變電站綜合自動(dòng)化電壓無功控制子系統(tǒng)

第八章變電站綜合自動(dòng)化電壓無功控制子系統(tǒng)李巍巍電壓和無功控制的重要性電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，保證用戶電壓接近額定值運(yùn)行，是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。電壓過高或過低都會影響這些設(shè)備的使用壽命和效率改善電能質(zhì)量可以節(jié)約能源，提高安全穩(wěn)定運(yùn)行造成電壓質(zhì)量下降的主要原因是什么？系統(tǒng)無功不足、無功分布不合理，所以電壓調(diào)整問題主要是無功功率的補(bǔ)償與分布的問題。電壓無功綜合調(diào)控的目標(biāo)維護(hù)供電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。保證在電壓合格的前提下使電能損耗為最小。電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓采用改變變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓通過改變電力網(wǎng)無功功率分布進(jìn)行調(diào)壓通過改變輸電線路參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓在發(fā)電廠中主要的調(diào)壓手段是調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，在變電站主要的調(diào)壓手段是調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和控制無功補(bǔ)償電容器。少數(shù)220KV以上的高壓或者超高壓變電站裝有調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償器，有的變電站既裝有并聯(lián)補(bǔ)償電容器也裝有并聯(lián)補(bǔ)償電抗器對電壓、無功綜合控制系統(tǒng)的基本要求能自動(dòng)對變電站的運(yùn)行方式和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視并加以識別，從而正確的選擇控制對象并確定相應(yīng)的控制方法。對目標(biāo)電壓、電壓允許偏差范圍、功率因數(shù)上下限等應(yīng)能進(jìn)行靈活整定。變壓器分接頭控制和電容器組投切應(yīng)能考慮各種條件的限制?？刂泼畎l(fā)出后應(yīng)能自動(dòng)檢驗(yàn)，以確定動(dòng)作是否成功，若不成功，應(yīng)能做出相應(yīng)的處理，每次動(dòng)作應(yīng)有打印記錄。對變電站的運(yùn)行情況，如斷路器狀態(tài)、主接線的運(yùn)行方式、變壓器分接頭位置、母線電壓、主變壓器無功等參數(shù)應(yīng)能清晰地予以顯示，并設(shè)置故障錄波器。應(yīng)具有自檢、自恢復(fù)功能，做到硬件可靠、軟件合理、維修方便且具有一定的靈活性和適應(yīng)性。在異常條件下應(yīng)能將裝置閉鎖。監(jiān)視、通信和記錄功能。變壓器器分接接頭調(diào)調(diào)整應(yīng)應(yīng)遵循循以下下條件件和要要求多臺主主變壓壓器并并列運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)，必必須保保證同同步調(diào)調(diào)檔，，且并并列運(yùn)運(yùn)行的的變壓壓器必必須處處于同同一檔檔位時(shí)時(shí)，才才能參參加調(diào)調(diào)檔，，并列列運(yùn)行行的主主變壓壓器調(diào)調(diào)檔時(shí)時(shí)，必必須同同時(shí)升升降。。確保有有載調(diào)調(diào)壓分分級進(jìn)進(jìn)行，，每次次只能能調(diào)一一檔，，前后后兩次次調(diào)檔檔應(yīng)有有一定定的延延時(shí)，，檔位位上下下限應(yīng)應(yīng)有限限位措措施。。人工閉閉鎖或或主變變壓器器保護(hù)護(hù)動(dòng)作作后，，調(diào)檔檔命令令發(fā)出出后經(jīng)經(jīng)校驗(yàn)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)拒動(dòng)動(dòng)或滑滑檔，，變壓壓器過過負(fù)荷荷等條條件下下應(yīng)閉閉鎖調(diào)調(diào)檔。。電容器器組投投切應(yīng)應(yīng)滿足足的條條件和和要求求電容器器組的的投切切應(yīng)實(shí)實(shí)行輪輪換原原則，，即最最先投投入者者最最先切切除，，最先先切除除者最最先投投入。。電容器器組輪輪換投投切應(yīng)應(yīng)考慮慮運(yùn)行行方式式的影影響，，當(dāng)多多臺主主變壓壓器既既有關(guān)關(guān)聯(lián)又又有獨(dú)獨(dú)立性性時(shí)，，應(yīng)各各自投投切本本身所所帶的的變壓壓器組組。人工投投切的的變壓壓器也也應(yīng)參參加排排隊(duì)。。變電站運(yùn)行行方式的識識別兩臺主變壓壓器三臺主變壓壓器變電站運(yùn)行行狀態(tài)的劃劃分所謂變電站站的運(yùn)行狀狀態(tài)，是指指變電站的的各種電氣氣量所處的的狀態(tài)。對電壓無功功控制總的的要求是在在保持電壓壓合格的條條件下盡量量降低損耗耗。裝置的控制制對象是變變壓器的分分接頭和并并聯(lián)電容器器組控制的目的的是保證主主變壓器的的電壓在允允許范圍內(nèi)內(nèi)控制狀態(tài)量量是電壓和和進(jìn)線功率率因數(shù)。電壓無功綜綜合控制的的閉鎖系統(tǒng)發(fā)生故故障變電站母線線發(fā)生故障障主變壓器發(fā)發(fā)生故障或或事故主變壓器異異常運(yùn)行電壓無功綜綜合控制裝裝置的電壓壓互感器發(fā)發(fā)生故障補(bǔ)償電容器器本身或回回路裝置發(fā)發(fā)生故障或或事故，則則應(yīng)閉鎖相相應(yīng)的電容容器組的控控制回路電壓無功綜綜合控制的的閉鎖主變壓器控控制發(fā)生異異常主變壓器或或電力電容容器正常退退出操作時(shí)時(shí)，閉鎖該該臺主變壓壓器或電容容器的控制制裝置每次發(fā)出動(dòng)動(dòng)作命令后后進(jìn)行校驗(yàn)驗(yàn)，若裝置置拒動(dòng)則應(yīng)應(yīng)閉鎖母線電壓太太低時(shí)應(yīng)閉閉鎖調(diào)壓功功能電力系統(tǒng)的電壓壓、無功綜合控控制方式集中控制方式集中控制方式是是指在調(diào)度中心心對各個(gè)變電站站的主變壓器分分接頭位置和無無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)進(jìn)行統(tǒng)一控制。。這種控制方式是是維持系統(tǒng)電壓壓正常、實(shí)現(xiàn)無無功優(yōu)化控制、、提高系統(tǒng)運(yùn)行行可靠性和經(jīng)濟(jì)濟(jì)性的最佳方案案。分散控制方式分散控制方式是是指各個(gè)變電站站或發(fā)電廠中，，自動(dòng)調(diào)節(jié)有載載調(diào)壓變壓器的的分接頭位置或或其他調(diào)壓設(shè)備備，以控制某地地區(qū)的電壓和無無功功率在規(guī)定定的范圍內(nèi)。分散控制是在各各廠站獨(dú)立進(jìn)行行的，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)局部地區(qū)優(yōu)化化，對提高變電電站供電范圍內(nèi)內(nèi)的電壓質(zhì)量和和降低局部網(wǎng)絡(luò)絡(luò)電能損耗，減減少值班人員的的操作是很有意意義的。關(guān)聯(lián)分散控制方方式關(guān)聯(lián)分散控制方方式是指電力系系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)時(shí)，由分散安裝裝在各廠站的分分散控制裝置或或控制軟件進(jìn)行行自動(dòng)控制，調(diào)調(diào)控范圍和定值值是從整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的的安全、穩(wěn)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行出發(fā)，事先由由電壓無功優(yōu)化化程序計(jì)算好的的，而在負(fù)荷變變化較大或緊急急情況或系統(tǒng)發(fā)發(fā)生大的變動(dòng)時(shí)時(shí)，可由調(diào)度中中心直接操作控控制。?所控設(shè)備個(gè)個(gè)數(shù)無限制，與與設(shè)備庫保持一一致；?自動(dòng)拓?fù)洌唬?定值設(shè)置簡簡單方便；?閉鎖功能實(shí)實(shí)現(xiàn)靈活，可由由公式實(shí)現(xiàn)；；?仿真功能；；?控制方式有有：手動(dòng)、自動(dòng)動(dòng)、半自動(dòng)；?控制策略：：標(biāo)準(zhǔn)九區(qū)、電電壓優(yōu)先綜合控控制、允許高壓壓側(cè)電壓作為約約束條件的雙九九區(qū)控制；?九區(qū)圖：顯顯示控制軌跡，，圖上的顯示內(nèi)內(nèi)容可以根據(jù)需需要設(shè)置；?模擬裝置發(fā)發(fā)送報(bào)文：包括括閉鎖狀態(tài)、動(dòng)動(dòng)作結(jié)果、定值值、預(yù)動(dòng)作指令令；第四節(jié)微機(jī)電電壓、無功綜合合控制裝置原理理清華大學(xué)電機(jī)系系研制MVR系列的微機(jī)型電電壓無功自控裝裝置已有十六年年以上的歷史，，形成了系列產(chǎn)產(chǎn)品，并積累了了豐富的現(xiàn)場運(yùn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。第一代產(chǎn)品為MVR-I型，是1984年研究成功的，，在國內(nèi)首次開開創(chuàng)了把電壓、、無功綜合控制制的研究方向，，該裝置于1985年通過鑒定，鑒鑒定結(jié)論為國內(nèi)內(nèi)首創(chuàng)，并獲北北京市科技進(jìn)步步三等獎(jiǎng)，它適適用于35kv、66kv、110kv電壓等級的變電電站，可控制兩兩臺主變分接頭頭和1～4組無功補(bǔ)償電容容器。第二代產(chǎn)品為MVR-IIE型，是以STD工業(yè)控制機(jī)為核核心的自控裝置置。在國內(nèi)首次次實(shí)現(xiàn)對220kv電壓等級的變電電站的電壓、無無功綜合優(yōu)化控控制，該裝置于于1992年通過部級鑒定定，93年獲國家教委科科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)獎(jiǎng)。適用于220kv及以上電壓等級級的變電站，可可分別控制兩臺臺有載調(diào)壓變壓壓器的分接開關(guān)關(guān)和1～12組無功補(bǔ)償電容容器。已在廣東東、河南、山西西、廣西等幾十十個(gè)變電站推廣廣應(yīng)用。大大提提高受控變電站站的電壓合格率率和改善無功功功率的交換，減減輕運(yùn)行人員的的勞動(dòng)，取得明明顯的經(jīng)濟(jì)效益益和社會效益。。第三代產(chǎn)品為MVR-III型，是在MVR-I及MVR-IIE的基礎(chǔ)上，總結(jié)結(jié)各用戶反饋的的信息，對調(diào)控控規(guī)律、功能、、性能和結(jié)構(gòu)等等進(jìn)一步的擴(kuò)展展和改進(jìn)，并增增加了許多獨(dú)特特的功能，尤其其是增加了諧波波分析和控制功功能，這在國內(nèi)內(nèi)外的電壓、無無功綜合控制方方面是一創(chuàng)新，，對保證電容器器的安全，延長長其壽命做出突突出的貢獻(xiàn)。MVR系列電壓無功綜綜合控制裝置用于35kv～500kv電壓等級的樞紐紐變電站，可同時(shí)分別控制制三臺及以下有有載調(diào)壓變壓器器（兩繞組或三三繞組）的分接接頭位置和1～12組無功補(bǔ)償電容容器的投切。不論變電站采用用何種接線方式式和運(yùn)行方式，，MVR-III均能自動(dòng)判斷，，并正確執(zhí)行控控制命令。MVR-III把調(diào)壓和無功補(bǔ)補(bǔ)償綜合考慮，，進(jìn)行控制，使使調(diào)壓效果更好好。其控制規(guī)律先進(jìn)進(jìn)、合理，做到到：在保證電壓壓質(zhì)量的前提下下，使變電站高高壓供電網(wǎng)絡(luò)的的線路損耗盡量量減少，有利于于節(jié)能。裝置功能·（1）本系統(tǒng)具有電電壓合格率計(jì)算算、監(jiān)視和記錄錄功能，使用本本系統(tǒng)可不必另另裝電壓合格率率監(jiān)視儀?！ぃ?）本系統(tǒng)還具有有諧波計(jì)算、分分析和諧波越限限報(bào)警功能，這這是本系統(tǒng)的獨(dú)獨(dú)到之處?！ぃ?）本系統(tǒng)具有對對分接開關(guān)和電電容器開關(guān)故障障判斷和故障記記憶功能。·（4）本系統(tǒng)是目前前國外、國內(nèi)同同類裝置中技術(shù)術(shù)水平最高、功功能最齊全、控控制規(guī)律最完善善的電壓無功綜綜合控制系統(tǒng)。。電壓、無功綜合合控制目標(biāo)（1）維持供電電壓壓在規(guī)定的范圍圍內(nèi)①500kV(330kV)變電站的220kV母線正常時(shí)，0～+10%；事故時(shí)，-5%～+10%。②220kV變電站的35～110kV母線正常時(shí)，-3%～+7%；事故時(shí)，±10%。③配電網(wǎng)的10kV母線，電壓合格格范圍：10.0～10.7kV（2）保持電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定和合適的的無功平衡。無無功分區(qū)、就地地平衡的原則（3）電壓、無功綜綜合控制的手段段①調(diào)分接頭頭位置②控制無功功補(bǔ)償設(shè)備兩者綜合考慮慮MVR-III型微機(jī)電壓、、無功綜合控控制裝置硬件件結(jié)構(gòu)SVC靜止型動(dòng)態(tài)無無功補(bǔ)償解決決方案靜止無功補(bǔ)償償器是一種利利用電容器和和各種類型電電抗器組成的的無功功率補(bǔ)補(bǔ)償裝置。所謂靜止，是是指沒有運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件，這與與同步調(diào)相機(jī)機(jī)有明顯的區(qū)區(qū)別。隨著中國經(jīng)濟(jì)濟(jì)的迅猛發(fā)展展以及新能源源應(yīng)用的推進(jìn)進(jìn)，對電力系系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠靠性和經(jīng)濟(jì)性以及對電能的質(zhì)量的要求越來越越高。一些大功率負(fù)負(fù)荷的投入、、退出，或者者系統(tǒng)局部故故障等，都會會造成系統(tǒng)中中有功功率和和無功功率的的大幅擾動(dòng)，，從而對電網(wǎng)網(wǎng)的穩(wěn)定性和和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生生影響。同時(shí)時(shí)，這些擾動(dòng)動(dòng)引起的電磁磁暫態(tài)過程產(chǎn)產(chǎn)生的過電流流和過電壓又又往往會危害害到有關(guān)電器器設(shè)備的安全全?？焖儆行У卣{(diào)調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功功率，使整個(gè)電網(wǎng)網(wǎng)負(fù)荷的潮流流分配更趨合合理，這對電電網(wǎng)的穩(wěn)定、、調(diào)相、調(diào)壓壓、限制過電電壓等等方面面都是十分重重要的。另外，現(xiàn)在的的直流輸電工工程日益發(fā)展展，大功率換換流裝置（無無論整流或逆逆變）都需要要系統(tǒng)提供大大量無功功率率。特別是臨臨近的交流系系統(tǒng)發(fā)生故障障時(shí)，如果不不能迅速補(bǔ)償償大幅度波動(dòng)動(dòng)的無功功率率，就會導(dǎo)致致系統(tǒng)失控或或瓦解。在SVC出現(xiàn)前，人們們除了精心設(shè)設(shè)計(jì)和布局整整個(gè)電網(wǎng)外，，往往采用下下面幾種經(jīng)典典的辦法或設(shè)設(shè)備來調(diào)節(jié)電電網(wǎng)的無功功功率。1）、適當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁，以調(diào)節(jié)機(jī)機(jī)組運(yùn)行功率率因數(shù)。2）、在交流系系統(tǒng)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)點(diǎn)（或直流輸輸電弱系統(tǒng)側(cè)側(cè)）裝設(shè)同步步調(diào)相機(jī)。3）、使用帶抽抽頭或有載開開關(guān)的變壓器器，通過調(diào)節(jié)節(jié)電網(wǎng)某些點(diǎn)點(diǎn)的電壓來調(diào)調(diào)節(jié)潮流。4）、采用串聯(lián)聯(lián)補(bǔ)償電容器器來改善受端端電壓，提高高電網(wǎng)極限傳傳輸能力并增增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定性。5）、用開關(guān)投投切并聯(lián)電抗抗器或電容器器，以滿足系系統(tǒng)隨時(shí)變化化的無功功率率需求量，達(dá)達(dá)到調(diào)相調(diào)壓壓的目的。靜止