電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與電壓調(diào)整

陳建華

【摘 ?要】在電力走向市場，競爭日益激烈的今天，如何提高服務(wù)質(zhì)量、如何供給用戶優(yōu)質(zhì)的電能成為供電企業(yè)的主要任務(wù)，優(yōu)質(zhì)的電能包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、波形質(zhì)量，但對中小型供電企業(yè)來說，主要是保證電壓質(zhì)量，因此研究提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量的技術(shù)措施就顯的十分重要，本文中較詳細(xì)的對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與電壓調(diào)整的相互關(guān)系進(jìn)行了論述，對系統(tǒng)多種調(diào)壓措施及無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行了闡述，其中詳細(xì)分析了多種調(diào)壓措施的組合—組合調(diào)壓的方法以及組合調(diào)壓對系統(tǒng)產(chǎn)生的綜合效果，這些措施對提高調(diào)度員的經(jīng)濟(jì)調(diào)度能力有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)調(diào)度;電壓調(diào)整

1.引言

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國電力體制改革勢在必行，改革的總體目標(biāo)是建立全國統(tǒng)一、競爭開放、規(guī)范有序的電力市場，西電東送、南北互供形勢的發(fā)展，“十五”末將基本形成全國聯(lián)網(wǎng)，全國聯(lián)網(wǎng)的形成，為電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度開拓了更廣泛的空間，在保證給用戶提供可靠、優(yōu)質(zhì)、合格電能的同時，降低系統(tǒng)網(wǎng)損，增加效益。

電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和波形質(zhì)量三個方面，為保證這些質(zhì)量指標(biāo)，系統(tǒng)中必須有充足的有功功率、無功功率，并有足夠的備用容量，合理調(diào)度，充分發(fā)揮系統(tǒng)現(xiàn)有發(fā)變電設(shè)備的能力，提高系統(tǒng)的自動化程度等。

電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度內(nèi)容很廣泛，包括合理安排主網(wǎng)運行方式、盡量實現(xiàn)無功就地平衡，減少無功潮流引起的變電設(shè)備損耗、利用峰谷電價政策提高負(fù)荷率，減少峰谷差、適當(dāng)提高輸電線路的供電電壓、及時投退配電變壓器，減少空載損耗等，下面主要就系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整方面進(jìn)行論述，電壓調(diào)整是一項復(fù)雜而繁瑣的工作，現(xiàn)在系統(tǒng)中較先進(jìn)的調(diào)壓設(shè)備及調(diào)壓措施很多，只有掌握了這些調(diào)壓設(shè)備及調(diào)壓措施的方法及其調(diào)壓的綜合效果，合理運用一種或多種調(diào)壓措施，才能保證系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。

調(diào)整電壓首先要熟悉系統(tǒng)中無功功率的潮流分布，因為調(diào)整電壓也是改變系統(tǒng)無功功率潮流的分布情況，因此，首先討論系統(tǒng)的無功功率。電力系統(tǒng)的有功功率電源集中在各類發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)，而無功功率電源除發(fā)電機(jī)外，還有電容器、調(diào)相機(jī)和靜止補(bǔ)償器等，分散在各變電站及各類用戶中，系統(tǒng)中的無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，因此，系統(tǒng)中各點的電壓水平不同，而且電壓調(diào)整可分散進(jìn)行，調(diào)壓手段也多種多樣。

2.電力系統(tǒng)中無功功率平衡

3.電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

電力系統(tǒng)的電壓和頻率一樣也需要經(jīng)常調(diào)整，由于電壓偏移過大時，會影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的的“電壓崩潰”，造成大面積停電。

3.1電壓波動和電壓管理

習(xí)慣上所謂的電壓調(diào)整僅針對周期長、波及面大，主要由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的負(fù)荷和電壓變動，但實踐證明，沖擊性或間隙性負(fù)荷引起的電壓波動的波及面雖不如前者大，對系統(tǒng)的影響也不容忽視，這類設(shè)備有往復(fù)式泵、電弧爐、卷揚機(jī)、通風(fēng)設(shè)備等，在這類負(fù)荷中，以電弧爐最受人注意，因其負(fù)荷電流大，可達(dá) A。

限制這類負(fù)荷變動所引起電壓波動的措施有：由大容量變電所以專用母線或?qū)Ｓ镁€路單獨向這類負(fù)荷供電;在發(fā)生電壓波動的地點和電源之間設(shè)置串聯(lián)電容器;在這類負(fù)荷附近設(shè)置調(diào)相機(jī)，并在其供電線路上串聯(lián)電抗器，這些措施中，串聯(lián)電抗器是抵償線路等的感抗，從而限制電壓波動的幅度，調(diào)相機(jī)的作用是供給波動負(fù)荷以波動的無功功率，與之配和使用的電抗器是起維持母線電壓的作用。

但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各種性質(zhì)電力負(fù)荷較多的特點，如對每個用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，不僅沒有可能，而且沒有必要，電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過對中樞點電壓的監(jiān)視和調(diào)整來實現(xiàn)。因此，通過編制中樞點電壓的變化曲線，并嚴(yán)格控制達(dá)到負(fù)荷點的電壓合格。

3.2調(diào)壓措施

3.2.1改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓

這是一種不需耗費投資而且最直接的調(diào)壓手段，在各種調(diào)壓措施中，首先應(yīng)考慮此種調(diào)壓方式，現(xiàn)代的同步發(fā)電機(jī)可在額定電壓的95%-105%范圍內(nèi)保持以額定功率運行。

3.2.2改變變壓器變比調(diào)壓

現(xiàn)在系統(tǒng)中均采用有載調(diào)壓變壓器，如系統(tǒng)中無功功率比較充裕時，此種調(diào)壓方法可有效而靈活地調(diào)節(jié)中低壓側(cè)的電壓，但系統(tǒng)電壓低是因為無功功率缺乏，它不但不能改變系統(tǒng)電壓，會更加惡化。

3.2.3利用補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓

串聯(lián)電容器補(bǔ)償，在調(diào)壓方面的作用很簡單，就是通過串聯(lián)電容器發(fā)出的無供補(bǔ)償線路上的感抗，調(diào)壓方法單純并不多見。

并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備包括并聯(lián)電容器、并聯(lián)調(diào)相機(jī)、并聯(lián)靜止補(bǔ)償器等，作用都是在重負(fù)荷時發(fā)出感性無功功率，補(bǔ)償負(fù)荷所需，以減少由于輸送這些感性無功功率在線路上產(chǎn)生的電壓降落，提高負(fù)荷端電壓，具體的調(diào)節(jié)方式則因不同的補(bǔ)償設(shè)備而不同。

并聯(lián)電抗器，它不能調(diào)節(jié)，只能分組投切以改變其供給系統(tǒng)的感性無功功率，是一種跳躍式的調(diào)壓方式。

調(diào)相機(jī)的調(diào)節(jié)方式是利用改變其勵磁電流 ?來改變其供給或吸收系統(tǒng)的感性無功功率從而達(dá)到調(diào)壓的作用。但端電壓為定值時，這無功功率與勵磁電流之間基本為線性關(guān)系，是一種平滑的調(diào)壓方式。

靜止補(bǔ)償器中，飽和電抗器不可控，主要作用是限制電壓波動;晶閘管控制電抗器型的調(diào)節(jié)方式是借改變晶閘管的觸發(fā)角來改變電抗器吸收的無功功率，從而改變補(bǔ)償器供給或吸收的感性無功功率。

4.設(shè)備補(bǔ)償容量的選擇

5.組合調(diào)壓

5.1幾種調(diào)壓措施的組合

既然不同的調(diào)壓措施各有優(yōu)缺點，自然會提出將他們組合起來以取長補(bǔ)短，就需分析負(fù)荷變化和各類調(diào)壓措施同時調(diào)整時的綜合效果。分析這種綜合調(diào)整效果時，可將有關(guān)變量分為三類：

一類是以各類調(diào)壓措施的調(diào)整量（包括各發(fā)電機(jī)電壓、各變壓器變比、各并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備容量的調(diào)整量）為控制變量，因為正是這些調(diào)壓措施的調(diào)整控制著系統(tǒng)的電壓。

二類是以負(fù)荷的變化量（包括各有功、無功功率負(fù)荷的變化量）為擾動變量，因為正常運行時，主要影響系統(tǒng)電壓的正是這些不斷變化的負(fù)荷。

三類是以節(jié)點電壓和支路無功功率的因變量（包括各中樞點電壓和各主干線無功功率的因變量）為轉(zhuǎn)態(tài)變量。由于電壓的波動總伴隨著無功功率潮流的變動，無功功率潮流的變動又影響著有功功率網(wǎng)損，而降低網(wǎng)損是供電部門一項主要指標(biāo)，因此將支路無功功率的因變量也列入狀態(tài)變量。它們的階數(shù)分別對應(yīng)于需控制電壓的中樞點數(shù)、需控制無功功率的主干線數(shù);可發(fā)揮控制作用的發(fā)電機(jī)、變壓器、并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備數(shù);變動著的有功、無供功率負(fù)荷數(shù)。

顯然，如這些控制變量和擾動變量都不很大，式中的所有偏導(dǎo)數(shù)都可看作是定值，則由上式可直接得出在有各負(fù)荷的變化，又有各調(diào)壓措施的調(diào)整作用時，各中樞點電壓和各主干線無功功率的變動，這就是分析組合調(diào)壓的基本方法。

5.2組合調(diào)壓的分析

說明這種調(diào)壓組合可使調(diào)相機(jī)增發(fā)的無功功率全部向三繞組變壓器高壓側(cè)輸送，但不改變中壓側(cè)的電壓水平。

6.結(jié)論

在一個復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，具有很多的調(diào)壓措施，只有掌握了組合調(diào)壓的方法及各種調(diào)壓效果，才能合理運用各種調(diào)壓措施進(jìn)行調(diào)壓，并達(dá)到最佳效果，減少系統(tǒng)無功功率的流動，減低損耗，保證供給用戶合格的電能。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃龍奇，關(guān)于當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的一點看法;電網(wǎng)技術(shù)第8期，《電網(wǎng)技術(shù)>雜志社..2001。

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司）