電網無功補償及電壓穩(wěn)定探究

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1、電網無功補償及電壓穩(wěn)定探究摘要：本文闡述了國內外電力系統(tǒng)無功電壓控制的現狀及其發(fā)展方向，包括電網動態(tài)電壓穩(wěn)定的策略和部分省網無功平衡和電壓控制的措施；概述了AVC的研究現狀，提出了幾點無功電壓調控與管理的相關措施。關鍵詞：無功補償電壓控制電力系統(tǒng)1前言電網無功平衡是保證電壓穩(wěn)定的基本條件，但電力系統(tǒng)無功功率的發(fā)、供、用呈現明顯的分散性，因而無功功率只有在分層、分區(qū)、分散合理平衡的基礎上，才能實現電網電能的合理分布和維持電網穩(wěn)定運行。2電力系統(tǒng)無功電壓優(yōu)化的問題電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題是一個多目標、多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題，其優(yōu)化變量既有連續(xù)變

2、量，又有離散變量，整個優(yōu)化過程十分復雜，也使優(yōu)化過程中離散變量的處理更困難。理論上，無功分布可以達到最優(yōu)，但實際上,一個復雜龐大的電力系統(tǒng)幾乎不可能在線實現最優(yōu)控制。最主要的瓶頸在于優(yōu)化計算的數據基礎一一狀態(tài)估計（SE）結果的正確性、可靠性還無法滿足實時控制的要求。這也是至今國內外還沒有成功將全局潮流優(yōu)化（OPE）結果直接用于實時控制的重要原因［1］。從工程應用角度看，現實中的電力系統(tǒng)無功只能實現次優(yōu)分布。一般認為，比較接近無功次優(yōu)分布的做法是，無功功率盡量做到分層分區(qū)平衡，減少因大量傳送無功功率而產生的電壓降和電網線損，在預留事故緊急備用的前提下

3、，盡可能使系統(tǒng)各點電壓運行在允許的高水平，這樣不但有利于系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，也可獲得接近優(yōu)化即無功次優(yōu)分布的經濟效益。3研究現狀及發(fā)展方向目前，國內電力系統(tǒng)的無功補償和電壓控制多采用傳統(tǒng)的方式，有載調壓變壓器、靜電電容器等職能手動調節(jié)和投切，不能實現實時電壓控制或無功補償。因此，實現實時無功補償以保證電力系統(tǒng)電壓的連續(xù)穩(wěn)定性，是研究的主要方向[1,2,3]o多數電網中電壓控制技術仍停留于人工方式，效果并不令人滿意，原因有三：(1)電壓曲線和無功設備運行計劃是離線確定的，不能反映電網的實際情況，存在安全隱患；(2)電網運行人員需要時刻監(jiān)視系統(tǒng)電壓無功情

4、況，并進行人工調整，工作強度大，而且會因容易出現過調量往往造成電網電壓波動大；(3)各廠、站無功電壓控制未予以協(xié)調，造成電網運行不經濟。近年來幾次重大電網事故都是由偶遇無功電壓問題致使電網癱瘓。無功電壓自動控制技術逐漸引起重視。過去幾年中，基于分層分區(qū)控制的二、三級電壓控制技術已逐漸得到推廣應用，并取得明顯的控制效果。二、三級電壓控制技術的要點與問題如下：(1)由于電壓太復雜實時自動控制電網中各節(jié)點是不現實、不經濟、不必要的；(2)發(fā)電機無功是電網中電壓支撐和調節(jié)的主要資源,最容易控制而且廉價，應充分利用；(3)簡單可行的電壓控制系統(tǒng)應當只考慮控制

5、少數主導母線，使電網電壓達到次優(yōu)；(4)靠近主導母線的廠站母線，宜與其組成一個控制區(qū)；(5)通過控制主導母線電壓使控制區(qū)域內所有母線電壓滿足要求，而各個控制區(qū)域是獨立控制；(6)區(qū)域內控制資源主要是依靠大機組無功功率，即通過控制發(fā)電機組無功功率來調節(jié)區(qū)域內母線電壓在允許范圍。3.1部分省網幾種無功電壓njiu現狀(1)為提高電網電壓穩(wěn)定水平，對電網的多種運行方式進行全面的靜態(tài)和暫態(tài)電壓穩(wěn)定大規(guī)模離線分析研究，分析近年電網電壓穩(wěn)定的薄弱區(qū)域和薄弱點，評估電網的靜態(tài)電壓穩(wěn)定水平，同時也評估采取增強網絡結構、電源優(yōu)化布局、SVC應用等措施的效果。應用穩(wěn)定

6、控制技術，研究提高供電可靠性和安全穩(wěn)定運行水平，增強供電能力。(2)進行全局無功最優(yōu)控制的仿真研究，針對發(fā)電機、并聯電容器、變壓器有載分接頭等無功可控設備的特點及調節(jié)性能進行分析，確定將發(fā)電機作為唯一控制手段的仿真研究方法。(1)開發(fā)電網無功電壓優(yōu)化集中控制系統(tǒng)，通過采集調度自動化SCADA系統(tǒng)的實時數據，進行綜合優(yōu)化處理后，形成集中控制指令，運用調度自動化"四遙”功能，實現電網無功電壓優(yōu)化運行。(2)對典型電網結構和負荷分布進行計算和理論分析,優(yōu)化無功補償配置容量。具體內容包括典型結構220kV變電站補償容量研究、典型結構lOOkV變電站補償容量

7、研究、變電站主變額定電壓選擇和抽頭比較與配合選擇研究、無功分層和分區(qū)平衡情況分析和支路無功經濟分點的數學驗證。并開發(fā)了分布式無功電壓全局實時優(yōu)化控制系統(tǒng)，控制電網內各節(jié)點電壓在允許范圍內，實現全網有功損耗最小?？傮w來看，從全局的角度進行無功電壓自動控制的工作，目前處于初步研究階段。電壓的調控仍未能從技術上實現類似于SGC的閉環(huán)控制，電壓質量也難盡人意。目前總結的無功補償經驗：整個系統(tǒng)的安全，以用戶就地補償為最大原則。一般電網補償為過補償。無功儲備留在發(fā)電機中以便迅速調出。系統(tǒng)電壓是主動、經濟、高校的，有較強抗事故沖擊能力。3.2無功電壓控制的發(fā)展方

8、向電力系統(tǒng)是一個復雜的動態(tài)關聯系統(tǒng)，其潮流是動態(tài)變化并相互關聯的。變電站內變壓器分接開關在某個范圍內的調整將影響無功功率的