變電站綜合自動化系統(tǒng)課件

1、變電站電壓無功控制分析10/5/20221摘要：介紹了變電站電壓和無功控制的方法和調(diào)控原則，以及電壓無功自動控制裝置（VQC）的原理以及應用。關(guān)鍵詞：電壓無功 VQC10/5/20222前言 隨著對供電質(zhì)量和可靠性要求的提高，電壓成為衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設備安全運行具有重大影響。無功是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素，保證電壓質(zhì)量的重要條件是保持無功功率的平衡，即要求系統(tǒng)中無功電源所供應的無功功率等于系統(tǒng)中無功負荷與無功損耗之和也就是使電力系統(tǒng)在任一時間和任一負荷時的無功總出力(含無功補償)與無功總負荷(含無功總損耗)保持平衡，以滿足電壓質(zhì)量要求。 10/5/2022

2、31.電壓無功控制的方法和原則 變電站調(diào)節(jié)電壓和無功的主要手段是調(diào)節(jié)主變的分接頭和投切電容器組。通過合理調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組，能夠在很大程度上改善變電站的電壓質(zhì)量，實現(xiàn)無功潮流合理平衡。調(diào)節(jié)分接頭和投切電容器對電壓和無功的影響為：上調(diào)分接頭電壓上升、無功上升，下調(diào)分接頭電壓下降、無功下降（對升檔升壓方式而言，對升檔降壓方式則相反）；投入電容器無功下降、電壓上升，切除電容器無功上升、電壓下降。10/5/20224變電站電壓無功管理調(diào)控原則如下： a. 變電站電壓允許偏差范圍為：220kV變電站的110KV母線:106.7117.7kV；220kV、110kV變電站的10kV母線10.0

3、10.7kV。 b. 補償電容器的投退管理原則：以控制各電壓等級母線電壓在允許偏差范圍之內(nèi)，并實現(xiàn)無功功率就地平衡為主要目標，原則上不允許無功功率經(jīng)主變高壓側(cè)向電網(wǎng)倒送，同時保證在電壓合格范圍內(nèi)盡量提高電壓。一般情況下：峰期（7:00-23:00）應按上述要求分組投入電容器組，谷期（23:00-次日7:00）應按上述要求分組退出電容器組。10/5/20225 VQC可以自動識別系統(tǒng)的一次接線方式、運行模式，并根據(jù)系統(tǒng)的運行方式和工況以及具體要求，采取對應的優(yōu)化措施，使電壓無功滿足整定的范圍。同時VQC具有豐富的閉鎖功能，保證系統(tǒng)安全運行，而且用戶可以根據(jù)需要靈活配置相關(guān)遙信作為閉鎖信號。對于電

4、容器組的投切，用戶可以自行定義投切的順序。 10/5/20227VQC的控制策略 VQC根據(jù)低壓側(cè)電壓和無功（或功率因數(shù)）的越限情況，將控制策略劃分為不同區(qū)域，在各個區(qū)域內(nèi)采取相應的控制策略。除了常規(guī)控制模式，一般采取電容器優(yōu)先模式，在實施調(diào)節(jié)策略之前，VQC根據(jù)給定的參數(shù)預測調(diào)節(jié)的結(jié)果，如果調(diào)節(jié)后會造成低壓側(cè)無功/功率因數(shù)越限、低壓側(cè)電壓越限，則后臺VQC會調(diào)整動作策略或不動作。 .10/5/20228 （3）當電壓越下限，無功正常/功率因數(shù)正常時：上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器；電容器優(yōu)先模式則投入電容器，如果投電容器會導致無功/功率因數(shù)越限或者無電容器可投，則上調(diào)分接頭，如果分

5、接頭不可調(diào)，則強投電容器。 ( 4 ) 當電壓越下限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時:上調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)則投入電容器。 ( 5 ) 當電壓正常，無功越下限/功率因數(shù)越上限，電壓未接近下限時：切除電容器，若無電容器可切, 則不動作；電壓接近下限時，如果有可切的電容器則上調(diào)分接頭，否則不動作。 10/5/202210 (6) 當電壓越上限，無功越下限/功率因數(shù)越上限時切除電容器，若切電容器會導致無功/功率因數(shù)反方向越限或者無電容器可切，則下調(diào)分接頭，如果分接頭不可調(diào)，則強切電容器 (7) 當電壓正常，無功正常/功率因數(shù)正常時:中壓側(cè)越上限，下調(diào)分接頭；中壓側(cè)越下限，上調(diào)分接頭；中壓側(cè)電壓正

6、常則不動作。10/5/2022114 VQC的應用效果及問題： VQC的應用，對保證電網(wǎng)良好的電壓質(zhì)量、優(yōu)化電網(wǎng)無功潮流和電網(wǎng)經(jīng)濟運行等方面發(fā)揮了較大的作用。和傳統(tǒng)的調(diào)壓方式相比，具有以下明顯優(yōu)點： 按“逆調(diào)壓”進行電壓調(diào)整，提高電壓合格率；平衡無功、使無功潮流合理，達到降損節(jié)能的目的；大大減小了運行人員日常調(diào)整電壓、投切電容器組的工作量。但由于硬件問題、設10/5/2022125.電壓無功綜合控制方式 （1）集中控制。集中控制是指在調(diào)度中心對各個變電站的主變壓器的分接頭位置和無功補償設備進行統(tǒng)一的控制。理論上，這種控制方式是維持系統(tǒng)電壓正常，實現(xiàn)無功優(yōu)化控制，提高系統(tǒng)運行可靠性和經(jīng)濟性的最佳

7、方案。但它要求調(diào)度中心必須具有符合實際的電壓和無功實時優(yōu)化控制軟件，而且對各變電站要有可靠10/5/202214 性高的通道；在各變電站，最好要具有智能執(zhí)行單元。但在我國目前各變電站的基礎自動化水平層次不一的情況下，實現(xiàn)全系統(tǒng)的集中優(yōu)化控制有較大的難度?，F(xiàn)在一些地區(qū)調(diào)度中心，雖然也自稱為對電壓和無功可以實行集中控制，但實際上多數(shù)只是由操作員通過RTU執(zhí)行機構(gòu)，進行遠方手動操作，既不能實現(xiàn)自動優(yōu)化控制，也增加調(diào)度員的負擔，這是目前集中控制普遍存在的一個問題。10/5/202215值班員的操作是很有意義的。但是，目前已實現(xiàn)的變電站分散控制，只能做到局部的優(yōu)化，無法實現(xiàn)全局的優(yōu)化控制。 （3）關(guān)聯(lián)分

8、散控制。眾所周知，電力系統(tǒng)是個復雜的互聯(lián)系統(tǒng)，其潮流是互相關(guān)聯(lián)的。電壓水平是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一個重要因素，在電力系統(tǒng)運行調(diào)度中，往往需要監(jiān)視并控制某些中樞點電壓和無功功率，使其維持在一個給定的范圍內(nèi)。如何維持這些中樞點的電壓有多種調(diào)控決策需要選擇。對各個變電站來說，也有各自的優(yōu)化控制方案選擇問題，同時10/5/202217還必須考慮許多實際問題。例如：一個220kV變電站，要使其中110kV側(cè)母線電壓調(diào)整至規(guī)定范圍內(nèi)，方法有多種，例如調(diào)整分接頭位置或投、切補償電容器，都可改變110kV的母線電壓。到底采用何種調(diào)節(jié)措施，這必須通過判斷和綜合分析比較變電站的運行方式、運行參數(shù)、分接頭當前的位置和

9、各組電容器的投、切歷史以及低壓側(cè)母線的電壓水平、負載情況等諸多因素后，才能選擇最好的調(diào)節(jié)決策進行調(diào)節(jié)。這些調(diào)節(jié)方案的判斷、決策，如果集中由調(diào)度中心的計算機負責，則必然造成軟件復雜，而且不可能對各變電站因地制宜地考慮得10/5/202218 那么細致。因此，最好的控制方式是采用關(guān)聯(lián)分散控制的方式。 所謂關(guān)聯(lián)分散控制該方式是指電力系統(tǒng)正常運行時，由分散安裝在各廠、站的分散控制裝置或控制軟件進行自動調(diào)控，調(diào)控范圍和定值是從整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行出發(fā)，事先由電壓無功優(yōu)化程序計算好的，而在系統(tǒng)負荷變化較大或緊急情況或系統(tǒng)運行方式10/5/202219 發(fā)生大的變動時，可由調(diào)度中心直接操作控制，或

10、由調(diào)度中心修改下屬變電站所應維持的 母線電壓和無功功率的定值，以滿足系統(tǒng)運行方式變化后新的要求。因此，關(guān)聯(lián)分散控制最大的優(yōu)點是：在系統(tǒng)正常運行時，各關(guān)聯(lián)分散控制器自動執(zhí)行對各受控變電站的電壓、無功調(diào)控，做到責任分散、控制分散、危險分散；緊急情況下，執(zhí)行應急程序，因而可以從根本10/5/202220 上提高全系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性。為達此目的，這就要求執(zhí)行關(guān)聯(lián)分散控制任務的裝置，除了要具有齊全的對受控站的分析、判斷和控 制功能外，還必須具有強的通信能力和手段。在正常運行情況下，能把控制結(jié)果向調(diào)度報告。系統(tǒng)需要時，能接受上級調(diào)度下達的命令，自動修改和調(diào)整整定值或停止執(zhí)行自己的控制規(guī)律，而作為調(diào)度下達調(diào)控命令的智能執(zhí)行單