碩士論文電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1、碩士論文電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 江蘇大學(xué) 碩士學(xué)位論文 電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 姓名：徐歆 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：控制工程 指導(dǎo)教師：孫玉坤 20100612 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 摘 要 隨著自動化系統(tǒng)普及數(shù)字化變電站建設(shè)速度的加快，變電站操作日趨 頻繁，地區(qū)負(fù)荷日漸增加，電壓無功調(diào)節(jié)依據(jù)人力來進(jìn)行已經(jīng)無法達(dá)到當(dāng) 前的技術(shù)要求。與此同時(shí)，多維、數(shù)字、自適應(yīng)變電站智能體系正逐步形 成。通過構(gòu)建有效的電壓無功控制系統(tǒng)的模型，實(shí)現(xiàn)變電站智能控制模型 化。因此，項(xiàng)目研究和應(yīng)用對國家電網(wǎng)發(fā)展具有重要的價(jià)值。 項(xiàng)目是以變電站綜合自動化系統(tǒng)需求為研究對象，提出一個可行的電 壓無

2、功控制系統(tǒng)模型；論文在算法概念、信號規(guī)范采集等應(yīng)用細(xì)節(jié)進(jìn)行了 相應(yīng)的研究；結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行長期積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對電壓無功控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地探討。在論文研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了相應(yīng)的電 壓無功控制軟件。運(yùn)行表明，該軟件可以滿足用戶對于潮流負(fù)荷的控制要 求。 與第一代一級電壓控制軟件相比，項(xiàng)目研發(fā)的電壓無功控制系統(tǒng)具備 了使用簡單、模型數(shù)據(jù)結(jié)合緊密、智能互動程度高、實(shí)時(shí)實(shí)效性強(qiáng)、數(shù)據(jù) 綜合查疑能力強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著項(xiàng)目應(yīng)用的推廣，其應(yīng)用價(jià)值必然將在國家 電網(wǎng)，南方電網(wǎng)變電站項(xiàng)目中得到更多的展現(xiàn)。 關(guān)鍵詞： 電壓無功綜合控制系統(tǒng) 無功補(bǔ)償 VQC雙機(jī)冗余 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?ABSTRACT ofaut

3、omationand transformer Withthe systemdigital substations， rapiddevelopment the ineach are ina the of inasubstationand regionrising frequencyoperations capacity the andreactive humanisno isobviousthat by magicspeedIt voltage powerregulation tomeetthecurrenttechnical newsubstation system longer requir

4、ementsMeanwhile，a with is inthe technologyappearingapplication adaptive，multidimensional，andintelligent reactive for marketSome controlofthe and regulation intelligent voltage power substationscanberealized researchand by modelingTherefore，the effectivelysystem ofthe willbevaluableforthe ofthenation

5、al applicationproject development power鰣d BasedOilthe ofsubstation automation feasible requirements synthetic system，a andreactivecontrolmodelis inthedissertationSome voltage power presented application detailssuchas collectionandSOonhavebeenstudied signal algorithm，standardization site Withthe andt

6、estsaccumulatedterm by keytechnology experience long running，some the reactivecontrol isdiscussed on of and systemdesign deeplyBased voltage power softwareofreactivecontrolis datashows research，a system power developedTherunning currentloadcontrol ofsubstationusers the modelCanmeetthe requirements s

7、ystem withthefirst reactivecontrol by Compared generation，thepower systemdeveloped as in inmodel theresearchhas data，hi曲 features，suchsimpleapplication，compact many in in indatadetection interface，effectivereal?time，andstrongability intelligent response be the andthevalueoftheresearchwill etcItisobv

8、iousthat greatprospect prefigured withthefurther ofthe intheNational GridandChina applicationtechnology power GridSubstations SouthernPower andReactivecontrol Keywords：Voltage power System，Reactivepowercompensation， Redundant，Networktopology VQC，Dual ll 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校 保

9、留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部內(nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密 口在 年解密后適用本授權(quán)書。 本學(xué)位論文屬于 不保密丘少 學(xué)位論文作者簽名： 鍤欽 導(dǎo)師簽名： 亂鉚 f 簽字日期：弘L，年6月f礦日 簽字日期：扣f哞月停El 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研 究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其 他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個 人和

10、集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由 本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： Et期： 年 月 日 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第一章緒論 11 論文研究的背景 多年來我國的電網(wǎng)的運(yùn)行和控制一直是“重有功頻率"而“輕無功電壓”。隨著 “西電東送，全國聯(lián)網(wǎng)”的國家工程的實(shí)施，我國電網(wǎng)進(jìn)入了高速發(fā)展期，其無功電 壓問題日益突出。如何研究適合我國電網(wǎng)的電壓無功優(yōu)化控制系統(tǒng)，保障我國電網(wǎng)的 安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，成為目前迫切需要解決的問題。19J 在變電站綜合自動化系統(tǒng)同新月異的今天，變電站的操作日趨頻繁，地區(qū)負(fù)荷同 漸增加，自動化系統(tǒng)的應(yīng)用日趨普遍化、復(fù)雜化。電壓無功自動控制系統(tǒng)

11、經(jīng)歷了從硬 件設(shè)備到第一代軟件控制的一個過程。經(jīng)過這幾年的VQC現(xiàn)場硬件軟件的應(yīng)用，我國 的國家電網(wǎng)變電站，南方電網(wǎng)變電站，企業(yè)變電站，經(jīng)歷了一個階段性成長期。對電 壓無功自動控制系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性、實(shí)效性、智能性等要求達(dá)到了一個新的要求層面。 通過數(shù)年的電壓無功自動控制軟件在國家電網(wǎng)變電站、南方電網(wǎng)變電站、企業(yè)變電站 等的應(yīng)用，積累了相當(dāng)?shù)默F(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)方向。這些都將作為指引我們開發(fā)的基 礎(chǔ)。 12 電壓無功控制基本現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 在變電站自動化領(lǐng)域中，控制一直是為達(dá)到有效經(jīng)濟(jì)的變電站自動化系統(tǒng)運(yùn)行的 前提條件。有了有效的、合理準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的控制才能把握變電站實(shí)時(shí)變化。變電站的潮 流和負(fù)荷的變

12、化瞬息力變。如何正確的控制潮流的變化，這就需要從智能化電壓無功 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上來展開研究和討論。 121 電壓控制的發(fā)展 第一種為兩級電壓控制模式。該控制系統(tǒng)中，最優(yōu)潮流 OPF 的優(yōu)化計(jì)算結(jié)果 直接發(fā)到各電廠進(jìn)行控制。在調(diào)度控制中心，基于狀態(tài)估計(jì)，實(shí)時(shí)運(yùn)行在EMS的最高 層次上，來實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行約束下網(wǎng)損最小的全局無功優(yōu)化控制。這種模式簡單，但存在 以下幾個方面的缺陷： l、OPF運(yùn)行在最高層次上，對各軟硬件環(huán)節(jié)的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性有很高的要求， 任何一個環(huán)節(jié)的局部異常都可能導(dǎo)致OPF發(fā)散或者優(yōu)化結(jié)果不可信，對狀態(tài)估計(jì)和 OPF的精度及可靠性、依賴性都很高，局部的量測通道問題都可能嚴(yán)重影響結(jié)果，

13、因 此其運(yùn)行穩(wěn)定性難以保證； 2、OPF作為靜態(tài)優(yōu)化計(jì)算功能，主要考慮電壓約束和電網(wǎng)損耗最小化，難以對電 網(wǎng)安全性進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)負(fù)荷重載時(shí)，優(yōu)化后的發(fā)電機(jī)無功出力可能越界，無法實(shí)現(xiàn)無 功裕度均衡，使系統(tǒng)承擔(dān)事故擾動的能力下降； 3、模型復(fù)雜性高，計(jì)算時(shí)問長，響應(yīng)速度往往難以滿足要求。特別是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā) VQc電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 生大的擾動、負(fù)荷陡升或陡降時(shí)，響應(yīng)速度往往太慢，電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和安全性 難以保證。顯然，在該控制系統(tǒng)中，重要性處于第一位的電壓安全性未得到足夠的考 慮。 由于這樣的電壓無功控制方式存在上述不足，有級聯(lián)間無縫控制問題上存在困難， 所有目前一般廣泛采用第二種模

14、式來對電壓無功控制系統(tǒng)進(jìn)行定義。 第二種為三級電壓控制模式。一級電壓控制為本地控制 10cal VoltageContr01 ，用到本地信息?？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 AVC 及變電站電壓無功綜合控制系統(tǒng) VQC 控制有載分接頭和可投切的電容器， 電抗器組成 。對于發(fā)電廠AVC而言，控制時(shí)間常數(shù)一般為幾秒鐘。AVC通過保持輸 出變量盡可能的接近設(shè)定值來補(bǔ)償電壓的快速和隨機(jī)的變化；對于變電站VQC來說， 保持在規(guī)定時(shí)問段內(nèi)的電壓在一個一定的合理設(shè)定范圍內(nèi)，同時(shí)還需要兼顧無功的就 地補(bǔ)償和局部平衡。 Contr01 的時(shí)間常數(shù)約為幾十秒鐘到分鐘級，控 二級電壓控制 Seconda

15、ryVoltage node 電壓等于設(shè)定值，如果中樞母線的電壓幅 制的主要目的是保證中樞母線 pilot 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 contr01 ，用到本區(qū)域內(nèi)的信息。 值。二級電壓控制是一種區(qū)域控制 region Contr01 是以全系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，并考 三級電壓控制 TertiaryVoltage 慮電壓穩(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，利用一級電壓控制，二級電壓控制反饋 的信息進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，其時(shí)間常數(shù)為小時(shí)級。 122無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展 有源補(bǔ)償器是

16、一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能對大 小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，它可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧 波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)，獲得比無源濾波器更好的補(bǔ)償特性，控制精度高、治 理效果好，已逐漸成為諧波治理的重要技術(shù)手段和今后諧波治理領(lǐng)域的發(fā)展方向。 有源補(bǔ)償器工作原理：基于瞬時(shí)無功理論，實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，通 過DSP控制，PWM驅(qū)動，去掉基波分量，向系統(tǒng)中注入大小相等，方向相反的電流， 實(shí)現(xiàn)濾波和無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｓ性礊V波補(bǔ)償裝置可廣泛應(yīng)用于電壓、電流諧波嚴(yán)重及 功率因數(shù)過低工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體等，如：化工、冶金等領(lǐng)域使用的交直流傳動系 統(tǒng)，冶金行

17、業(yè)使用的電弧爐、電信電源系統(tǒng)、證券交易供電系統(tǒng)、機(jī)場港口備用 電源、醫(yī)療成像系統(tǒng)、高層建筑、UPS發(fā)電機(jī)組、電力系統(tǒng)、精密電子企業(yè)、電解電 鍍企業(yè)、石化企業(yè)等。 主要實(shí)現(xiàn)功能：動態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率，可以瞬間提供一定有功功率，補(bǔ)償電網(wǎng) 電壓跌落和閃變；補(bǔ)償三相不平衡；并網(wǎng)后可以自動運(yùn)行。 以實(shí)時(shí)的電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，以城鎮(zhèn)低壓網(wǎng) 220V 的最佳無功補(bǔ)償為對象。主 要針對無功補(bǔ)償對電網(wǎng)性能的改善，電網(wǎng)最佳補(bǔ)償點(diǎn)的位置和容量配置，在實(shí)時(shí)監(jiān)測 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對低壓網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，并且具有超壓、缺相及諧波含量超標(biāo)的保護(hù) 功能。同時(shí)目前單一的無功補(bǔ)償裝置也可作為電網(wǎng)檢測器，以便

18、對電網(wǎng)性能進(jìn)行評估。 123 電壓無功控制系統(tǒng)發(fā)展情況 電壓無功控制系統(tǒng)的產(chǎn)生彌補(bǔ)了電壓控制和無功控制在控制方式上的限制，自適 應(yīng)情況差，可控制信息少的不足。電壓無功控制系統(tǒng)具備，集成簡單，采用面向?qū)ο?技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)，提供了優(yōu)秀的人機(jī)界面，并可用于二次開發(fā)。其功能的程序化程 度高，控制方式靈活，實(shí)現(xiàn)方式多樣，維護(hù)、排查問題方便的特點(diǎn)。 目前電壓無功控制系統(tǒng)的發(fā)展的主要方向是其功能在R趨復(fù)雜的變電站端的高級 應(yīng)用的開發(fā)，如冗余技術(shù)，離散拓?fù)浼夹g(shù)，智能仿真模擬技術(shù)，自適應(yīng)預(yù)演技術(shù)，智 能告警技術(shù)，專家分析技術(shù)的應(yīng)用等等。 因篇幅所限本文將對部分高級應(yīng)用的開發(fā)和設(shè)計(jì)做深入研究。 13論文研究的目

19、的和意義 VQC是一級電壓控制目標(biāo)變電站內(nèi)的電壓無功控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)一級電壓控制 的核心關(guān)鍵。最早期的是硬件VQC裝置，采用插件式PLC系統(tǒng)進(jìn)行電壓無功的綜合 控制，但存在一定的問題。如由于變電站的改擴(kuò)建導(dǎo)致硬件系統(tǒng)的升級維護(hù)涉及了以 前已經(jīng)調(diào)試好的部分，所產(chǎn)生的工作量和造成的可能的不安全因素非常多。 現(xiàn)在軟件VQC 電壓無功控制系統(tǒng) ，適用于變電站內(nèi)的電壓無功的控制。軟件 VQC雖然解決了一部分硬件VQC的問題，但是由于實(shí)施經(jīng)驗(yàn)和摸索前進(jìn)的性質(zhì)，軟 件VQC在實(shí)現(xiàn)的道路上也需要經(jīng)歷運(yùn)行的考驗(yàn)。 軟件VQC目前存在控制孤島。主要體現(xiàn)在：無法體現(xiàn)不同電壓等級分接頭調(diào)節(jié) 對電壓的影響；無功接入平衡

20、：不能做到無功分區(qū)分層平衡；不包含與省網(wǎng)VQC協(xié) 調(diào)控制的策略：不能很好的和調(diào)度接口；無法滿足某些全網(wǎng)的控制目標(biāo)以及約束條件： 如省調(diào)總計(jì)功率因數(shù)等。 電壓無功控制的自動化代表了變電站自動化無人值班系統(tǒng)的發(fā)展方向和必經(jīng)之 路，電壓無功控制系統(tǒng)的橫向，縱向的廣泛應(yīng)用將對我國變電站自動化技術(shù)領(lǐng)域的發(fā) 展產(chǎn)生重大的影響。 14論文的研究內(nèi)容安排 論文的課題來源于南瑞科技股份關(guān)于變電站電壓無功控制系統(tǒng)建設(shè)課題 的需要。 論文共分為7章，各章內(nèi)容如下： 第1章：介紹了本課題立項(xiàng)的背景、意義、目的和價(jià)值，確定了課題研究的主要 內(nèi)容及擬采用的技術(shù)、方法，最后介紹了論文的結(jié)構(gòu)組成。 第2章：介紹在變電站綜合自

21、動化系統(tǒng)內(nèi)的VQC的實(shí)現(xiàn)接線方式和基礎(chǔ)架構(gòu)。 voc電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 首先介紹了在變電站綜合自動化系統(tǒng)中的常用接線方式。然后基于接線方式采用 的電壓無功控制策略的選擇。介紹了作者對基于控制方式的控制邏輯的選擇，和基于 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想的集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 第3章：介紹綜合自動化220KV變電站系統(tǒng)的電壓無功控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。 首先介紹了功能及工作原理，然后介紹了輸入量和輸出量，最后介紹二次設(shè)備輸 出到一次設(shè)備的控制模型。 第4章：介紹了基于冗余設(shè)計(jì)的思想理念實(shí)現(xiàn)方式。 首先深入研究了電壓無功控制系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出需要進(jìn)行確認(rèn)的交互信 息，信息容錯性的識別。其后依據(jù)冗余控

22、制體系在電壓無功控制系統(tǒng)中給出解決辦法 處理關(guān)鍵技術(shù)。 第5章：介紹了基于離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)在電壓無功控制系統(tǒng)方面的研究。 首先講解了離散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)的理論基礎(chǔ)，分步討論了離散理論在電壓無功 自動控制系統(tǒng)上的應(yīng)用：包括相應(yīng)的接口技術(shù)、維護(hù)方式、檢驗(yàn)辦法和邏輯處理方式。 第6章：介紹了基于電壓無功控制系統(tǒng)的試驗(yàn)與運(yùn)行，包括電壓無功控制系統(tǒng)上 操作控制畫面及信息、操作方法及注意事項(xiàng)；設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的查閱；設(shè)備實(shí)際運(yùn)行數(shù) 據(jù)的分析等等。是研究成果的直接體現(xiàn)。 第7章總結(jié)本課題的主要工作內(nèi)容，展望電力系統(tǒng)綜合自動化體系的前景，電壓 無功自動控制系統(tǒng)的目標(biāo)，并提出了尚需解決的問題。 4 江蘇大學(xué)工程

23、碩士學(xué)位論文 第二章綜合自動化變電站電壓無功補(bǔ)償系統(tǒng)接線及控制原理 21 變電站的常用電氣主接線方式 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路， 成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順 序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套自動化裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接 線圖。 主接線圖代表了變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部 分，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動 裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。 211變電站單母接線方式 220kV變電站也是一種在電力系統(tǒng)中占據(jù)非常重要地

24、位的地區(qū)級樞紐變電站，承 擔(dān)了區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)配。它的結(jié)構(gòu)方式非常多，主要與它所處的位置有很大關(guān) 系。 圖21220KV變電站的110KV子站 一般來說220kV變電站作為終端變電所 例如大型鋼鐵、石化企業(yè) ，220kV側(cè) 的主電氣結(jié)構(gòu)相對比較固定，多半采用“內(nèi)橋”開關(guān)接線方式；而對于規(guī)模較大的區(qū) 域變電站，220kV側(cè)的主電氣結(jié)構(gòu)就比較復(fù)雜繁多，主要有“內(nèi)橋”、單母線分段、 VQC電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 雙母線、雙母線一雙分段和雙母線帶旁路等。主變一般有兩臺到三臺不等，也有兩卷 和三卷之分。110kV部分 一般僅三卷變壓器的變電站才有 的接線方式主要有單母 線分段、雙母線和雙母

25、線帶旁路等；對于低壓側(cè)35kV 也可能是lOkV或6kV等 主要是單母線帶分段接線方式，在特殊地區(qū)也可能采用雙母線接線方式。 l、變電站單母接線：單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母 線既可保證電源并列工作，又能使任一條出現(xiàn)都可以從任一個電源獲得電能。各出線 回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負(fù)荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母 線上的傳輸。 單母接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，操作方便，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩 端延伸，擴(kuò)建方便。 單母接線的缺點(diǎn)：1可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要 停止工作，也就成了全變電站長期停電。2調(diào)度不方便。電源只能并列運(yùn)行，

26、不能分列 運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。 綜合所述，這樣的接線方式一般只能用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的變電 站中。 2、變電站單母分段接線：當(dāng)單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性 和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。當(dāng)一段母 線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電。兩段母線同時(shí)發(fā)生故障的幾率很小，可以 幾乎不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開關(guān)分段， 比如400V廠用變的數(shù) 百臺400V生產(chǎn)線路掛在多個同級母線的情況下，隔離開關(guān)的選擇顯然是經(jīng)濟(jì)的，同時(shí) 在這樣的電壓等級下安全性也不低 在任一母線發(fā)生故障時(shí)，將造成兩端母線同時(shí)停

27、電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。 這種接線方式廣泛應(yīng)用于中，小容量發(fā)電廠和廠用變中400Vl0KV的電壓等級 范圍內(nèi)。但是，由于這種接線對重要負(fù)荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù) 目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負(fù)荷的出線回路較多，供電容量 較大時(shí)，一般不予以采用。 3、變電站單母分段帶旁路母線接線：直接單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器 母線接線極大的提高了可靠性，單增加的設(shè)備部分 包括旁路斷路器以及連接設(shè)備 大大增加了工程的投資。 212變電站雙母接線方式 l、變電站雙母接線：雙母線接線有兩種母線，并且可互為備用。每一個電源盒出 線的回路都存在斷路

28、器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母 線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)有：供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建 方便等。 由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于出線帶電抗器的6KV一10KV多回出線的 情況下。 6 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 2、變電站雙母分段接線：為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母線分段接線， 用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用母聯(lián)的斷路器與備用母線相連。 電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。雙母線接線分段接線比雙母線接線的 可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動跳 開，而后將故障段母線所連的電源回路的

29、斷路器斷開，該母線所連的出線回路停電。 隨即，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，立即回復(fù)供電。 雙母線分段接線被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配置中，也在220KV大容量的 配電系統(tǒng)中被采用。不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母分四段接線的方式。 3、雙母帶旁路母線接線：雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的 回路斷路器工作，使得該回路不致停電。這樣多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加 了投資，然而這對于接入旁路母線的線路回路較多，并且對供電可靠性有特殊需要的 場合是十分必要的。 攔麓 矗柚IO'm薹精抽t疊暑羲星黼脯毒礴 瓣 IlllZ,alt簟讎雄城 Ill

30、t m蒯li 圖2-2220KV變電站主接線 4、線路變壓器組接線：線路變壓器組接線就是線路和變壓器直接相連，是一種 最簡單的接線方式，其特點(diǎn)是設(shè)備少、投資省、操作簡便、宜于擴(kuò)建，但靈活性和可 靠性高。 5、橋形接線：橋形接線采用4個回路3臺斷路器和6個隔離開關(guān)，是接線中斷 路器數(shù)量較少、也是投資較省的一種接線方式。根據(jù)橋形斷路器的位置又可分為內(nèi)橋 接和外橋接兩種接線。由于變壓器的可靠性遠(yuǎn)大于線路，因此中應(yīng)用較多的為內(nèi)橋接 線。若為了在檢修斷路器時(shí)不影響和變壓器的正常運(yùn)行，有時(shí)在橋形外附設(shè)一組隔離 開關(guān)，這就成了長期開環(huán)運(yùn)行的四邊形接線。 6、多角形接線：多角形接線就是將斷路器和隔離開關(guān)相互連

31、接，且每一臺斷路 器兩側(cè)都有隔離開關(guān)，由隔離丌關(guān)之間送出回路。多角形接線所用設(shè)備少，投資省， 7 VQC電壓無功自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 運(yùn)行的靈活性和可靠性較好。正常情況下為雙重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響 送電，由于沒有母線，在連接的任一部分故障時(shí)，對電網(wǎng)的運(yùn)行影響都較小。其最主 要的缺點(diǎn)是回路數(shù)目受到限制，因?yàn)楫?dāng)環(huán)形接線中有一臺斷路器檢修時(shí)就要開環(huán)運(yùn) 行，此時(shí)當(dāng)其它回路發(fā)生故障就要造成兩個回路停電，擴(kuò)大了故障停電范圍，且開環(huán) 運(yùn)行的時(shí)間愈長，這一缺點(diǎn)就愈大。環(huán)中的斷路器數(shù)量越多，開環(huán)檢修的機(jī)會就越大， 所一般只采四角 邊 形接線和五角形接線，同時(shí)為了可靠性，線路和變壓器采用對 角連接

32、原則。四邊形的保護(hù)接線比較復(fù)雜，一、二次回路倒換操作較多。 22基于電力系統(tǒng)220KV變電站的接線模型在VOC中的應(yīng)用 221 電力系統(tǒng)220KV變電站的電氣接線模型 一般采用兩種方式建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的220KV變電站主接線模式： l、220KV采用雙母線接線，110KV采用雙母線接線，10KV采用單母線分段接 線。 i i ! I i i ￥疆 挈 點(diǎn) 削 煢至毒 手h，叭 1101- v l、 ； 、；孓 ￥ -l I 工 I l I l l ll上l土l 土 1 l上ll王上 l上。i 上上 上 、 、 L_J 、 ； 、 、1i11-11 【lLl、i ll 圖2-3220KV接線常用方式之

33、一 時(shí)，滿足主接線方式的要求，且具備供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便的特點(diǎn)。110KV 出線10回，采用雙母線接線方式。10KV出線12回選擇單母線分段接線方式。 分段接線。 220KV出線6回，而由于本回路為重要負(fù)荷，其受停電影響較大，因而選用雙母 帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作， 使該回路不致停電。這樣多安裝了價(jià)格昂貴的斷路器和隔離開關(guān)，增加了建設(shè)成本。 然而這對于接入旁路母線的線路回路較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十 分必要的。 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)住論文 圖24220KV變電站常用接線方式二 方案一：220KV側(cè)雙母接線，方案二二、220K

34、V側(cè)雙母帶旁路接線，l 110KV側(cè)雙母接線、lOKV側(cè)單母 分段接線。 段接線。 loKl觶鼢i 1可靠性較離； 1220KV接線赫罄，設(shè)備本身故 障率少： 2自。兩臺主交豫器了：作，保證了在變l 2220KV故障時(shí)，捧電時(shí)聞較長。 登器釜竺擘彗雯鐾，小致使該側(cè)水停 電，提高了可稚性。 1，220KV運(yùn)行方式棚對簡單，靈1各電躒紱接線方式靈活性都好： 活性篷； 2220KV電瓜級接線易于擴(kuò)建¨稿l實(shí)現(xiàn)| l 2籜種電壓級接線都便于擴(kuò)建承l(wèi) 自動化? 。j 發(fā)展。 設(shè)備相對少投資小。 1設(shè)備,I-IlX,I多，投資較犬； 2坶線采刪雙母線帶旁路，占地囪增 加。 圖25兩種常用方式的比

35、較 高壓變電站監(jiān)控系統(tǒng)部分的接口在自動化系統(tǒng)中顯得尤為重要，它不再像中低壓 變電站一樣，只是比較簡單地同少許的設(shè)備發(fā)生接口上的聯(lián)系。而是要同多級調(diào)度 一 般二到三個 進(jìn)行通信聯(lián)系，以及保護(hù)管理機(jī)及故障錄波系統(tǒng)等進(jìn)行通信聯(lián)系，而保 護(hù)管理機(jī)還要與多臺保護(hù)設(shè)備之間進(jìn)行信息交換，其接口的數(shù)量和種類以及傳輸?shù)囊?guī) 約遠(yuǎn)遠(yuǎn)比中低壓變電站的自動化系統(tǒng)要來得多。 到目前為止，高壓變電站自動化系統(tǒng)盡管已有相當(dāng)一部分實(shí)現(xiàn)了無人值班，但是 距離全部達(dá)到無人值班的運(yùn)行模式還有一個過程。因此監(jiān)控系統(tǒng)的后臺系統(tǒng)的配置也 比較全面，功能也相對比較復(fù)雜，比如同期功能、聯(lián)鎖功能等在中低壓變電站就比較 少見，通過多種系統(tǒng)的功能來

36、適應(yīng)運(yùn)行的要求。而對中低壓變電站來說，基本上實(shí)現(xiàn) 了無人值班的運(yùn)行模式，其后臺系統(tǒng)也就比較簡單，甚至有的地方取消了后臺設(shè)備， 只留有接口，這樣也使得變電站自動化的投資減少。 9 v啦t#自自控制 純的設(shè)計(jì)覆賓現(xiàn) ',20kV變電站的設(shè)備控制層次，一般可分為兩層或三層控制方式。 、兩層控制方式： 靼一層控制將所有的斷路器、隔離刀閘、接地刀閘可以在網(wǎng)控黜上操作 創(chuàng)方式 。 蔣二層控制在各高壓設(shè)備本體上操作 就地控制方式 。 、三層控制方式： 轱層控制發(fā)變組出口斷路器 經(jīng)DCS、DEH系統(tǒng)啟動|司期裝霄控制 刖斯路器 在網(wǎng)控盤經(jīng)同期裝胃控制 由DCS、DEH系統(tǒng)及網(wǎng)控盤在控制窄 垂方控制方式

37、 。 #二層控制在220kV本設(shè)備問隔的就地控制柜上進(jìn)行的控制 就地控制 此時(shí)，相對于各高壓設(shè)備本體上控制箱來說，其控制權(quán)限需設(shè)為“遠(yuǎn)方”。 轱三層控制在各個高壓設(shè)備本體上控制箱上的控制，此時(shí)，相對J就地控 踅，其控制權(quán)限應(yīng)設(shè)為“就地”。 電力系統(tǒng)220KV變電站電壓無功控制系統(tǒng) ：20kV變電站的電壓無功控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)遵循國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償 忙原則。 凹2-6220KV變電站的土接線幽 、電力系統(tǒng)配置的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn) F，分 電壓 層和分 供電 區(qū)的無功平衡。分 電壓 層無功平衡的重點(diǎn) ，及以lr乜壓等級層面的無功平衡，分 供電 區(qū)就地平衡的重點(diǎn)是

38、110kV及 乜系統(tǒng)的無功平衡。無功補(bǔ)償配簧應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，實(shí)施分散就地補(bǔ)償與變電 卟償扣結(jié)合，電州補(bǔ)償與崩戶補(bǔ)償相結(jié)合，高雎補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償_ |結(jié)合，滿足 阿壓的需要。 江蘇大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 等級的變電站時(shí)，應(yīng)根據(jù)電纜進(jìn)、出線情況在相關(guān)變電站分散配置適當(dāng)容量的感性無 功補(bǔ)償裝置。 3、35kV及以上電壓等級的變電站，主變壓器高壓側(cè)應(yīng)具備雙向有功功率和無功 功率 或功率因數(shù) 等運(yùn)行參數(shù)的采集、測量功能。 4、為了保證系統(tǒng)具有足夠的事故備用無功容量和調(diào)壓能力，并入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī) 組應(yīng)具備滿負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)在O85 滯相 O97 進(jìn)相 運(yùn)行的能力，新建機(jī)組應(yīng)滿足進(jìn) 側(cè)可以考慮安裝一定容量的并聯(lián)電抗

39、器。 5、電力用戶應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷性質(zhì)采用適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償方式和容量，在任何情況下， 不應(yīng)向電網(wǎng)反送無功電力，并保證在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)不從電網(wǎng)吸收無功電力。 6、220kV變電站的容性無功補(bǔ)償以補(bǔ)償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)補(bǔ)償部 變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于O95。斷路器側(cè)接地刀閘聯(lián)鎖控制邏輯： 斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)分閘；隔離開關(guān)母線側(cè)接地刀閘聯(lián)鎖控制邏輯：與該地刀相連接 的所有隔離開關(guān)均己打開；隔離開關(guān)線路側(cè)接地刀閘：線路隔離開關(guān)打開，且線路 PT小開關(guān)未跳閘，線路無電壓。 基于國家電網(wǎng)公司對電壓無功系統(tǒng)在變電站和發(fā)電廠應(yīng)用的嚴(yán)格定位，我們不難 看出：電壓無功控制系統(tǒng)是變電站日常運(yùn)行中必不可少的組成部分。在當(dāng)前大量無人 值守站，數(shù)字化站，乃至即將進(jìn)入第二期建設(shè)目標(biāo)的智能化變電站的體系中都是不可 或缺的，因此開發(fā)軟件電壓無功控制系統(tǒng)的意義是變電站乃至主站系統(tǒng)長遠(yuǎn)發(fā)展性的 戰(zhàn)略措施。 vQc電