关于有载调压变压器的无功电压控制策略研究
电网调度运行中无功功率和电压问题分析
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
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
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。
20060412.电压无功控制原理及控制策略
Q
下调分接头 调节分接头对电压和无功的影响
调节容抗器对电压和无功的影响
投入电容器无功下降、电压上升，切除电容器 无功上升、电压下降；投入电抗器无功上升、 电压下降，切除电抗器无功下降、电压上升
U
投入电容器（切除电抗器）
U
切除电容器（投入电抗器）
Q
调节容抗器对电压和无功的影响
九域图法
电压无功控制原理及控制策略
电压无功控制原理
电压无功控制策略
电压质量和无功影响
电压质量是衡量电能主要质量指标之一。电压 质量对电网稳定、电力设备安全运行以及工农 业生产具有重大影响。
无功是影响电压质量的一个重要因素，而实现 无功的分层、分区就地平衡是降低网损的重要 手段。
330kV酒钢工程系统网络图
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十七域图法控制策略
只调电压 动作 区 只调无功 电压优先 无功优先 综合考虑
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变电站电压无功控制策略综述
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
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
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。
电力系统的无功和电压调整
无功功率电源
无功功率的平衡
10
无功功率电源
什么是无功电源？
电力系统中，凡是可以发出（感性）无功 功率的设备或装置，都可以称为无功功率电源。
主要无功电源的类型
传统无功电源
• • • •
同步发电机（Synchronous Generator） 调相机（Synchronous Condenser） 并联电容器（Capacitor） 并联电抗器（Reactor）
37
常调压
中枢点调压方式实质:对中枢点电压的原则性要求
电压调整的措施
1
T1
2
3
T2
4
G
P+jQ
•不计对地支路 •归算到高压侧
1 1' 1'
R+jX
4'
4 4'
P+jQ
1:k1 理想变 k2:1 理想变
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电压调整的措施(续1)
1 1'
R+jX
4'
4
P+jQ
1:k1 k2:1
1 PR QX U 4 k1U1 k2 UN
负荷点
j
负荷点
k
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中枢点电压曲线的编制（续1)
Sj
日负荷曲线
Sk
0
U ij
8
16
24
h
0
8
16
24
h
电压损耗
0.10UN
U ik
0.04UN
0 8 16 24 h 0
0.01UN
8
0.03UN
16 24 h
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中枢点电压曲线的编制（续2)
电力系统稳定性分析与控制策略研究
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。
变电站无功电压控制(VQC)实现方式及应考虑的一些问题分析
要】 前我 国 制和 开发 了数 台基于电站 的就地控制装置， 目 研 它们虽然在 一定程度上做到 了无功 电压补偿 ， 但装置的控
制策略 大都是 以本站局部 最优 为控制 目标的 ， 没有考虑对其它站的影响 ， 并且存在控制设备动作频繁 ， 易受谐波干扰 、 引起无功 倒送等 问题 。因此 ， 对就地控制进一步深入研 究大有必要 。
Ｓ ｉ ｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙＶ ｉｏ ｃｅ ｃ ｃ ａ ［ｇ ｆ ｎ ｉ
能源 科技
科 技 视 ＵＦ －
２１ 年 ０ 月第 １期 ０２ ４ ２
变电站无功电压控制（ ＱＣ） Ｖ 实现方式及 应考虑的一些问题分析
雍 少华
（ 中卫 市供 电局
【 摘
宁夏
中卫
７ ５０ ） ５ ０ ０
络借助于 自动化 系统实现 ， 其本身不带 Ｉ ／ Ｏ系统 。其 主要优 点是毋需单 独敷设 电缆 ， 了工作量 ； 动作不 完全依 减少 并且
赖于 自动化 系统 的后 台机 ， 能独 立采取模 拟量进行 判断 ， 所
以动作速度 相对于软件 实现方式要 快一些 。其 缺点是 整个 Ｖ Ｃ的可 靠性还 取决 于 网络 通信 、 Ｏ和 Ｖ Ｃ主机 的运行 Ｑ Ｉ ／ Ｑ 状况 ，其 闭锁量 、动作 出 口还是受 后台机 和通信 网络的 限 制。
网络 Ｖ Ｃ采用 单独 的 Ｃ Ｕ装 置 。 Ｑ Ｐ 但其 Ｉ ／ Ｏ设备仍 由网
好 的无 功电压管理是 降低网损 、 提高设备运 行效率 、 少设 减
备运行和维护费用的重要手段 。因此 ， 功电压控制的研究 无 是现代 电网规划和系统运行所面临的重要课题 。 是电力 系统
运行亟待解决的一个 问题 。
远方调度 Ｒ Ｕ功能 的投切 和控制 方式 的选定十分方便 。对 Ｔ
关于变电站主变压器有载调压分接开关动作情况的探讨
关于变电站主变压器有载调压分接开关动作情况的探讨摘要：本文简要介绍了柬埔寨国家电力发展及运行情况，骨干电网中230kV变电站的作用，主变有载调压在相对薄弱的电网中发挥的作用，以及在电网运行中主变有载调压分接开关动作情况的分析与探讨。
关键词：变压器；有载调压；分接开关；无功功率；电压波动前言:位于中南半岛的柬埔寨是古代海上丝绸之路的重要一站，也是打造21世纪海上丝绸之路的重要支点。
东部和东南部同越南接壤，北部与老挝交界，西部和西北部与泰国毗邻，西南濒临暹罗湾。
近年来，柬埔寨保持稳定的政治经济环境，积极融入区域合作，经济发展稳步前行，以GDP年均7%以上发展速度成为世界上增长最快的经济体之一，而作为经济发展的血液，电力发展必然呈现前瞻性和指数性。
柬埔寨用电负荷主要以首都金边，旅游城市西哈努克、暹粒为中心并辐射至周边地区，以轻工业、农业和旅游业为主，工业化程度相对较低。
根据柬埔寨电力委员会（EAC）的统计数据，截止2020年底，全国可调容量约380万千瓦，国内装机容量约为300万千瓦，邻国提供相应可调容量为80万千瓦。
国内电源装机主要为水电，占总装机容量的45%，集中分布在西南部和东北部地区，但均为中小型水电站，无较强调节能力；煤电装机占总装机容量的23%，主要分布在西哈努克港；重油发电装机占总装机容量的22%；太阳能占总装机容量的10%。
截止2020年底，中西部地区环洞里萨湖环网已联通，东北部上丁至金边230千伏线路已投运，西南国公至菩萨、西哈努克至金边、南部贡布至金边230千伏线路均已先后投运，柬埔寨国家主干电网基本成型。
截止2020年末，共有115千伏、230千伏变电站43座，向25个省/市直供电。
230千伏线路总长度约1900千米；115千伏线路总长度约1100千米。
现以柬埔寨电网A站（50MVA）为枢纽变、B站（100MVA）为区域负荷中心站，C站（50MVA）为中间站为例，进行主变有载调压相关分析。
变电站电压无功控制研究
量 的好坏 直接 关系 到用户 对供 电质 量 的评价 ，因 为可靠 合格 的电压质 量不 仅 对 电网安 全稳 定运 行至 关重 要 ，而 且对 电器 设备 安全 稳定 运行 也起 到关键 作 用 。尤其 要 保证 用 户 端 的 电压水 平 在 额定 值 范 围 内 ，这是 保证 全 网 电压 质 量 的第一 步 ， 这就 需要 对 变 电站无 功进 行 控制 ，从 而保 障 电压 质量 和 系统 无 功平 衡 。我 们知 道 影 响 电压质 量 无 功 又是 关 键 因素 ，要 保证 客 户 的 电压 质 量 ，首先 要保 持 无 功平 衡 ，这 就要 求 我们 系 统 所供 应 的无功 之 和 与系 统 中 设备 无功 损 耗之 和 相 等 ，也就 是 使 得 电力 系 统在 任 一 时 间范 围和 时 刻 ，系 统负 荷 的无 功 总 出力 与 系统 无功 总负 荷相 等 ，从而 满 足客 户 对 电压 质 量要 求 。变 电站 对 电压 无 功控制 的 实现是 通 过改变 投切 电容 器组 的数 量和 调整 有 载变 压器分 接头 的位 置来 实现 的 。有 载调 压变 压器 和变 电所 内并 联 电容器 组 又设 备 。为 此 ，研 究变 电站 内 电压 无 功控 制 很 有 必 要 。 ２电压和 无 功控 制 的主 要手 段 调节 变 电站 电压 和无 功 的主要手 段 是投切 电容器组 或者 调节 变压 器的 分 接头。 运行 人员 通过 适 当投切 电容 器组 数量 和调 节变 电所 内变压 器 的分接 头 ， 能够尽 可能 地满足 变 电站 内 电压 范 围，从 而实现 无 功尽 可能 地在合 理平 衡 范 围。通 过投 切 电容 器组 和调 节变 电所 内变 压器 分接 头 ，对 变 电站 的无 功功率 和 电压主 要 作用为 ：对 升档 升压 方式 而言 ，变 压器 分接 头上 调 电压 上 升、无
电压无功调整三
面向全网无功优化的变电站电压无功控制策略电网的电压和无功是紧密结合的两个物理量，对电压、无功实施控制，对于提高电能质量、使电网中潮流分布更加合理、有效降低网损，都具有重要意义。
针对供电环节，调节有载调压变压器分接头和投切无功补偿设备是对电压无功进行控制的主要手段。
目前，单变电站的电压无功控制技术逐渐成熟，已经逐步应用到实际电力系统中，但这种方式从技术应用到管理模式上都有所局限。
由于其仅仅采集一个变电站的运行参数，未能实现对全网范围内各变电站的电容器和有载调压变压器分接头档位进行综合考虑协调控制，会出现局部优化而全网受影响的局面。
因此，改进现有调节方式，实现面向全网的电压无功优化和自动控制，不仅是提高电能质量满足用户需求的需要，还是电网安全、经济、稳定运行的需要。
电力系统无功优化是指在满足系统各种运行约束的条件下，通过优化计算确定发电机的端电压、有载调压变压器的分接头档位和无功补偿设备的投入容量等,以达到系统的有功网损最小，无功补偿设备的投资最小，无功补偿设备的补偿容量最小等。
国内外有关无功优化的文献报导有很多，但大多集中在对优化算法的研究上，对无功补偿设备的控制策略却少有提及。
随着电力系统的联系日趋紧密，控制动作间的相互影响已经不可避免和忽视。
能否协调控制好无功补偿装置，直接关系到是否可以防止系统电压的波动和振荡。
全网无功优化的数学模型无功优化问题是指某电力系统在一定运行方式下, 满足各种约束条件, 达到预定目标的优化问题, 它涉及无功补偿装备投入地点的选择、无功补偿装置投入容量的确定、变压器分接头的调节和发电机机端电压的配合等, 是一个多约束的非线性规划问题。
在配电网无功优化中，目标函数通常要考虑以下几个方面：(1) 网损最小； (2) 电压水平最好；(3) 无功补偿容量最小； (4) 综合经济效益最好。
不同的目标函数，确定的补偿方案也不同。
优化规划中，可以根据不同的目标选择需要的数学模型。
以配电网年综合费用最小为目标函数，在系统多负荷水平下综合考虑系统网损费用、无功补偿费用、电压水平等因素，将补偿电容器的组数设为离散的决策变量，在保证电压水平的同时保持系统有较好的经济性。
简论配电系统电压无功控制方法
简论配电系统电压无功控制方法配电系统电压无功控制可以提高电网的运行效率和运行安全，加强电网无功控制对于整个电网的正常运行而言都有着极其重要的作用。
近些年来，随着科学技术的不断进步和发展，我国的电网无功控制方法也在不断地进行完善和创新，现有情况下，我国的电网无功控制方法很多，这些方法也基本能够适应不同地区施工的需要。
但是，在具体的施工过程中由于施工不当等原因造成了电网无功控制质量无法达到预期目标等情况。
本文主要对近些年来国内外典型的无功控制方法进行总结和评述以及针对无功控制方法在使用中存在的一些问题提出笔者的建议。
一、配电网系统电压无功控制方法概述要想了解配电网系统电压无功控制的相关内容，先要了解配电网系统电压无功控制的运行原理。
电网系统的最基本的控制目标是保证频率和电压的稳定性，只有保证了这两者运行的稳定，才能够保证电网的正常运行。
配电网系统电压无功控制主要是采用有载调压变压器分接头和并联补偿电容器组的投切来实现调节电压合格和无功平衡的的目的。
这二者的结合在功能上相辅相成，这二者的合理科学搭配也促使无功控制发挥其最大的功效。
决定配电网系统电压无功控制的关键因素是VQC的控制策略。
自从VQC投入使用之后就逐渐成为了控制配电网系统电压无功控制的一个重要因素。
配电网系统电压无功控制方法涉及到电力系统的信号采集和处理技术、高速通信技术和卫星同步等各个方面，所以在对无功控制方法进行选择和使用的时候要进行严格的前期分析和考察。
配电网系统电压无功控制不是单一的一个方面，我国电网的逐渐普及增加了电网无功控制的难度，虽然与之相关的技术也在不断的发展，但是其在使用过程中仍然出现了很多的问题，只有认真分析产生这些问题的原因，并注意的进行解决，才能够促使无功控制在运行中发挥其最大的作用。
二、配电网系统电压无功控制的指导思想衡量电网质量的一个最重要的指标是查看电压的合格率，而衡量电网经济指标的一个重要的方面是查看电网线损率。
有载调压变压器无功电压控制策略
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。
变压器有载调压对电抗的变化及其系统电压稳定的影响
第30卷 2008年1月 湖州师范学院学报Jo ur nal of Huzhou Teache rs College Vol.30J an.,2008变压器有载调压对电抗的变化及其系统电压稳定的影响3吕 峰,高伟荣,顾克拉(湖州电力局,浙江湖州313000)摘 要:介绍调压变压器对电力系统电压稳定、无功平衡的作用,分析了变压器有载调压对电抗的变化及电力系统电压稳定性的影响,提出了电力系统无功平衡的技术措施和技术对策.关键词:有载调压;变压器;电压稳定;无功平衡;电抗变化中图分类号:TM41文献标识码:A 文章编号:100921734(2008)S020060204 随着对电网安全、稳定、经济运行的日益重视,电压稳定也越来越受到重视.电压稳定问题实质是无功平衡的问题,无功分层分区平衡是关健,仅从功率因数的约束无法反映各区域的无功平衡程度,更不能有的放矢地进行无功补偿及电压分接头调控.电力系统为了将运行电压维持在一个合理的水平,采取了诸多调整电压的措施,通过调整变压器的电压分接头来调整电压是电力系统经常采用的措施.特别是有载调压变压器,由于其能在带负载的情况下调整电压以及电压调整范围较宽的优点而受到越来越广泛的使用.然而,改变变压器的变比调压是有条件的,它必须维持系统的无功功率平衡,离开了这个条件,非但不能起到调压的作用,在严重的情况下还可能引起系统电压的全面崩溃,使系统解列,甚至导致灾难性的后果.1 变压器的调压原理改变变压器电压分接头对调整电压的作用可用图1(a )所示的系统图来说明.图1(a )是两个电压网络经变压器连接成的系统图,图1(b )是它的等值电路图.图1 经调压变压器联网的系统图1中的各参数都用标么值表示,其中ZT 为调压变压器的短路阻抗;K 为变比标么值,其值为K =K jn K n =U j U d n /U jn U d n =U j U dn3收稿日期225作者简介吕峰,高级工,从事变压器类设备的检修专业技术研究:2007122:.后的实际变比;K n 为额定变比;U jn 为高压侧主分接头对应的额定电压(其余分接头对应的额定电压为U j );U d n 为低压侧额定电压.Y 1=K -1K Y r , Y 2=1-K K 2Y r , Y r =1Z r.当K >1时,Y 1为感性,Y 2为容性;当K =1时,Y 1=Y 2=0;当K <1时,Y 1为容性,Y 2为感性.改变变压器的分接头也就是改变变比.从以上的分析可知,调压变压器的作用就相当于在空载电压高的一侧放置并联电容器,在空载电压低的一侧放置并联电抗器,前者向系统送出感性无功,后者从系统吸收感性无功,改变变压器变比K.正是通过改变变压器两侧导纳Y 1及Y 2的性质和大小,以改变变压器两则系统无功潮流的变化,从而影响变压器两侧电压.空载时,要使变比K 加大,即调压变压器的作用,就使电压(电源)侧与低压(负荷)侧倒置,改变无功潮流.2 有载调压变压器的作用无论对于哪一级电压供电的变压器,电力系统普遍采用带负荷调压分接头,一些系统还采用按母线电压自动调节的方式.也就是说,利用有载调压变压器调压分接头自动调整系统电压已经广泛使用.但是,任何事物都不是尽善尽美的,有载调压变压器自动调压的作用也不总是积极的,有时还可能引起系统电压的更加低落,最终引起电压崩溃事故的出现.因为变压器存在阻抗,在功率传输中,变压器内部将产生电压降,该电压降随着用户侧负荷大小的变化而变化.系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动.在实现无功功率就地平衡的前提下,当电压变动超过定值时,有载调压变压器在一定的延时后会动作,对电压进行调整,并保持电压的稳定.3 变压器调压对电抗的影响变压器的调压过程也就是改变变压器线圈的一则匝数,改变变比K ,随着变压器线圈的改变,变压器的阻抗X T 也随着改变而变化,X T =U K %U 2N /S N ×10.由于X T Ω�R T ,故|X T |≈|Z T |;电抗的容量Q dk =3×U ×I =3×U 2N /U K %.变压器各档位的阻抗电压U K %之差在0.02～0.08,即电抗的容量Q dk 的变化在12.5～50倍.由上述可以看出,由于内外侧绕组对其的互感作用,当绕组本身自感时,低压绕组电抗便出现了负值,但这并不表示该绕组真具有容性漏抗.4 有载调压变压器自动调压对电压稳定性的影响下面以一地区电网经线路和可以无限均匀调压的理想调压变压器向负载供电为例(如图2所示),说明有载自动调压对电力系统电压稳定性的影响.162008年 吕峰,等:变压器有载调压对电抗的变化及其系统电压稳定的影响26湖州师范学院学报 第30卷由于电力系统时时刻刻都要遭受到各种扰动的影响,只不过是大多数属于小扰动,而系统对于各种小扰动具有足够的稳定性罢了.当系统遭遇到大扰动时(如各种短路故障、负荷急剧变动、误操作等),往往会引起地区有、无功功率的严重失衡,功率严重缺额的地区会使其母线电压(如U1)滑落到较低水平,有载调压变压器二次侧电压U2也下降很多.刚开始,由于负荷的电压效应降低了总的有功及无功功率需求(如图3所示),系统仍可以在较低电压水平情况下短时间地稳定运行,而在事件过后,随着供电变压器电压抽头的自动调整,用户侧电压逐渐恢复,负荷的有功及无功功率消耗逐渐恢复正常,同时流过电源阻抗Z和线路WL的电流增大,电压降也增大,调压变压器一次侧供电电压U′1也随之进一步下降,这时,如果地区电网没有足够的无功电源及时投入,势必加剧该电网的无功功率缺额,使地区电网电压继续下降;另一方面,由于负荷的回升,使网络的电压降也增大.两者作用的结果,导致有载调压变压器二次侧电压始终不能恢复至额定值,有载调压就不断动作,形成了有载调压器自动调压与地区电网电压持续下降的恶性循环,最终引起地区系统的全面电压崩溃.图3 负荷电压特性当电网的无功功率供给充分时,有载调压器自动调压分接头可以保持负荷变动时的负荷侧电压稳定.当电网无功功率供应不足时,采用变压器调压原理改变系统电压时应注意如下几方面:(1)当电网无功功率供应不足时,如果继续保持负荷侧的电压稳定,势必迫使上一级电网电压下降.如果网络无功功率缺额过多,就会拖垮高压电网的电压,发展为电压崩溃.(2)当电网负载过轻时,如果继续调节有载保持负荷侧电压,势必会使电源侧电压升高,导致电压越调越高,影响系统电压过高.(3)不能改变无功需求平衡状态.当系统无功功率缺额时,负荷的电压特性可以使系统在较低电压下保持稳定运行.如果无功功率缺额较大时,为保持电压水平,有载调压变压器动作,电压暂时上升,将无功功率缺额全部转嫁到主网,从而使主网电压逐渐下降,严重时可能引发系统电压崩溃.(4)当调压电网负载过重,负载侧调压由于受到变压器U k%的影响,负载侧调压下降,如果继续调节,使K减小,电抗加大.(5)当无功功率平衡时,整个电力系统的电压从整体上看是正常的,是可以达到额定值的,即便是如此,也是指整体上而已.而实际上有些节点处的电压并不一定合格,如果无功不是处于平衡状态时,那么情况就更复杂了,当无功出力大于无功负荷时,电压普遍会高一些,但也会有个别地方可能低一些,反之,也是如此.(6)系统需要的无功功率远远大于系统所能提供的无功出力,这是由于现代超高压电网包括各级变压器和架空线路在传送电能时需要消耗大量的无功,称为“无功损耗”,一般来说,这些无功损耗与整个电网中的无功负荷的大小是差不多的.此时变压器的无功损耗相当大,其低压侧安装的并联电容器组的容量甚至不够补偿变压器满负荷时的无功损耗.5 技术对策有载调压变压器虽存在一些不足,但只要我们在电网规划时进行全面的综合考虑,在系统受到扰动时合理调度,就能扬长避短,发挥其积极作用.对应用有载调压变压器采用相应的技术对策有如下几方面:(1)对供电变压器,为提高用户供电质量,减低线损,宜采用有载调压方式.由于有载调压变压器无法改变系统的无功需求平衡状态,为避免引发电网电压崩溃,系统应有足够的无功容量.对电网及无功功率规划设计时,应进行综合考虑,提高网络电压强度.系统无功功率能分层分区就地平衡,优化配置并保持足够的事故备用容量,避免有载调压变压器动作引发电压崩溃,造成大面积停电.(2)系统出现大扰动,引发电压大幅度下降时,应及时采取措施,闭锁有载调压,并切除部分负荷,消除系统有功和无功缺额,或在系统中设置电压降低自动减负荷装置,抵消变压器控制产生的负面影响,快速动作,限制局部扰动发展为全网或主网事故.(3)根据《电力系统技术导则》规定,除了在电网电压可能有较大变化的220kV 及以上的降压变压器及联络变压器(例如接于出力变化大的电厂或接于时而为送端、时而为受端的母线等)时,可采用带负荷调压方式外,一般不宜采用带负荷调压方式.(4)对于有载自动调压所带来的副作用,通过采取以下的措施和方法给予消除或减小:(a)制定变压器有载调压运行的相关原则.当调压变压器一次侧电压高于某一最低数值(如额定值的90%～95%)时才允许进行有载调压,如一次侧电压低于规定的最低数值时,立即闭锁有载调压.(b)在系统几个区域建立带负荷调压的自动闭锁系统.将每一区域分成若干“带负荷调压闭锁动作区”,由选定的节点测定电压进行监控,当监测到的电压低于认定门槛时,自动地将闭锁命令有序地传到本区的每一台带负荷自动调压装置,闭锁变压器的带负荷调压.(5)严格执行“电力系统电压和无功电力管理条例”.对变压器分接头,按照其电压管理范围,分级管理.调度部门应根据负荷及潮流的变化,调整有载调压变压器分接头动作命令,以改善电压质量.在变化了的分接头电压等级下,自动进行无功补偿的投切,以达到系统电压和无功功率的全面优化管理.参考文献:[1]陈芳,李儒,吴珊珊.浅谈有载调压变压器在电力系统中的应用[J ].广东电力,1999,12(4).362008年 吕峰,等:变压器有载调压对电抗的变化及其系统电压稳定的影响。
关于电力调度对电网无功及电压的调整方式分析
关于电力调度对电网无功及电压的调整方式分析摘要：电网无功补偿在电力系统中起到很重要的宏观调节作用，可以提高电网的功率因数，增加变电设备的效率，减少高压输电线路无用功，从而提高供电效率。
如果某个供电区域能合理地配备无功补偿装置并采取合理的补偿方案，就能最大限度地减少线损，提高供电可靠性；反之，如果设备选择不当，则会造成区域性电压波动，产生较大的谐波，导致事故的发生。
关键词：电力调度；电网；无功；电压一、无功调整基本原则1）电网无功功率在保证电压质量、降低电能损耗的前提下，实行分层、分区就地平衡的原则。
应尽可能使无功功率就地供应，避免通过长距离线路输送无功功率。
局部电网无功功率不足时，应先就地调整，无法调整时，再由电网调整。
2）发电机运行功率因数应按电网要求进行调整。
3）新投运发电机组应具备在有功功率额定时，功率因数进相0.95运行的能力。
对已投运的发电机组，有计划地进行进相运行的试验。
4）由市调直接调度的具有进相运行能力的发电机组，其运行方式的改变按值班调度员的命令执行。
5）无功补偿设备应按照电网无功功率优化计算结果优化配置，提高无功补偿设备的最优运行能力。
6)220 k V及以下电网的无功电源总容量应大于最大自然无功负荷，一般按1.15倍计算。
7)200 k V及以下电网在主变压器最大负荷时，其二次侧功率因数或由电网发出的无功功率与有功功率比值的正常范围。
8）直供变电站，当供电线路距离较近时，功率因数应该取自表中低值，其他情况应取高值。
9）无功补偿设备应视需要投入运行，以主变压器高压侧不向电网倒送无功功率为原则，只有当母线电压超出正常范围，且已无法调整时才能停运。
10）各级调度应根据电网的负荷、潮流变化及设备的技术状况及时调整运行方式，缩短供电半径，减少迂回供电，降低线损，实现电网经济运行。
二、电压调整基本原则电网电压调整实行逆调压：用电高峰时将区域各个母线电压调到电压越限范围的最大值，以保证供电线路末端的供电可靠性；用电低谷时将区域母线电压调到电压越限范围的最小值，以确保供电线路前端线路的供电可靠性。
变电站电压无功的控制措施
变电站电压无功的控制措施在电力系统中的各级变电站承担着变电、保护等系统正常稳定运行所必需的基本任务，是各种电力继电保护成套设施、各种安全自动控制装置等设备的集中安装场所，是电力系统的重要组成部分，它用来连接发电厂、输电系统及配电网，使之共同成为一个有机的整体。
变电站另外一项重要任务就是电压调整和无功功率补偿控制，目前，变电站是集中安装无功功率补偿和调压设备的主要场所，通过对变压器上有载调压分接头开关的控制来调节配电线路首端的电压幅值，使之保持在电力规程所允许的合格范围内，通过控制站内安装的电容器、电抗器等无功补偿设备，从而改变无功功率的分配，来达到提高变压器功率因数、调整二次侧电压，进而降低系统中电能损耗的目的。
标签：变电站电压无功；原则要求；基因；模糊目前，随着我国变电站自动化水平的不断提高，新建或者经过改造的无人值班变电站的不断增多，变电站中的电压无功综合自动控制已经得到了广泛的应用，它利用变电站内安装的专用测量装置或网络通讯来采集各种实时数据，通过对得到的信息进行分析处理，依据一定的调节控制判据来控制操作站内的无功补偿设备和主变分接头，或给出动作提示信息由值班人员进行判断操作。
这种由专用控制设备或软件来执行电压无功控制的方式比以往使用人工的方式，其效率会有较大的提高，并在一定程度上避免了因人工操作带来的失误，这对于在负荷和电压波动的情况下向用户提供合格的电能、最大限度地降低从系统吸收的无功从而降低网损具有重要的意义。
在应用自动调节控制的同时，对其所使用的调节控制原理以及变电站的自动化程度也提出了较高的要求。
变电站电压无功控制的实现方式有基于变电站自动化系统的VQC。
随着无人值守变电站的增多，在变电站中一般均有用于当地和远方监控的自动化系统或具有“四遥”功能的RTU装置，它们有完善的I/O（输入/输出）功能，包括对测量量及信号量的采集。
该装置也具有控制变压器分接开关、无功控制设备开关动作的功能。
变电站无功电压综合调节的模糊控制研究
Ｕｏ
－
对无功电压模型的电压和功率 因数 的上下限边 界进行模糊化处理 ， 模糊控制器的输入量 为电压偏 差和功率因数偏差 ， 出量为变 比和补偿 电容值 。 输 以双回 １０ｋ １ Ｖ的线路 向某变电所供 电为例进行模
糊 控制 器试 验 。
导线采用 Ｌ Ｊ ８ ， Ｇ 一１５ 水平排列 ， 间距离 ４ｍ， 线 线路长 １０ｋ 变 电所装设 Ｓ Ｚ １— １０／ １ ０ ｍ， Ｆ Ｌ ３５０ １０的 有载调压变压器 ， 额定 电压为 １０± ２ ５ ６ ３ １ ３× ． ％／ ．
图 ３中： Ｐ为出线的有功功率 ； Ｑ为出线的无功
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２ ８
继 电 器
即无 功 电压控 制 模 型 。
２ 模糊控 制器设计
图 ３ 等效电路图
Ｆ ｇ ３ Ｅ ｕｖ ｌｎ ｉｃ ｉ ｉ ． ｑ ｉａ ｅ ｔ ｒ ｕｔ ｃ
功率 ； 为补偿 容量 ； 为主变压器 的等效阻抗 Ｑ Ｒ （ Ｋ台）其损耗为 Ｐ ∑ ∑ ， ； 主变压器的等效电抗 （ Ｋ 台） 其损耗为 ｑ∑ Ｐ ∑ ， ； 。为主变压器的空载有功损耗 （ Ｋ台 ）ｇ ；。 为主 变压 器 的空 载 无 功损 耗 （ 台） ｎ Ｋ ； 为变 压器 的变 比。 考虑电容器组 的有功损耗式 Ｐ ＝ ｃ 式中， ＫＱ ， Ｋ 为补偿装置的功率损耗系数 （ 一般取 Ｋ ＝ ．０ ｃ ０ ０４ ｋ ｋａ） Ｗ／ ｖｒ 。并把参数归算到低压侧 ， 由图 ３ 得到 电
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第 ３ 卷 第 １ 期 ４ ８
２ ０ 年 ９ １ ｔ ０６ 月 ６Ｅ
继 电器
ＲＥＬＡＹ
Байду номын сангаас
Ｖｏ ． ４ １３ Ｎｏ １ ．８
无功倒送及变电站的电压无功综合控制
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 荷小，电使压高损压耗网和络无传功Q送损C 的耗感，性进（而或改容善性变）电无站功的功母率线减电小压，和从功而率减因 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。
上图中，如系统运行于A点 （位于△Uq小区，△Uq为投入一 U 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。
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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。
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