配电自动化系统

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2 2 2 无功损耗： QT I L X T X T ( PL2 QL ) / U2 2 X T ( PL2 QL ) /U 2
• 由无功功率的传输导致的有功损耗为 ：
• 当投入后 Qc后，有功损耗为：
PQ RT (QL QC ) / U
2 2 2
2 2 PQ RT QL /U2
• 空载时有功损耗为：
PQ RT (QC ) / U
2 2 2
空载时应 切除一定 补偿容量
• 电压与无功的综合自动调节
– 调控原则
• 通过改变有载调压变压器变比K调压时，将改变无功
功率分配； • 在改变无功补偿容量时，电压也将变化。
– 目标
• 要求负荷端电压UL与其额定电压ULN偏差UL-ULN为
• 电压无功调控的目的与目标
– 以保证系统在正常运行时，用户侧能得 到质量合格的电能，同时尽可能减小网 损，达到经济运行的目的。
– 在不同电压等级中，电压调控的目标是 不同的。
• 220KV变电站中110KV~35KV电压等级，在正常运行方式下，
允许偏差规定为额定电压的-3%~+7%，事故后为±10%。
• 要使UL在合格范围内，在PL、QL变动时，
应调整U2来满足。
PL RS (QL QC ) X S U S U1 U1
PL RT (QL QC ) X T U1 U 2 U2
计入无 功补偿 电容容量
• 电压调节对无功功率的影响
QL (U1 U 2 )U 2 / X T (k 1)U / X T
电压调整的必要性：
电压偏移过大对电力系统以及用电设备会带来不良的影响： • （1）效率下降，经济性变差。 • （2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。 • （3）电压过低，电机发热。 • （4）系统电压崩溃 不可能使所有节点电压都保持为额定值： • （1）设备及线路压降 • （2）负荷波动 • （3）运行方式改变 • （4）无功不足
1．发电机 同步发电机 不仅是电力系 统的有功电源， 而且是电力系 统的主要的无 功电源。它发 出的功率是可 以调节的。
发电机的P-Q极限
无功电源
• （1）当发电机低于额定功率因数运行时，能
增加输出的无功功率，但发电机的视在功率因 取决于励磁电流不超过额定值的条件，将低于 其额定值。
• （2）当发电机高于额定功率因数运行时，励
而起无功电源的作用，能提高系统电压； 在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁 容量的（50% ～60%）)，它从系统吸取感 性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电 压。 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输入 （或吸取）的无功功率，进行电压调节。因而 调节性能好。
•
无功电源
• 缺点： • 同步调相机是旋转机械，运行维护比较
• 10KV用户，正常时为±7%。
• 调控手段
– 动态调压设备
压器
• 发电机及同步调相机的励磁调节系统、有载调压变
– 无功补偿设备 – DFACTS
• 发电机及同步调相机、补偿电容器、无功静止补偿
装置（SVC）等。
• 静止无功功率发生器（SVG）、动态电压恢复器
（DVR）、有源电力滤波器等。
• 电压无功调控原理
——变电站自动化系统
利用多台微型计算机（包括单 片机等）和大规模集成电路组 成的分级分布式的自动化系统， 它以微计算机为基础，实现对 变电站传统的继电保护、测量 手段、控制方式以及通信和管 理模式的全面改造。
•变电站综合自动化的概念
将变电站的二次设备（包括测量 仪表、信号系统、继电保护、自 动装置和远动装置）经过功能的 组合和优化设计，利用先进的计 算机技术、通信技术、信号处理 技术，实现对全变电站的主要设 备和输、配电线路的自动监视、 测量、控制、保护、与上级调度 通信的综合性自动化功能。
4.无功功率损耗 电力系统的无功功率损耗由两部分组 成：电力系统中的线路无功损耗和变压 器中的无功损耗。 线路电抗中的无功损耗与线路电流的 平方成正比，线路电纳中的无功功率是 容性的，又称为充电功率，也可把它看 成是无功电源。 变压器的无功损耗包括励磁无功损耗 和电抗中的无功损耗两部分。
无来自百度文库电源
磁电流不再是限制条件，原动机的机械功率又 成了限制条件。
• （3）发电机只有在额定电压、额定电流和额
定功率因数（即运行点C）下运行时视在功率 才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。
无功电源
2.同步调相机
• 同步调相机相当于空载运行的同步电动机。 • 在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率 •
复杂； • 有功功率损耗较大，在满负荷时约为额 定容量的(1.5~5)%，容量越小，百分 值越大； • 小容量的调相机每MVA容量的投资费用 也较大。故同步调相机宜大容量集中使 用，容量小于5MVA的一般不装设。 • 同步调相机常安装在枢纽变电所 。
无功电源
3. 静电电容器
• 静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电所 母线上。它供给的无功功率 QC 值与所在节点电压的 平方成正比，即
– 电压损耗
. U 2 U L ( PL jQL ) / U L ( RL jX L ) ( PL RL QL X L ) / U L j ( PL X L QL RL ) / U L 纵分量 U L jU L 横分量 .
PL RL QL X L U 2 U L U L UL
最小。 QC QC QL • 改变 ，使可能调节的 尽可能接近 ，以达到△P 为最小。
– 使△P为最小有两种原则 •使自动装置所在变电站的△P为最 小，按此原则称就地综合调节。 •按整个配电网络在各节点电压合格 的前提下全网网损最小，此称为集 中式电压 无功综合调节。
• 就地电压无功控制（VQC）的综合控
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– 经变压器向系统吸取的无功功率与U2平 方成正比。 – 通常正常运行时，认为U1不变，则当改 变变比K时，K大，则U2减少，负荷吸取 的无功减少；反之，K小，QL增大。
• 电容器补偿对电压及功率损耗的影响
当变压器有电流流过时，将产生有功、无 功损耗：
SL 2 2 2 有功损耗：PT I RT ( ) RT RT ( PL2 QL ) /U 2 U2
电力系统的无功功率平衡
• 电压是衡量电能质量的重要指标。 • 电力系统的运行电压水平取决于无功功率
的平衡。 • 系统中各种无功电源的无功出力应能满足 系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功 功率的需求，否则电压就会偏离额定值。
1.无功功率平衡 电力系统中无功电源所发出的无功功率应与系统中的 无功负荷及无功损耗相平衡，同时还应有一定的无功功 率备用电源。 2.无功电源 电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电容 器、静止无功补偿器等。 3.无功负荷 电力系统的无功负荷指的是用电设备所吸收的无功功 率，以异步电动机需用的无功功率占的比重最大，一般 综合负荷的功率因数为0.6～0.9。
参考资料：配电网自动化系统 电力系统继电保护
电力系统分析 电机学
谢 谢 !
QC=U 2/XC
• 缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。 • 优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集 中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的 投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较 方便。
无功电源
4.静止补偿器
• 静止补偿器由静电电容器与电抗器并联
组成 • 电容器可发出无功功率，电抗器可吸收 无功功率，两者结合起来，再配以适当 的调节装置，就能够平滑地改变输出 （或吸收）的无功功率。
制策略
在第9区域，电压、无功均在合格 范围内，不需调控。其它八个区 域则均有电压或/和无功不合格， 需要进行调控。
• 综合自动化系统中的VQC装置
– VQC是一套可以独立运行的自动装置。 当变电站实现综合自动化时，VQC应与 变电站的主站有通信联系。这就可以使 装置的投切、参数的设定及运行监测等 不仅可在现场进行，还可通过主站实现。 当调度端要进行集中调控时，也通过主 站完成调控过程。