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1、North China Electric Power University EMS(6)-无功、电压控制 主讲人：齐郑 North China Electric Power University page2 2017/11/2 无功功率对系统的影响 无功功率分布对系统的影响： 1、网损及线损 -影响系统的经济性 2、电压 -影响系统的安全性 North China Electric Power University page3 2017/11/2 网损、线损 电力网电能损耗（简称网损、线损），是电网经营企业在电能传输和营销过程中自发电厂出线起至客户电度表止所产生的电能消耗和损失。 分类： 1
2、、技术线损 2、管理线损 North China Electric Power University page4 2017/11/2 线损率 线损率是衡量线损高低的指标，它综合反映和体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平，是电网经营企业的一项经济技术指标。 线损率 =(供电量一售电量 )供电量 *100% 其中，供电量 =发电厂上网电量 + 外购电量 - 电网输出电量； 售电量 =所有客户的抄表电量。 North China Electric Power University page5 2017/11/2 电网降损技术措施 重点抓好电网规划、升压改造等工作。简化电压等级，缩短供电半
3、径，减少迂回供电，合理选择导线截面和变压器规格、容量，制订防窃电措施。淘汰高能耗变压器。 按照无功优化计算结果，合理配置无功补偿设备，提高无功设备的运行水平，做到无功分压、分区就地平衡，改善电压质量，降低电能损耗 North China Electric Power University page6 2017/11/2 电压指标 35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的 10%。（如供电电压上下偏差同号时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。） 10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的 7%。 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的 +7%、 -10%。 North C
4、hina Electric Power University page7 2017/11/2 电压指标 线路末端电压合格率 90% 配电线路电压允许波动范围为标准电压的 7%； 低压线路到户电压允许波动范围为标准电压 10%。 功率因数指标： 农村生活和农业线路 cos0.85; 工业、农副业专用线路 cos0.90。 North China Electric Power University page8 2017/11/2 无功、电压调节设备 设备类型 特点 控制能力 发电机 /调相机 可连续调节，没有调节次数约束，能及时快速响应系统中无功电压的波动 系统中主要的无功源，建立和维持电压水平，
5、保证系统无功平衡 并联电容器 /并联电抗器 机械投切，有投切次数约束，切换速度慢 无功输出与电压平方成反比 重要的无功补偿设备，维持电压水平 联络变有载调压分接头 机械调节，有调节次数约束，调节速度慢 改善电压 /无功分布，降低网损 North China Electric Power University page9 2017/11/2 分级分区的无功电压控制模型 三级无功电压控制模型 二级控制 一级控制 三级控制 局部最优 厂站最优 全局最优 区域控制 厂站控制 全局控制 初始可行解 ， 系统当前运行状态 最优解 其他可行解 North China Electric Power Unive
6、rsity page10 2017/11/2 一级电压控制为本地控制（ local control），只用到本地的信息。控制器由本区域内控制发电机的自动电压调节器（ AVR）、有载调压分接头（ OLTC）及可投切的电容器组成，控制时间常数一般为几秒钟。在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值来补偿电压的快速的和随机的变化。 North China Electric Power University page11 2017/11/2 二级电压控制的时间常数约为几十秒钟到分钟级，控制的主要目的是保证中枢母线（ Pilot Node）电压等于设定值，如果中枢母线的电压幅值产生偏差，二
7、级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级电压控制器的设定参考值，二级电压控制是一种区域控制（ Region Control），只用到本区域内的信息。 North China Electric Power University page12 2017/11/2 三级电压控制是其中的最高层，它以全系统的经济运行为优化目标，并考虑稳定性指标，最后给出中枢母线电压幅值的设定参考值，供二级电压控制使用。在三级电压控制中要充分考虑到协调的因素，利用了整个系统（ System-wide）的信息来进行优化计算，一般来说它的时间常数在十几分钟到小时级。 North China Electric Power Un
8、iversity page13 2017/11/2 一级电压控制 -VQC装置 电压 无功 上限 下限 下限 上限 Q V 九区图 North China Electric Power University page14 2017/11/2 二级电压控制 分区原则： (1)枢纽母线 (Pilot Bus)电压的典型性：在区域内，枢纽母线是少量最重要的高压母线，它们的电压行为足以代表区域的电压行为 (2)区域可控性：在区域内，有足够的无功容量用于电压控制 (3)区域间的解藕性：区域内的控制受区域外的控制操作影响很小 North China Electric Power University pa
9、ge15 2017/11/2 我国地区电网的运行特点 220kV 110kV 35kV 10kV North China Electric Power University page16 2017/11/2 我国地区电网的运行特点 电网中安装配置有一级或一级以上变压器有载调节分接头。目前，绝大部分 220kV变电所主变的 220kV和110kV绕组的有载分接头不具备远方遥调的条件。110V变电所主变的 110kV绕组有载分接头中，只有部分具备远方遥调的条件，其余只能就地操作。 电网中 110kV变电所的二次侧母线（ 10kV或 6kV），一般均安装有并联电容器。这些并联电容器中，只有部分具备远
10、方遥控的条件，其余只能就地操作。 North China Electric Power University page17 2017/11/2 地区无功电压控制的方法 要素 设置 最大优化 控制范围 具有远方遥控遥调条件的 110kV变电所以及供其电源的 220kV变电所 地区二级电压控制采用启发式搜索方法，其各个要素 控制目标 主要目标：提高各 110kV变电所的 10kV 考核母线的电压合格率 第二目标：提高各 220kV变电所高压侧绕组的功率因数合格率 North China Electric Power University page18 2017/11/2 地区无功电压控制的方法 基
11、于 SCADA主站系统的电压 /无功控制也是利用九区域图原则。 基于区域控制概念的控制方案希望能够从区域的角度来分析无功或电压不合格的原因，并根据原因来具体执行动作，防止由于上一级电压的不合格而导致下一级多个变电站的 VQC动作。 North China Electric Power University page19 2017/11/2 规则库 当发现电压出现偏差时，应当首先检查无功是否平衡。分头的调节应当是在无功平衡充裕的条件下才考虑的，如果系统在无功缺额很大时，不应该调节分接头，防止出现电压崩溃。 无功的调节应当本着“从低到高”的原则，即首先保证低电压等级的变电站内部无功平衡，然后再考虑上一级的平衡。基本的思想是保证联络变压器从系统获得的无功接近于零。 电压的调节本着“从高到低”的原则，防止同一级的变压器分头大量 动作，对于普遍电压的偏低，利用上一级的分头来解决，即希望利用最少的设备动作保证合格。 North China Electric Power University page20 2017/11/2 区域无功电压控制系统结构 数据采集环节 滤波环节 决策环节 规则库 方案执行环节 安全监视环节 区域无功电压控制系统结构示意图
