電力系統(tǒng)調(diào)度自動化EMS無功電壓控制教學(xué)文案

EMS(6)-無功、電壓控制主講人：齊鄭qizheng@126.com無功功率對系統(tǒng)的影響無功功率分布對系統(tǒng)的影響：1、網(wǎng)損及線損-----影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性2、電壓-----影響系統(tǒng)的安全性1/14/20252NorthChinaElectricPowerUniversity網(wǎng)損、線損電力網(wǎng)電能損耗（簡稱網(wǎng)損、線損），是電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)在電能傳輸和營銷過程中自發(fā)電廠出線起至客戶電度表止所產(chǎn)生的電能消耗和損失。分類：1、技術(shù)線損2、管理線損1/14/20253NorthChinaElectricPowerUniversity線損率線損率是衡量線損高低的指標(biāo)，它綜合反映和體現(xiàn)了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營管理的水平，是電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。線損率=[(供電量一售電量)／供電量]*100%其中，供電量=發(fā)電廠上網(wǎng)電量+外購電量-電網(wǎng)輸出電量；售電量=所有客戶的抄表電量。1/14/20254NorthChinaElectricPowerUniversity電壓指標(biāo)35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%。（如供電電壓上下偏差同號時(shí)，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。1/14/20256NorthChinaElectricPowerUniversity電壓指標(biāo)線路末端電壓合格率≥90%

配電線路電壓允許波動范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的±7%；低壓線路到戶電壓允許波動范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓±10%。功率因數(shù)指標(biāo)：農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)線路cosφ≥0.85;工業(yè)、農(nóng)副業(yè)專用線路cosφ≥0.90。1/14/20257NorthChinaElectricPowerUniversity無功、電壓調(diào)節(jié)設(shè)備設(shè)備類型特點(diǎn)控制能力發(fā)電機(jī)/調(diào)相機(jī)可連續(xù)調(diào)節(jié)，沒有調(diào)節(jié)次數(shù)約束，能及時(shí)快速響應(yīng)系統(tǒng)中無功電壓的波動系統(tǒng)中主要的無功源，建立和維持電壓水平，保證系統(tǒng)無功平衡并聯(lián)電容器/并聯(lián)電抗器機(jī)械投切，有投切次數(shù)約束，切換速度慢無功輸出與電壓平方成反比重要的無功補(bǔ)償設(shè)備，維持電壓水平聯(lián)絡(luò)變有載調(diào)壓分接頭機(jī)械調(diào)節(jié)，有調(diào)節(jié)次數(shù)約束，調(diào)節(jié)速度慢改善電壓/無功分布，降低網(wǎng)損1/14/20258NorthChinaElectricPowerUniversity分級分區(qū)的無功／電壓控制模型三級無功電壓控制模型

二級控制一級控制三級控制局部最優(yōu)廠站最優(yōu)全局最優(yōu)區(qū)域控制廠站控制全局控制初始可行解，系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)最優(yōu)解其他可行解1/14/20259NorthChinaElectricPowerUniversity一級電壓控制為本地控制（localcontrol），只用到本地的信息?？刂破饔杀緟^(qū)域內(nèi)控制發(fā)電機(jī)的自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、有載調(diào)壓分接頭（OLTC）及可投切的電容器組成，控制時(shí)間常數(shù)一般為幾秒鐘。在這級控制中，控制設(shè)備通過保持輸出變量盡可能的接近設(shè)定值來補(bǔ)償電壓的快速的和隨機(jī)的變化。1/14/202510NorthChinaElectricPowerUniversity二級電壓控制的時(shí)間常數(shù)約為幾十秒鐘到分鐘級，控制的主要目的是保證中樞母線（PilotNode）電壓等于設(shè)定值，如果中樞母線的電壓幅值產(chǎn)生偏差，二級電壓控制器則按照預(yù)定的控制規(guī)律改變一級電壓控制器的設(shè)定參考值，二級電壓控制是一種區(qū)域控制（RegionControl），只用到本區(qū)域內(nèi)的信息。1/14/202511NorthChinaElectricPowerUniversity三級電壓控制是其中的最高層，它以全系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，并考慮穩(wěn)定性指標(biāo)，最后給出中樞母線電壓幅值的設(shè)定參考值，供二級電壓控制使用。在三級電壓控制中要充分考慮到協(xié)調(diào)的因素，利用了整個系統(tǒng)（System-wide）的信息來進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，一般來說它的時(shí)間常數(shù)在十幾分鐘到小時(shí)級。1/14/202512NorthChinaElectricPowerUniversity一級電壓控制--VQC裝置電壓無功上限下限下限上限①②③⑥⑨⑧⑤④⑦QV九區(qū)圖1/14/202513NorthChinaElectricPowerUniversity二級電壓控制分區(qū)原則：(1)樞紐母線(PilotBus)電壓的典型性：在區(qū)域內(nèi)，樞紐母線是少量最重要的高壓母線，它們的電壓行為足以代表區(qū)域的電壓行為．(2)區(qū)域可控性：在區(qū)域內(nèi)，有足夠的無功容量用于電壓控制(3)區(qū)域間的解藕性：區(qū)域內(nèi)的控制受區(qū)域外的控制操作影響很小1/14/202514NorthChinaElectricPowerUniversity我國地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)220kV110kV35kV10kV1/14/202515NorthChinaElectricPowerUniversity我國地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)電網(wǎng)中安裝配置有一級或一級以上變壓器有載調(diào)節(jié)分接頭。目前，絕大部分220kV變電所主變的220kV和110kV繞組的有載分接頭不具備遠(yuǎn)方遙調(diào)的條件。110V變電所主變的110kV繞組有載分接頭中，只有部分具備遠(yuǎn)方遙調(diào)的條件，其余只能就地操作。電網(wǎng)中110kV變電所的二次側(cè)母線（10kV或6kV），一般均安裝有并聯(lián)電容器。這些并聯(lián)電容器中，只有部分具備遠(yuǎn)方遙控的條件，其余只能就地操作。1/14/202516NorthChinaElectricPowerUniversity地區(qū)無功電壓控制的方法要素設(shè)置最大優(yōu)化控制范圍具有遠(yuǎn)方遙控遙調(diào)條件的110kV變電所以及供其電源的220kV變電所地區(qū)二級電壓控制采用啟發(fā)式搜索方法，其各個要素控制目標(biāo)主要目標(biāo)：提高各110kV變電所的10kV考核母線的電壓合格率第二目標(biāo)：提高各220kV變電所高壓側(cè)繞組的功率因數(shù)合格率1/14/202517NorthChinaElectricPowerUniversity地區(qū)無功電壓控制的方法基于SCADA主站系統(tǒng)的電壓/無功控制也是利用九區(qū)域圖原則?；趨^(qū)域控制概念的控制方案希望能夠從區(qū)域的角度來分析無功或電壓不合格的原因，并根據(jù)原因來具體執(zhí)行動作，防止由于上一級電壓的不合格而導(dǎo)致下一級多個變電站的VQC動作。1/14/202518NorthChinaElectricPowerUniversity規(guī)則庫當(dāng)發(fā)現(xiàn)電壓出現(xiàn)偏差時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先檢查無功是否平衡。分頭的調(diào)節(jié)應(yīng)當(dāng)是在無功平衡充裕的條件下才考慮的，如果系統(tǒng)在無功缺額很大時(shí)，不應(yīng)該調(diào)節(jié)分接頭，防止出現(xiàn)電壓崩潰。無功的調(diào)節(jié)應(yīng)當(dāng)本著“從低到高”的原則，即首先保證低電壓等級的變電站內(nèi)部無功平衡，然后再考慮上一級的平衡?；镜乃枷胧潜ＷC聯(lián)絡(luò)變壓器從系統(tǒng)獲得的無功接近于零。電壓的調(diào)節(jié)本著“從高到低”的原則，防止同一級的變壓器分頭大量動作，對于普遍電壓的偏低，利用上一級的分頭來解決，即希望利用最少的設(shè)備動作保證合格。1/