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对变电所电压和无功功率自动控制方案的设想

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/26 21:45:11   

 关键词:  变压器 变电所 无功功率

对变电所电压和无功功率自动控制方案的设想
  安徽马鞍山供电局(马鞍山243000) 葛军
1 引言
  目前,某局有三座110kV变电所安装了集合式无功补偿电容器,并且,这三座变电所主变同时具备有载调压能力。其中,变电所A装有2×3600kVar并联电容器,完全依靠人工对电容器和有载分接开关进行调节。每天早8∶00投入无功补偿电容器,晚10∶00切除,同时根据电压状况对有载分接开关进行调节,以保证电压的合格。按照这种人工调节的方法,无法根据负荷需要投切电容器,同时也增加了调压次数,还有可能会造成变压器和开关设备的故障。另外,电容器的投切也在一定程度上影响电压的升降。因此,如何在保证电压合格,无功功率基本平衡的前题下,尽量减少调节次数,尤其是减少有载分接开关的调节次数,显得非常重要。2 调节依据  目前,按调节依据的不同,变电所的电压和无功功率自动调节的方法主要有以下几种模式:(1)按电压控制。该控制方法仅以电压的高低作为调节依据,未考虑保持无功功率基本平衡的条件,因而无功功率补偿效果较差。(2)按功率因数控制。该控制方法仅以功率因数作为调节依据,比较适用于电力用户的低压配电室,由于其数据的高低不能直接反映无功功率缺额的大小,所以该方法不适宜在高压变电所推广。(3)按电压综合控制有载分接开关和电容器组。其电压U控制边界如图1所示。(4)按电压、时间复合控制。该控制方法是根据变电所各个负荷时段对电压和无功功率的要求,通过改变电压对电压和无功功率进行自动调节,该方法实时性较差。(5)电压和无功功率综合控制。该控制是利用电压和无功功率两个判别量对变电所电压和无功功率实行综合调节,具体方法见图2〔1〕。  该图将电压U和无功功率Q平面分作9个区。U上限和U下限之间为电压合格区,Q上限和Q下限是根据每组电容器的容量、电容偏差及无功功率基本平衡和保持投切相对稳定的原则确定,低于Q上限表示无功功率过剩,高于Q下限表示无功功率不足。0区:电压和无功功率均合格,不需调节;1区:电压越上限,降压;  2区:电压越上限,无功功率越下限,先降压,若无功功率仍越下限则投入电容器;3区:电压合格,无功功率越下限,投入电容器;  4区:电压越下限,无功功率越下限,先投电容器,若电压仍越下限则升压;5区:电压越下限,升压;  6区:电压越下限,无功功率越上限,先升压,若无功仍越上限则切除电容器;7区:电压合格,无功功率越上限,切除电容器; 8区:电压越上限,无功功率越上限,先切除电容器,若电压仍越上限则降压。 根据以上5种调节依据的要求,变电所A的电压和无功功率综合控制系统似以采用第5种方案比较理想。但是,该方案有一不足之处,即无功功率调节的依据是一个与电压无关的平行于电压坐标轴的固定边界线。由于无功功率的调节对电压有影响,而该方案中无功功率的调节边界与电压状态无关,这显然不符合“保证电压合格,无功功率基本平衡,尽量减少调节次数”这一变电所电压和无功功率综合调节的基本原则。为此,作者根据该原则和变电所A实际状况,提出采用下述模糊边界的无功调节依据。3 模糊边界的无功调节依据  根据现已建立的模糊边界无功调节判据理论,由于无功功率调节对电压必然有影响,应将电压状态引入无功调节判据,因此,根据电压变化的量值及实时无功功率的情况,对电容器投入的判别量Qct可建立如下数学模式〔1〕:  Qct=α1(U0-U)/U0+α2Q/Q0(1)式中U0为标准电压;U为实时电压;Q0为每组电容器的容量;Q为实时无功功率;α1、α2为权重系数,由无功调节的边界条件决定。根据运行条件需要,在求式(1)中的α1、α2时可设:U=U0,Q=1.5Q0时,则可投入一组电容器;U=1.05U0,Q=2Q0时,则可投入另一组电容器,并设投入一组电容
 根据以上依据,将电压U和无功功率Q平面可分成如图3所示的9个区,其特点是将以往固定的无功功率上下限边界变成受电压影响的模糊的边界,同时,其边界的斜率可根据具体的投切边界条件进行调整。
  从图3可见,(1)在三角形abc区域中,电压U电容器,但由于此时投入电容器将使电压U更加偏离U0,以至很可能超过U上限而引起一次不必要的电压调节和电压波动;而按照模糊边界理论的新Q下限,电容投切的边界值随电压状态而变,由于此时电压较高,无功功率低于新Q下限,不是太缺,所以可以不投入电容器。(2)在三角形cde区域中,电压U小于U0,若按原Q下限,此时不应投入电容器,但由于此时U已接近电压下限,负荷或系统的变动很可能引起电压U低于U下限,从而导致电压的不合格和有载开关动作进行调压,而按新Q下限,电压越接近电压下限,则投入电容器的Q值越降低。由于投入电容器可使电压升高,这就可避免一次可能出现的有载分接开关动作。同理,对三角形fgh区域和三角形hnm区域进行分析,可得出同样的结论,即采用模糊边界理论的电压和无功功率综合控制法,可以在保持无功功率调节次数和补偿效果不变的前提下,有效地减少有载分接开关的动作次数,减少了电压波动。4 变电所A的电压和无功功率自动控制数学模型  Qct=20(U-10)/(3×10)+2Q/(3×3600)≥1 (4) Qcq=20(U-10)/10+2Q/3600≥1(5)由此解得:2(U+Q/3600)≥23(6)
2(U-Q/3600)≥21(7)
参考文献
1 厉吉文、潘贞存等.变电所电压和无功自动调节判据的研究.中国电力,No.7,1995
  

来源:中国电力资料网
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