此项定值整定值比实际值大,可以避免强投强切时电容器投切反复动作。因此可选单条到电源最长的线路进行整定。也可实测后乘安全系数进行整定。
4、运行方式的设定
4.1 并列方式
4.1.1高压侧:如高压侧并列,将高压侧并列压板投入。在中低压侧并列时分接头将自动调节,如该压板退出将根据是否保持档位差进行调节。
4.1.2中低压侧:如定义自动判并列,则按运行的并列条件编好逻辑图。
4.2单台主变带两段以上的母线或两台主变带三段母线,将退出的主变的允许自动调压压板退出。
5.电压无功控制(VQC)需要注意的问题
VQC闭锁问题。VQC闭锁是指在系统异常的情况下,能及时停止自动调节。主要闭锁条件有:主变保护动作;电容器保护动作;电容器异常;电容器退出运行;电压互感器断线;系统电压异常;限值闭锁;主变过负荷;主变滑档;VQC软件或VQC装置故障。
6.结束语
本文对变电站电压无功控制的原理进行了探讨,并对实际工作中VQC的应用和实现方式做了介绍。随着综合自动化水平的的提高,电网结构的合理,开发一种符合国内电力系统的,能够更快更好的达到全网最优调压的VQC装置,有待开发人员进一步努力。
参考文献
[1]许之晗(Xu ZhiHan).变电站电压无功模糊控制理论和系统设计:硕士学位论文.成都:四川大学,2000
[2]庄侃沁,李兴源(Zhuang kanqin,Li xingYuan). 变电站电压无功控制策略和实现方式.电力系统自动化,2001,25(15)
【关键词】变电站;控制原理;九区图;定值整定;运行方式
引言
作为电力系统的运行单位,要保证两个目标:1、保证供电质量;2、降低系统损耗。为了实现上述目标,引入了电压无功控制理论,并应用在电力生产实践当中。
1、电压无功控制(VQC)的原理和策略
1.1 电网中电压无功控制的两种方式
1.1.1通过调度中心集中控制:这种方式是根据全网的状态进行优化,进行优化计算进而得出最优解。这种方式可以得出全网的电压无功的最优解,并且可以进行安全性分析。较常用的算法有线性规划、遗传算法、人工神经网络等。
1.1.2通过就地调压无功补偿分散控制:这种方式基本以变电站为单位,进行本地控制。
1.2 VQC装置原理简介
1.2.1电力系统模型分析
在图中有一个发电机,一段线路,一台有载调压的变压器,一个等效的负荷。将系统等效成一个电压源串接一个等效的LXT和理想变压器上,带一个等效阻抗为R+jX的负荷。
首先:研究无功对系统的影响
A.电压的影响:由于无法确定R的负荷模型,假定R随电压变化⊿R对电压的影响为相对小量。当L与C恰好完全补偿时,对阻抗的虚部为无穷大。这时阻抗大小为R。投电容器并不是可以无条件地升高电压。由于电压U是X的连续函数,在功率因数上升的过程中,假定系统的等效电抗LXT和R不变,如Q未倒送,电压单调升高。
B.对发电机的影响:
发电机如运行在吸收无功的情况下,励磁电流将减小,使发电机的功角曲线下移,降低系统的稳定,并易引起谐振过电压。尤其对于就地优化的方式,由于无法获得系统的无功情况,如出现同时倒送无功的变电站,且倒送总和超过系统无功负荷总额,将使发电机运行在吸收无功的方式下。对系统稳定不利。
因此,对于考虑用电容器作为调压的手段:遵循以下原则:不向系统倒送无功。
1.2.2维持大系统的潮流:
在环网中,有的线路负荷比较重,较常见的做法是在枢纽变将高压侧分列,通过在中压侧并列的变压器的中压侧交换功率,使并列的主变分接头档位错开,使环网叠加环流电势,支援负荷重的线路。
1.2.3闭锁条件自行定义:
用户在已有的容错基础上,可以任意添加闭锁条件,甚至可以引入硬接点作为闭锁条件。
1.2.4基于预测进行动作:根据系统的参数预测最优的结果,根据结果进行控制。
1.3 电压无功控制的九区图法原理
调节电压与无功的方法,最常见的有两种:1.调整分接头、2.投切电容器。由于电压与无功是相互影响的两个因素,如何更好地进行电压无功优化控制,采用九区图法原理可以实现。九区图法原理如下:
区域1:系统状态为电压低、功率因数低。在这种状态下,投电容器将提高功率因数、并将升高电压。调分接头可升高电压。
区域2:系统状态为电压合格、功率因数低。在这种状态下,仅可考虑投电容器。
区域3:系统状态为电压高、功率因数低。在这种状态下,如投电容器,电压将升高,进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头降电压。
区域4:系统状态为电压高、功率因数合格。在这种状态下,考虑调整分接头进行降压。
区域5:系统状态为电压高、功率因数高。如有可切的电容器,并切电容器后功率因数向合格的方向调节,切电容器。否则调分接头升压。
区域6:系统状态为电压合格、功率因数高。在这种状态下,仅可考虑切电容器。如有可切的电容器,并切电容器后功率因数向合格的方向调节,切电容器。
区域7:系统状态为电压低、功率因数高。在这种状态下,如切电容器,电压将降低,进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头升电压。
区域8:系统状态为电压低、功率因数合格。在这种状态下,考虑调整分接头进行升压。
区域9:系统状态为电压合格、功率因数合格。在这种状态下,是运行目标状态。
强投区域:这个区域的特点是电压低于电压下限减ΔUQ,并且分接头无法调节。如预测投入电容器后,不会向变压器的电源侧倒送无功,进行强投。
强切区域:这个区域的特点是电压高于电压上限加ΔUQ,并且分接头无法调节。进行强切。
并列方式:可选择自动判运行方式或手动判并列(选择自动判并列的方式,并列条件需用户确认)。同时可以适应单台主变带并列的其它并列的母线。
2.电压无功控制(VQC)的实现方式
2.1 独立组屏式VQC装置。专门用于实现变电站VQC功能的成套装置在电力系统中应用广泛。它集I/O单元和分析判断功能于一体,相关闭锁信号由相应装置的硬接点输入,所需测量值由自己的采集单元采集。
2.2 软件VQC。基于变电站自动化系统的VQC其特点是:VQC运行软件安装在变电站后台监控计算机或挂在网上的独立计算机上,所需的遥测量和遥信量由后台提供。
3、VQC定值整定与设置
定值整定计算
需整定计算的项目有:变压器容量、分接头电压调整率、电容器电压调整率。
1.变压器容量Capacity:
Capacity=U主变PT一次值×I主变CT一次值×√3
2.分接头电压调整率ΔU分接头:
ΔU分接头=(U高压侧分接头档位对应的电压最大值-U高压侧分接头档位对应的电压最小值)/(C分接头档数-1)
3.电容器电压调整率ΔU电容器:
ΔU电容器=dU/dQ*Capacity电容器/UN
此项定值整定值比实际值大,可以避免强投强切时电容器投切反复动作。因此可选单条到电源最长的线路进行整定。也可实测后乘安全系数进行整定。
4、运行方式的设定
4.1 并列方式
4.1.1高压侧:如高压侧并列,将高压侧并列压板投入。在中低压侧并列时分接头将自动调节,如该压板退出将根据是否保持档位差进行调节。
4.1.2中低压侧:如定义自动判并列,则按运行的并列条件编好逻辑图。
4.2单台主变带两段以上的母线或两台主变带三段母线,将退出的主变的允许自动调压压板退出。
5.电压无功控制(VQC)需要注意的问题
VQC闭锁问题。VQC闭锁是指在系统异常的情况下,能及时停止自动调节。主要闭锁条件有:主变保护动作;电容器保护动作;电容器异常;电容器退出运行;电压互感器断线;系统电压异常;限值闭锁;主变过负荷;主变滑档;VQC软件或VQC装置故障。
6.结束语
本文对变电站电压无功控制的原理进行了探讨,并对实际工作中VQC的应用和实现方式做了介绍。随着综合自动化水平的的提高,电网结构的合理,开发一种符合国内电力系统的,能够更快更好的达到全网最优调压的VQC装置,有待开发人员进一步努力。
参考文献
[1]许之晗(Xu ZhiHan).变电站电压无功模糊控制理论和系统设计:硕士学位论文.成都:四川大学,2000
[2]庄侃沁,李兴源(Zhuang kanqin,Li xingYuan). 变电站电压无功控制策略和实现方式.电力系统自动化,2001,25(15)