关于有载调压变压器的无功电压控制策略研究
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电网调度运行中无功功率和电压问题分析摘要:本文主要研究对象是电网,分析电网调度运行中无功功率和电压问题,并提出应对之策。
关键词:电网调度;无功功率;电压问题引言:电力是社会生产生活中的重要能源,当前社会经济活动越来越频繁,各地区对电力的需求量持续增长,对供电用电提出了更高的要求。
电网在供电输电系统中发挥着重要作用,无功功率和电压是电网调度运行过程中的常见问题。
为确保电网调度运行安全、稳定,必须对无功功率和电压问题引起高度重视,提出控制无功功率和电压问题的的最优解决方案,满足不同用户用电需求。
一、电网调度运行中的无功功率问题(一)配置无功补偿设备1.选择无功补偿设备在电网调度运行过程中,要对电网电压进行强有力的控制,需进行无功补偿设备配置。
完成无功补偿设备配置,首先需要对无功补偿设备作出合理选择。
进行选择的过程中,重点考量无功补偿设备安装位置、无功补偿设备容量、无功补偿设备性能等要素,结合电网调度实际运行需求,选择相适应的无功补偿设备。
在电网调度运行系统中,针对系统中某具体位置,如果其短路容量值较大,在对应的系统位置区域内,负荷电压波动值不会过大【1】。
此时如果选择容量值差值较小的无功补偿设备,那么在这个位置处,就会出现电路短路电流水平值持续减小的情况,进而获取到比较明显的功力补偿结果。
2.配置无功电流受不同因素影响,调节电网电压的过程比较繁琐。
基于此,在电网系统中安装无功补偿设备装置,安装无功补偿设备装置处的电压数值会随之产生新的变化,电网系统电源中的负荷随之产生新的变化,电势角数值发生新的变化。
检测分析电网系统电源、电势角具体数值,需对整个系统调度运行情况展开全面分析,对无功电流配置提出明确要求,具体涉及到两个方面内容。
第一个方面是无功补偿设备装置自身调节性能、容量补偿性能必须满足电网电压调节实际需求。
第二个方面是在使用无功补偿设备装置的过程中,必须确保无功补偿设备自身无功功率备用量充足。
其次,电网系统不同部位设置均有设置负荷节点,负荷节点会产生变化,需及时进行灵活调节,对负荷节点进行分段控制,主要对不同节点部位的负荷进行分时段控制调节,分时段单位是小时,使用积分中值方法,精确计算出电网系统运行负荷值。
电网调度运行中无功功率和电压问题分析1.国网山西省电力公司太原供电公司2.国网山西省电力公司检修分公司摘要:电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作,是实现电网运行优化目标的关键措施。
文章首先对电网调度运行中的无功功率和电压控制要求进行分析,进而分别探讨无功功率与电压的控制调节技术,以期为电网调度运行管理提供参考,提升电网运行的稳定性及供电质量。
关键词:电网调度运行;无功功率;电压问题0引言电网调度作为电力系统运行管理中的重点工作,对一定供电范围区域内的供电质量有直接影响。
在电网的实际运行过程中,可能会受到多方面因素的干扰,出现无功功率电源不足、电压不稳定、负荷不平衡等问题。
因此,必须采取有效的控制调节措施,实现对无功功率和电压参数的实时监测和有效控制。
1电网调度运行中无功功率和电压的控制要求为了满足电网运行安全性、稳定性、供电质量等方面的要求,电力企业已经建立了较为完善的电网调度运行管理制度。
在电网运行过程中,调度人员需要在电力系统中设置无功补偿设备,并对其性能和容量等进行检查。
根据电网运行方式,合理配置无功补偿设备,根据运行调试结果,判断是否能够满足电网稳定运行的要求。
在此过程中,需要同时对电力系统的静态特征和动态特征进行观测,如果发现电网运行稳定性较差,还需要对其进行进一步调整,避免因无功功率和电压变化问题,影响电网运行质量。
在电网中设置无功补偿设备的主要作用是通过与其他设备连接,补偿无功消耗,避免出现电压崩溃等现象,满足电力设备运行的实际需求。
另外,电网调度运行中的无功功率和电压控制,还要满足降低电能损耗方面的要求,通过加强对母线和功率因数等的控制,优化电网的整体运行效果。
2电网调度运行中的无功功率控制技术研究2.1负荷分段控制无功功率损耗影响电网运行质量的一个主要因素,目前关于无功功率控制技术的研究成功较多,在实际应用过程中也取得了良好的效果。
根据电力系统的调度运行特点,由于在电网中存在许多负荷节点,而且负荷节点会发生变化,要对其无功功率进行精准控制难度较高。
试析电力系统的电压调整电力系统的电压调整是指在电力系统的运行中,根据负荷变化、设备投入和停机等因素的影响,调整电力系统的电压等级,以保证电力系统运行的安全稳定性。
本文将试析电力系统的电压调整的原理、策略以及实现手段。
原理电力系统的电压调整原理就是通过对电压等级的调整,让电力系统中的各种设备能够适应负荷的变化,从而使整个电力系统在正常运作的同时,保持电压合适,防止电压过高或者过低。
电力系统的电压调整主要是通过控制变压器和无功补偿设备等,来改变电力系统的电压等级。
变压器和无功补偿设备等的投入和停机将使系统的有功和无功损耗发生变化,以及有可能导致电压水平的波动,因此需要通过控制它们,来保持电力系统的电压稳定。
具体而言,电力系统的电压调整主要有以下原理:1.有序调压:通过不断调整变压器的绕比关系,改变变压器的输出电压,从而达到调整电功率、电压的目的;2.无序调压:即对电力系统按需求调整,逐个设备进行调整,以达到最佳的电力系统稳定;3.智能化调压:借助先进的智能化技术手段,通过精准的控制和计算,实现对电力系统的电压和稳定性的高效调整和控制。
策略电力系统的电压调整还需要根据不同情况制定相应的策略。
我们可以根据电力系统的特点和负荷特点,制定出不同的电压调整策略。
常用的电压调整策略如下:1.静态电压稳定策略:即通过调整无功源的容量大小,来对电力系统的电压进行调整,以达到稳定电力系统的目的。
2.动态电压稳定策略:通过调整无功器件的变化,对电力系统的电压进行动态调整。
3.有时电压稳定策略:通过考虑负荷变化情况,选取合适的变压器和无功补偿设备,以达到电力系统的稳定输出。
4.最优电压稳定策略:通过针对电力系统不同特点分析,建立适合的数学模型,选择最优解,达到最优的电力系统输出目的。
实现手段电力系统的电压调整可以借助各种手段来实现,常用的实现手段有以下几种:1.无功补偿:通过在电力系统中加入无功器,来对电力系统的电压进行调整;2.变压器控制:通过对变压器的控制,调整电力系统的电压等级;3.发电机调速控制:通过对发电机的调速控制,调整电力系统的电压和频率等级;4.稳压控制:通过对电力系统的稳压器进行控制,调整电力系统的电压等级;5.智能化技术:借助先进的智能化技术手段,通过精准的控制和计算,实现电力系统的电压和稳定性的高效控制和调整。
变电站电压无功控制策略综述摘要:变电站电压无功控制是保证电压质量、无功平衡,提高配电网经济性和可靠性的有效手段。
本文综合阐述了变电站无功调节的基本原则和变电站的无功补偿模式,详细介绍了变电站实施无功调节的各种方法,并指出各种控制方法的优缺点。
关键词:变电站电压无功调节九区图随着输配电网结构的日趋复杂及对输配电网供电质量和可靠性要求的不断提高,变电站电压无功控制已成为保证电压质量、无功平衡,提高输配电网经济性和可靠性的不可缺少的途径之一。
对于输配电系统,由于结构、运行方式比较固定,无功电压控制主要是采用最优潮流方法,控制变量包括发电机电压、变压器抽头、电容器分接头、一次变电站电压,以达到电压越限最小,传输损耗最小的目的。
对于输配电系统,由于负荷、运行方式、网络结构经常变化,电压无功优化问题比较复杂,在全系统电压无功调节上存在一定难度。
变电站电压无功调节的基本原则是:保证无功平衡,降低减少调节次数,提高电压质量。
变电站的无功补偿分为分散(就地)控制和集中控制两种模式。
基于这些原则和规律,国内外提出了不少自动控制策略。
归纳起来,有以下几种方法:(1)按功率因数、电压复合调节;(2)基于传统的九区图法;(3)基于人工智能的九区图法;(4)人工智能调节方法。
1 按功率因数、电压复合调节[1]按电压、功率因数复合调节的判据有两种,一种是以电压为主,功率因数为辅,当电压合格时,不考虑功率因数,当电压不合格时,考虑投入电容;二是以电压和功率因数作为两个并行的判据,即使在电压合格时,若功率因数满足投切条件,则投入电容。
这两种判别方式,操作简单易行,考虑了无功补偿,但忽略了变压器分接头与电容器的配合,在有些状态下,或是无功补偿效果较差,或是会造成并联电容的频繁投切。
2 基于传统九区图的相关方法传统的九区图法[1]是电压无功综合控制的基本方法。
该方法中,变电站综合自动控制策略的判别量是实时监测的无功和电压两个量。
根据已给固定无功和固定电压的上下限特性,综合逻辑判据把电压和无功平面分割成9个控制区,每个区域和一种控制策略相对应,以实现对有载调压变压器和电容器的调节。
电力变压器有载调压技术分析摘要:现阶段,在我国社会经济的不断发展过程中,对电力的需要量开始逐渐扩大,电力建设项目愈来愈多。
对供电系统而言,在运转过程中保证电力的安全和稳定是检验电力运行状况的重要指标,而电力变压器乃是保证电力安全与平稳的至关重要的技术,有载调压技术能够很好地调整电压系统,保证供电系统正常高效运行。
基于此,本文从传统和新型两个维度,对电力变压器的调压技术展开具体的分析。
关键词:电力变压器;有载;调压技术电压质量是测评电力企业供电服务水平的重要指标之一。
中国农村电网线路小而且疏散,分支线多,供电面积大,用电负载点多面广,季候性负荷特征显著,年均负载率偏低,峰谷差值较大。
低谷负荷期,变压器处于轻载状态运行,对用户的供电电压偏高,就会使用电设备加快老化,加速损耗,危及设备及电网的安全。
高峰负荷期,变压器处于超载状态运行,对用户的供电电压偏低,降低用电设备效率,影响电网安全运行。
有载调压技术的基本原理主要是从变压器某一边的电磁线圈中导出多个有载分接开关,在有载分接开关的影响下与不断开负荷电流的状况下,由一个有载分接开关转换到另一个有载分接开关,来改变有效的线圈匝数,从而达到调整电压的效果。
传统的机械式调压变压器存在较多缺陷,例如运行缓慢、有可能产生电弧等。
随着技术的逐渐进步,机械式调压有载分接开关已经成为我国广泛使用的设备,它不仅可以改善调压开关的性能,而且能够有效提升变压器的安全性和可靠性。
有载调压技术的应用促进了节能型配电变压器技术性能的升级换代,有助于配电台区的经济高效运行和配电自动化功能的延伸与拓展。
配电变压器有载调压与并联电容器投切相结合已成为中国目前实现配电网电压无功综合自动控制、限定电压波动在合格范围内的重要手段,对保障用户优质电力服务和提升配电网安全、可靠、经济运行水平具有重要的现实意义。
一、电力变压器有载调压技术介绍电力变压器有载调压技术是电力网络中把控电压稳定的重要途径,可以减少电力设备的运行损耗率。
电力系统无功、电压调整与控制技术综述摘要文中针对近年来国内外典型的电压/无功控制策略进行总结与评述,如九区图法、五区图法和模糊控制、专家系统、神经网络等智能优化控制方法等。
另外对无功电压就地控制等方法进行介绍。
全面分析比较了其设计思想、调节判据及各自的优缺点;并结合电力系统通信、电压稳定性、自动电压控制技术的最新发展,就电压无功控制最新成果进行了综述;最后对未来电压无功控制在电网运行中有待于研究的问题提出了几点展望。
关键词:无功,智能优化,综述,展望0 引言保证频率和电压的稳定是电力系统最基本的控制目标。
电压是衡量电能质量的重要技术指标,对电力系统的安全经济运行、保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全和寿命具有重要影响。
19世纪70、80年代法国、美国、瑞典、巴西、日本等国家相继发生电压崩溃性事故,这些以电压崩溃特征的电网瓦解事故每次均带来巨大的经济损失,同时也引起了社会的极大混乱。
而电压崩溃是由系统运行中的电压偏移未能良好的进行调整演变而成。
任何电压偏移都会带来经济和安全方面的不利影响,例如:用电设备工作在额定电压以外的电压情况下效率会下降;电压过高会大大缩短白炽灯一类照明设备的寿命,并且对设备的绝缘产生不利的影响;电压过低会严重影响异步电动机的工作性能,由此工业产品中会产生大量的次品废品,甚至会损坏电动机。
当系统出现故障时,电压会降低,如果不及时地采用合理有效的措施对电压进行调整,就会引起电压崩溃进而电网瓦解等重大灾难性事故。
因此,电压调整是保证电网安全可靠运行的重要方面之一。
保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。
由于高压输电系统具有X/R高比值的特点,频率/有功功率和电压/无功功率通常可以解耦来考虑。
对于大区电网和省网,对于频率/有功功率控制采用自动发电控制(AGC),对于电压/无功功率则采用自动电压控制(A VC)。
但对于大多数地区电网调度而言,电网频率控制一般不作为其主要职责,而电压/无功控制(VQC)则作为其主要任务而倍受重视。
电力系统稳定性分析与控制策略研究电力作为现代社会的基石,其稳定供应对于经济发展、社会正常运转以及人民生活质量的保障至关重要。
电力系统的稳定性是指在受到各种干扰后,电力系统能够保持同步运行,并维持电压和频率在允许范围内的能力。
然而,随着电力系统规模的不断扩大、电力市场的逐步开放以及可再生能源的大量接入,电力系统的稳定性面临着越来越多的挑战。
因此,深入研究电力系统的稳定性分析方法和控制策略具有重要的理论和实际意义。
一、电力系统稳定性的分类电力系统稳定性可以分为功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性三大类。
功角稳定性是指电力系统中同步发电机之间保持同步运行的能力。
当系统受到干扰时,如果同步发电机之间的功角差逐渐增大,导致失去同步,就会发生功角失稳。
功角失稳又可以分为暂态功角稳定、小干扰功角稳定和动态功角稳定。
暂态功角稳定主要关注系统在遭受大扰动(如短路故障)后的暂态过程中能否保持同步;小干扰功角稳定则侧重于系统在受到小扰动(如负荷的缓慢变化)时的稳定性;动态功角稳定考虑的是系统在较长时间尺度上的动态行为。
电压稳定性是指电力系统在给定的运行条件下,维持节点电压在允许范围内的能力。
电压失稳可能表现为局部电压的持续下降或突然崩溃。
电压稳定性与电力系统的无功功率平衡密切相关,当系统无功功率供应不足或无功功率分布不合理时,容易引发电压失稳问题。
频率稳定性是指电力系统在遭受有功功率不平衡时,维持系统频率在允许范围内的能力。
当系统有功功率出现缺额时,频率会下降;反之,有功功率过剩时,频率会上升。
如果频率偏差超出允许范围,可能会导致电力设备损坏、用户设备故障等问题。
二、影响电力系统稳定性的因素电力系统是一个复杂的大系统,其稳定性受到多种因素的影响。
首先,电力系统的结构和参数是影响稳定性的重要因素。
系统的拓扑结构、线路阻抗、发电机参数等都会对系统的稳定性产生影响。
例如,线路阻抗越大,输电能力越受限,容易引发功角失稳;发电机的惯性时间常数越小,对系统频率变化的响应速度越快,但也可能导致频率波动加剧。
关于有载调压变压器的无功电压控制策略研究
摘要:在变电站的二次母线装设可投切的补偿电容器组和有载调压变压器相配合进行联合控制的连续模型的基础上,提出了双参数离散控制模型,该模型考虑了电容器组和分接头的非连续调节,利用该模型对一实际变电站无功电压控制进行计算,并与连续模型的计算结果进行了比较。
关键词:有载调压变压器;无功电压控制;最优控制;
前言
在无功、电压双参数需要调节时,靠人工控制往往难以做到准确判断调节决策和及时调节的目的。
当前,由微机系统构成的无功电压智能控制装置己广泛采用。
智能化无功电压控制装置接收从一次母线电压匀_感器送来的电压数据,经计算后,送出控制信号,去控制补偿电容器组及卞变分接头根据无功电压控制的数学模型来进行控制,是该装置软件系统的重要功能。
从目前收集到的资料看,无功电压控制计算都采用连续模型,由于电容器组和主变分接头的设置均为非连续,应用连续模型必将造成控制误差。
为此本文在连续模型的基础上考虑电容器组及主变分接头的非连续调节特性,建立了变电站无功电压双参数控制的离散优化模型,并对实例变电站进行了计算。
一、无功电压控制的数学模型分析
变电站无功电压控制,是在满足给定的变电站进线功率因数(cos )和二次母线电压(U2)的情况下,调节补偿电容器组的容量和有载调压变压器的分接头位置。
1、变电站进线的功率因数(co s )
假设cos 的大小人为规定,本文按瞬时功率因数考虑。
2、变电站一次侧母线电压(U2 )
要求用户端电压在((0.95~1.05)UN范围内,变压器的一次母线电压U2的计算,如图1所示。
在多馈线的情况下,第i个用户端的母线电压在允许范围内,即:
式中:PD(i)和QD(i)分别为第i个用户的有功功率和无功功率,UN为用户端母线电压的额定值,rL(i)和XL(i)分别为第i个用户线路的电阻和电抗。
对应于变压器二次侧电压的范围应为式(1)的交集,即:
控制装置采样得到的数据,按式(1)进行计算,再按式(2)得到U2。
3、无功电压控制的数学模型
变电站通过输电线与无穷大母线U0相接,输电线长度为L ,阻抗为RL+ jXL,其等效电路为图2。
图中: P、Q为该变电站出线的有功、无功功率总和;
QC为补偿容量;nT为主变压器的变比,即分接头的位置;RT 为K台主变压器的等效电阻,其损耗为Pd;XT 为K台主变压器的等效电抗,其损耗为qd;P0 、q0 、分别为K台主变压器的空载有功、无功损耗。
考虑电容器组的有功损耗(KC为补偿装置的功率损耗系数);
Pc= KCQC(3)
把参数归算到低压侧,由图2有
将式(4)代入式(5) ,得到电压损耗方程:
进线(母线U1) 的功率因数方程为:
考虑负荷的无功电压静特性,有功负荷P、无功负荷Q与母线电压U2的关系为[ 2 ]:
式中P0,Q0分别是U2在额定电压下,负荷有功功率、负荷的无功功率;α,β分别是有功功率指数、无功功率指数。
电容器组的出力QC是与安装点实际电压有关[3 ],则
式中QCO是电容器组在额定电压下的补偿容量,即电容器组的铭牌容量(标称容量),γ是补偿容量指数(一般γ= 2)。
将式(3) (8) (9)代入式(6) (7) ,得到
把式(10) (11)中两个调节量(变压器的变比nT和补偿容量QC0) 作为未知变量,组成的非线性方程组,就是无功电压控制的连续模型。
由于有载调压变压器的nT不是连续可调的,它有几个至十个分接头,可能计算出nT的值在两个分接头的中间附近,这样控制系统确定出某一个nT进行调节,可能调节误差较大;同样QC0也不是连续调节的,它与电容器的容量和安装连接有关。
因此按连续模型进行调节是不符实际情况的。
本文建立的离散模型:令式(10)的左端为F1,式(11)的左端为F2得到一个以二次母线电压偏差F1和进线功率因数偏差F2为综合目标的约束非线性离散变量的优化模型。
即
式中: x1为离散变量,即nT,只能取有载调压变压器分接头位置所代表的数值。
x2为离散变量,即QC0,只能为每组电容器安装容量的整数倍。
式(12)就是无功电压控制的离散模型。
二、无功电压控制模型的求解分析
1连续模型的求解非线性方程组式(10) (11)组成的连续模型的求解,用解析式求解是非常困难的,采用计算机计算其数值较为方便。
目前,非线性方程组的计算方法不少,本文采用最速下降法。
2、离散模型的求解
采用约束非线性混合离散变量的优化问题的通
用程序[ 4 ]计算,得到调节nT和QC0。
三、算例
有双回220kV的线路向变电所供电,导线采用L GJQ - 400 ,水平排列,进线线路15km , ro=0.08Ω/ km , xo= 0.417Ω/ km ; Uo= 242kV ;
两台有载调压变压器额定电压为242/ 121/10.5kV。
空载损耗Po= 123.1kW ,空载电流Io%= 1 ,短路损耗Pd= 156kW ,短路阻抗电压Ud%= 14.7 (每台);负荷:额定值Po= 80MW , Qo= 60Mvar ,α=2 ,β= 2 ;电容器:采用BFM12 - 334 - 1电容器,接成三角形,共7组。
γ= 2。
变电所采用双参数调节。
问
1)如何调节才能使U2= 10.3kV且变电所进线的功率因数为0.92 ?
2)分析补偿容量QC0、变比nT分析与cosφ的关系;分析补偿容量QC0、变比nT分别与U2的关系;
3) U2母线有三条出线,负荷分别为10+j6 MV A、20 + j10 MV A和15 + j8 MV A ,线路阻抗分别为0.2 + j0.332Ω、0.066 + j0Ω、0.1 + j0.166Ω 。
应如何调节才能使U2满足各用户电压质量的需要、且变电所进线的功率因数为0.92 ?
求解过程:
采用标幺值(p.u..) 计算,取基准容量SB= 100MV A ,基准电压UB为元件所在处线路的平均额定电压。
经计算PL= 0.001025 , XL=0.00534 , RT = 01005729 , XT= 0.06125 , U0=
1.0 , U2= 0.9810 ,负荷P = P0Uα2= 0.3849 , Q =Q0Uβ2= 0.1925 ,取KC= 0.004 kW/ kV ar ,主变压器的损耗: P0= 0.002462 , q0 = 0.024 ,
,
将这些常量(或变量) 代入到式(10)、(11) ,得到离散模型式(12)的F1和F2。
式(12 )的离散变量x1( 即nT) 只能为0.925 , 0.95 , 0.975 , 1.0 , 1.025 , 1.05 , 1.075的某一个值,且x1 mim= 1.075 , x1 min= 0.925 ;离散变量x2(即QC0只能为0.08016的整数倍的某一个值(p1u1) ,且x2max= 0156112 (p.u.) 。
经优化程序的计算:
连续模型的解: nT= 0.9639 , QC0= 0.2602(p.u.) = 26.02Mvar
离散模型的解: nT= 1 , QC0= 0.32064 (p.u..)= 32.064Mvar
四、结语
电力系统的枢纽变电站、终端变电站的二次母线上装设可投切的补偿电容器组,与有载变压器相配合进行联合控制,既有无功补偿又有电压调节的措施,对减少网损、提高功率因数和保证母线的电压是一种经济有效的方法,因此得到了广泛的应用。
注:文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开。