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(yīng)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(biāo)，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)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(yīng)的無功功率等于系統(tǒng)中無功負(fù)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(fù)荷時的無功總出力(含無功補(bǔ)償)與無功總負(fù)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(bǔ)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(biāo)，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(yīng)按上述要求分組投入電容器組，谷期（23:00-次日7:00）應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yù)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(dāng)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(dǎo)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(qiáng)投電容器。 ( 4 ) 當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dǎo)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(qiáng)切電容器 (7) 當(dāng)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(yīng)用效果及問題： VQC的應(yīng)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(jì)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(jìn)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(dá)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(shè)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(bǔ)償設(shè)備進(jìn)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(jì)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(chǔ)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(jī)構(gòu)，進(jìn)行遠(yuǎn)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(fù)擔(dān)，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(fù)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(bǔ)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(dāng)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(fù)載情況等諸多因素后，才能選擇最好的調(diào)節(jié)決策進(jìn)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(jī)負(fù)責(zé)，則必然造成軟件復(fù)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(xì)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(jìn)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(jì)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(fù)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(yīng)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(zé)任分散、控制分散、危險分散；緊急情況下，執(zhí)行應(yīng)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(jì)性。為達(dá)此目的，這就要求執(zhí)行關(guān)聯(lián)分散控制任務(wù)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(qiáng)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(dá)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(dá)調(diào)控命令的智能執(zhí)行單