淺談變電站電壓、無功綜合控制

邵得心　白燕青

中圖分類號(hào):TM76文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-0992(2009)06-086-01

摘要:計(jì)改革開放以來,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展。傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。因此變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在電力行業(yè)引起了越來越多的重視,電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要研究方向。本文以電力系統(tǒng)調(diào)壓措施、調(diào)壓措施合理選用及控制方法、微機(jī)電壓、無功綜合控制裝置等方面進(jìn)行分析討論。

關(guān)鍵詞:變電站;電壓;無功;綜合控制裝置

改革開放以來,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),電力系統(tǒng)也獲得了前所未有的發(fā)展。傳統(tǒng)的變電站已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。因此變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)在電力行業(yè)引起了越來越多的重視,并逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)就以變電站綜合自動(dòng)化電壓、無功控制子系統(tǒng)進(jìn)行討論分析。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),必須具備保證安全、可靠供電和提高電能質(zhì)量的自動(dòng)控制功能。電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此,電壓、無功綜合控制也是變電站綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要研究方向。

一、電力系統(tǒng)調(diào)壓的措施

1.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓

發(fā)電機(jī)的端電壓可以通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的辦法進(jìn)行調(diào)整,這是一種經(jīng)濟(jì),簡(jiǎn)單的調(diào)壓方式。在負(fù)荷增大時(shí),電網(wǎng)的電壓損耗增加,用戶端電壓降低,這時(shí)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,提高發(fā)電機(jī)的端電壓;在負(fù)荷減小時(shí),電力網(wǎng)的電壓損耗減少,用戶端電壓升高,這時(shí)減少發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流,降低發(fā)電機(jī)的端電壓。按規(guī)定,發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在發(fā)電機(jī)額定電壓的-5%~+5%以內(nèi)。

2.改變變壓器變比調(diào)壓

改變變壓器的變比可以升高或降低變壓器次級(jí)繞組的電壓。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)壓,在變壓器的高壓繞組上設(shè)有若干分接頭以供選擇。變壓器的低壓繞組不設(shè)分接頭。變壓器選擇不同的分接頭時(shí),原、副方繞組的匝數(shù)比不同,從而使變壓器變比不同。因此,合理地選擇變壓器分接頭,可以調(diào)整電壓。

3.利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓

改變變壓器分接頭調(diào)壓雖然是一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的調(diào)壓手段,但改變分接頭位置不能增減無功功率。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)無功功率不足引起電壓下降時(shí),要從根本改變系統(tǒng)電壓水平問題,就必須增設(shè)新的無功電源。無功功率補(bǔ)償調(diào)壓就是通過在負(fù)荷側(cè)安裝同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器或靜止補(bǔ)償器,以減少通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率,降低網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗而達(dá)到調(diào)壓的目的。

4.改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓

從電壓損耗的計(jì)算公式可知改變網(wǎng)絡(luò)元件的電阻R和電抗X都可以改變電壓損耗,從而達(dá)到調(diào)壓的目的。變壓器的電阻和電抗已經(jīng)由變壓器的結(jié)構(gòu)固定,不宜改變。一般考慮改變輸電線路的電阻和電抗參數(shù)以滿足調(diào)壓要求。但減少輸電線路的電阻意味著增加導(dǎo)線截面。多消耗有色金屬。所以一般不采用此方法。

二、調(diào)壓措施合理選用及控制

實(shí)際電網(wǎng)中的調(diào)壓?jiǎn)栴},不可能只利用單一的措施解決。而是根據(jù)實(shí)際情況將可能選用的措施進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定合理的綜合調(diào)壓方案。一般情況對(duì)上述調(diào)壓措施合理選用可概括如下:

發(fā)電機(jī)調(diào)壓簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),應(yīng)優(yōu)先考慮。在電力系統(tǒng)中電源無功充裕時(shí),有載條件下改變變壓器變比調(diào)壓其效果明顯,實(shí)為有效調(diào)壓措施,應(yīng)按《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定盡可能選用。并聯(lián)補(bǔ)償無功設(shè)備則需要增加設(shè)備投資費(fèi)用高,但這類措施往往針對(duì)無功平衡所需,且還能降低網(wǎng)損,特別適用于電壓波動(dòng)頻繁、負(fù)荷功率因數(shù)低的場(chǎng)合,所以也是常用的調(diào)壓措施。實(shí)際電力系統(tǒng)的調(diào)壓,是將可行的措施按技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則,進(jìn)行合理組合,分散調(diào)整。

全國(guó)很多110kV及以下的供配電變電站中都裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)電容器組,通過合理地調(diào)節(jié)變壓器的分接頭和投切電容器組,就能夠在很大程度上改善變電站的電壓質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)無功潮流合理平衡。在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中加入電壓無功綜合控制功能,已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題。傳統(tǒng)的控制方式是,運(yùn)行人員根據(jù)調(diào)度部門下達(dá)的電壓無功控制計(jì)劃和實(shí)際運(yùn)行情況,由運(yùn)行人員手工操作進(jìn)行調(diào)整的,這不僅增加運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且難以達(dá)到最優(yōu)的控制效果。隨著無人值班變電站的建設(shè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在變電站綜合控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,為了提高電壓合格率和降低能耗,目前各種電壓等級(jí)的變電站中普遍采用了電壓無功綜合控制裝置,就是在變電站中利用有載調(diào)壓變壓器和并聯(lián)電容器組,根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況自動(dòng)進(jìn)行本站的無功和電壓調(diào)整,以保證負(fù)荷側(cè)母線電壓在規(guī)定范圍內(nèi)及進(jìn)線功率因數(shù)盡可能高的一種裝置。這種裝置一般以計(jì)算機(jī)核心,具有體積小功能強(qiáng)、靈活可靠等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有通信、打印等功能,便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)的無功優(yōu)化。

三、微機(jī)電壓、無功綜合控制裝置

1.微機(jī)電壓、無功綜合控制的選擇

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步,市場(chǎng)上的電壓、無功控制裝置種類很多,用戶應(yīng)根據(jù)變電站的實(shí)際情況及要求合理地選擇,選擇裝置時(shí)應(yīng)注意它的基本性能,比如:性能穩(wěn)定、抗干擾性能好、運(yùn)行可靠性;軟件、硬件是否有保護(hù)措施,能自檢、自診斷;操作簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便;有閉鎖裝置;失壓后電源恢復(fù)時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。

2.電壓、無功綜合控制裝置舉例

目前,國(guó)內(nèi)許多公司、廠家和科研院所已推出了電壓無功綜合控制裝置。這些裝置大多采用九區(qū)圖來進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的劃分和控制策略的確定。本文以MVR-Ⅲ型微機(jī)電壓、無功綜合控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

MVR-Ⅲ型微機(jī)電壓、無功綜合控制系統(tǒng),可應(yīng)用于35kV～500kV各種電壓等級(jí)的變電站,可分別控制1～3臺(tái)兩繞組或3繞組的主變和1～3×4組無功補(bǔ)償電容器或電抗器組。應(yīng)用該系統(tǒng),可使受控變電站的電壓合格率提高至100%,同時(shí)使無功補(bǔ)償合理,可降低網(wǎng)損,節(jié)約電能。MVR系列產(chǎn)品控制規(guī)律先進(jìn)合理,并具有完善的閉鎖措施,確保受控變電站和受控設(shè)備的安全。現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)近百個(gè)變電站投入運(yùn)行。

裝置主機(jī)采用工業(yè)控制工作站,升級(jí)、擴(kuò)展方便;具有諧波監(jiān)視、諧波越限報(bào)警和控制功能,可分析1,2,3,5…19次諧波,滿足部頒對(duì)諧波監(jiān)視的要求;電壓測(cè)量精度≤±0.5%;電流測(cè)量精度≤±2%;無功測(cè)量精度≤±2%;具有80列打印機(jī),具有6種打印功能;具有電壓合格率計(jì)算,統(tǒng)計(jì)功能;具有故障診斷和故障記憶功能。

MVR-III型微機(jī)電壓無功綜合控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱?MVR-III)可用于35kv～500kv電壓等級(jí)的樞紐變電站,可同時(shí)分別控制三臺(tái)及以下有載調(diào)壓變壓器(兩繞組或三繞組)的分接頭位置和1～12組無功補(bǔ)償電容器的投切。不論變電站采用何種接線方式和運(yùn)行方式,MVR-III均能自動(dòng)判斷,并正確執(zhí)行控制命令。

MVR-III把調(diào)壓和無功補(bǔ)償綜合考慮,進(jìn)行控制,使調(diào)壓效果更好。其控制規(guī)律先進(jìn)、合理,做到:在保證電壓質(zhì)量的前提下,使變電站高壓供電網(wǎng)絡(luò)的線路損耗盡量減少,有利于節(jié)能。

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