變電站綜合自動化電壓無功控制子系統(tǒng)

第八章變變電站綜合合自動化電電壓無功控控制子系統(tǒng)統(tǒng)李巍巍電壓和無功功控制的重重要性電壓是衡量量電能質(zhì)量量的一個重重要指標(biāo)，，保證用戶戶電壓接近近額定值運(yùn)運(yùn)行，是電電力系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行調(diào)整的的基本任務(wù)務(wù)之一。電壓過高或或過低都會會影響這些些設(shè)備的使使用壽命和和效率改善電能質(zhì)質(zhì)量可以節(jié)節(jié)約能源，，提高安全全穩(wěn)定運(yùn)行行造成電壓質(zhì)質(zhì)量下降的的主要原因因是什么？？系統(tǒng)無功不不足、無功功分布不合合理，所以以電壓調(diào)整整問題主要要是無功功功率的補(bǔ)償償與分布的的問題。電壓無功綜綜合調(diào)控的的目標(biāo)維護(hù)供電電電壓在規(guī)定定的范圍內(nèi)內(nèi)。保持電力系系統(tǒng)穩(wěn)定和和合適的無無功平衡。。保證在電壓壓合格的前前提下使電電能損耗為為最小。。電力系統(tǒng)的的調(diào)壓措施施利用發(fā)電機(jī)機(jī)進(jìn)行調(diào)壓壓采用改變變變壓器分接接頭進(jìn)行調(diào)調(diào)壓通過改變電電力網(wǎng)無功功功率分布布進(jìn)行調(diào)壓壓通過改變輸輸電線路參參數(shù)進(jìn)行調(diào)調(diào)壓在發(fā)電廠中中主要的調(diào)調(diào)壓手段是是調(diào)整發(fā)電電機(jī)的勵磁磁，在變電站主主要的調(diào)壓壓手段是調(diào)調(diào)節(jié)有載調(diào)調(diào)壓變壓器器分接頭的的位置和控控制無功補(bǔ)補(bǔ)償電容器器。少數(shù)220KV以上的高壓壓或者超高高壓變電站站裝有調(diào)相相機(jī)和靜止止無功補(bǔ)償償器，有的的變電站既既裝有并聯(lián)聯(lián)補(bǔ)償電容容器也裝有有并聯(lián)補(bǔ)償償電抗器對電壓、無無功綜合控控制系統(tǒng)的的基本要求求能自動對變變電站的運(yùn)運(yùn)行方式和和運(yùn)行狀態(tài)態(tài)進(jìn)行監(jiān)視視并加以識識別，從而而正確的選選擇控制對對象并確定定相應(yīng)的控控制方法。。對目標(biāo)電壓壓、電壓允允許偏差范范圍、功率率因數(shù)上下下限等應(yīng)能能進(jìn)行靈活活整定。變壓器分接接頭控制和和電容器組組投切應(yīng)能能考慮各種種條件的限限制?？刂泼畎l(fā)發(fā)出后應(yīng)能能自動檢驗驗，以確定定動作是否否成功，若若不成功，，應(yīng)能做出出相應(yīng)的處處理，每次次動作應(yīng)有有打印記錄錄。對變電站的的運(yùn)行情況況，如斷路路器狀態(tài)、、主接線的的運(yùn)行方式式、變壓器器分接頭位位置、母線線電壓、主主變壓器無無功等參數(shù)數(shù)應(yīng)能清晰晰地予以顯顯示，并設(shè)設(shè)置故障錄錄波器。應(yīng)具有自檢檢、自恢復(fù)復(fù)功能，做做到硬件可可靠、軟件件合理、維維修方便且且具有一定定的靈活性性和適應(yīng)性性。在異常條件件下應(yīng)能將將裝置閉鎖鎖。監(jiān)視、通信信和記錄功功能。變壓器分接接頭調(diào)整應(yīng)應(yīng)遵循以下下條件和要要求多臺主變壓壓器并列運(yùn)運(yùn)行時，必必須保證同同步調(diào)檔，，且并列運(yùn)運(yùn)行的變壓壓器必須處處于同一檔檔位時，才才能參加調(diào)調(diào)檔，并列列運(yùn)行的主主變壓器調(diào)調(diào)檔時，必必須同時升升降。確保有載調(diào)調(diào)壓分級進(jìn)進(jìn)行，每次次只能調(diào)一一檔，前后后兩次調(diào)檔檔應(yīng)有一定定的延時，，檔位上下下限應(yīng)有限限位措施。。人工閉鎖或或主變壓器器保護(hù)動作作后，調(diào)檔檔命令發(fā)出出后經(jīng)校驗驗發(fā)現(xiàn)拒動動或滑檔，，變壓器過過負(fù)荷等條條件下應(yīng)閉閉鎖調(diào)檔。。電容器組投投切應(yīng)滿足足的條件和和要求電容器組的的投切應(yīng)實(shí)實(shí)行輪換原原則，即最最先投入者者最先切切除，最先先切除者最最先投入。。電容器組輪輪換投切應(yīng)應(yīng)考慮運(yùn)行行方式的影影響，當(dāng)多多臺主變壓壓器既有關(guān)關(guān)聯(lián)又有獨(dú)獨(dú)立性時，，應(yīng)各自投投切本身所所帶的變壓壓器組。人工投切的的變壓器也也應(yīng)參加排排隊。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)行電壓無功綜合合控制裝置的的電壓互感器器發(fā)生故障補(bǔ)償電容器本本身或回路裝裝置發(fā)生故障障或事故，則則應(yīng)閉鎖相應(yīng)應(yīng)的電容器組組的控制回路路電壓無功綜合合控制的閉鎖鎖主變壓器控制制發(fā)生異常主變壓器或電電力電容器正正常退出操作作時，閉鎖該該臺主變壓器器或電容器的的控制裝置每次發(fā)出動作作命令后進(jìn)行行校驗，若裝裝置拒動則應(yīng)應(yīng)閉鎖母線電壓太低低時應(yīng)閉鎖調(diào)調(diào)壓功能電力系統(tǒng)的電電壓、無功綜綜合控制方式式集中控制方式式集中控制方式式是指在調(diào)度度中心對各個個變電站的主主變壓器分接接頭位置和無無功補(bǔ)償設(shè)備備進(jìn)行統(tǒng)一控控制。這種控制方式式是維持系統(tǒng)統(tǒng)電壓正常、、實(shí)現(xiàn)無功優(yōu)優(yōu)化控制、提提高系統(tǒng)運(yùn)行行可靠性和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性的最佳佳方案。分散控制方式式分散控制方式式是指各個變變電站或發(fā)電電廠中，自動動調(diào)節(jié)有載調(diào)調(diào)壓變壓器的的分接頭位置置或其他調(diào)壓壓設(shè)備，以控控制某地區(qū)的的電壓和無功功功率在規(guī)定定的范圍內(nèi)。。分散控制是在在各廠站獨(dú)立立進(jìn)行的，可可以實(shí)現(xiàn)局部部地區(qū)優(yōu)化，，對提高變電電站供電范圍圍內(nèi)的電壓質(zhì)質(zhì)量和降低局局部網(wǎng)絡(luò)電能能損耗，減少少值班人員的的操作是很有有意義的。關(guān)聯(lián)分散控制制方式關(guān)聯(lián)分散控制制方式是指電電力系統(tǒng)正常常運(yùn)行時，由由分散安裝在在各廠站的分分散控制裝置置或控制軟件件進(jìn)行自動控控制，調(diào)控范范圍和定值是是從整個系統(tǒng)統(tǒng)的的安全、、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)行出發(fā)，，事先由電壓壓無功優(yōu)化程程序計算好的的，而在負(fù)荷荷變化較大或或緊急情況或或系統(tǒng)發(fā)生大大的變動時，，可由調(diào)度中中心直接操作作控制。?所控設(shè)備備個數(shù)無限制制，與設(shè)備庫庫保持一致；；?自動拓?fù)鋼洌?定值設(shè)置置簡單方便；；?閉鎖功能能實(shí)現(xiàn)靈活，，可由公式實(shí)實(shí)現(xiàn)；?仿真功能能；?控制方式式有：手動、、自動、半自自動；?控制策略略：標(biāo)準(zhǔn)九區(qū)區(qū)、電壓優(yōu)先先綜合控制、、允許高壓側(cè)側(cè)電壓作為約約束條件的雙雙九區(qū)控制；；?九區(qū)圖：：顯示控制軌軌跡，圖上的的顯示內(nèi)容可可以根據(jù)需要要設(shè)置；?模擬裝置置發(fā)送報文：：包括閉鎖狀狀態(tài)、動作結(jié)結(jié)果、定值、、預(yù)動作指令令；第四節(jié)微機(jī)機(jī)電壓、無功功綜合控制裝裝置原理清華大學(xué)電機(jī)機(jī)系研制MVR系列的微機(jī)型型電壓無功自自控裝置已有有十六年以上上的歷史，形形成了系列產(chǎn)產(chǎn)品，并積累累了豐富的現(xiàn)現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗驗。第一代產(chǎn)品為為MVR-I型，是1984年研究成功的的，在國內(nèi)首首次開創(chuàng)了把把電壓、無功功綜合控制的的研究方向，，該裝置于1985年通通過過鑒鑒定定，，鑒鑒定定結(jié)結(jié)論論為為國國內(nèi)內(nèi)首首創(chuàng)創(chuàng)，，并并獲獲北北京京市市科科技技進(jìn)進(jìn)步步三三等等獎獎，，它它適適用用于于35kv、66kv、110kv電壓壓等等級級的的變變電電站站，，可可控控制制兩兩臺臺主主變變分分接接頭頭和和1～4組無無功功補(bǔ)補(bǔ)償償電電容容器器。。第二二代代產(chǎn)產(chǎn)品品為為MVR-IIE型，，是是以以STD工業(yè)業(yè)控控制制機(jī)機(jī)為為核核心心的的自自控控裝裝置置。。在在國國內(nèi)內(nèi)首首次次實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對對220kv電壓等級級的變電電站的電電壓、無無功綜合合優(yōu)化控控制，該該裝置于于1992年通過部部級鑒定定，93年獲國家家教委科科技進(jìn)步步二等獎獎。適用用于220kv及以上電電壓等級級的變電電站，可可分別控控制兩臺臺有載調(diào)調(diào)壓變壓壓器的分分接開關(guān)關(guān)和1～12組無功補(bǔ)補(bǔ)償電容容器。已已在廣東東、河南南、山西西、廣西西等幾十十個變電電站推廣廣應(yīng)用。。大大提提高受控控變電站站的電壓壓合格率率和改善善無功功功率的交交換，減減輕運(yùn)行行人員的的勞動，，取得明明顯的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益和社會會效益。。第三代產(chǎn)產(chǎn)品為MVR-III型，是在在MVR-I及MVR-IIE的基礎(chǔ)上上，總結(jié)結(jié)各用戶戶反饋的的信息，，對調(diào)控控規(guī)律、、功能、、性能和和結(jié)構(gòu)等等進(jìn)一步步的擴(kuò)展展和改進(jìn)進(jìn)，并增增加了許許多獨(dú)特特的功能能，尤其其是增加加了諧波波分析和和控制功功能，這這在國內(nèi)內(nèi)外的電電壓、無無功綜合合控制方方面是一一創(chuàng)新，，對保證證電容器器的安全全，延長長其壽命命做出突突出的貢貢獻(xiàn)。MVR系列電壓壓無功綜綜合控制制裝置用于35kv～500kv電壓等級級的樞紐紐變電站站，可同時分分別控制制三臺及及以下有有載調(diào)壓壓變壓器器（兩繞繞組或三三繞組））的分接接頭位置置和1～12組無功補(bǔ)補(bǔ)償電容容器的投投切。不論變電電站采用用何種接接線方式式和運(yùn)行行方式，，MVR-III均能自自動判判斷，，并正正確執(zhí)執(zhí)行控控制命命令。。MVR-III把調(diào)壓壓和無無功補(bǔ)補(bǔ)償綜綜合考考慮，，進(jìn)行行控制制，使使調(diào)壓壓效果果更好好。其控制制規(guī)律律先進(jìn)進(jìn)、合合理，，做到到：在在保證證電壓壓質(zhì)量量的前前提下下，使使變電電站高高壓供供電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的線路路損耗耗盡量量減少少，有有利于于節(jié)能能。裝置功功能·（1）本系系統(tǒng)具具有電電壓合合格率率計算算、監(jiān)監(jiān)視和和記錄錄功能能，使使用本本系統(tǒng)統(tǒng)可不不必另另裝電電壓合合格率率監(jiān)視視儀。?！ぃ?）本系系統(tǒng)還還具有有諧波波計算算、分分析和和諧波波越限限報警警功能能，這這是本本系統(tǒng)統(tǒng)的獨(dú)獨(dú)到之之處。?！ぃ?）本系系統(tǒng)具具有對對分接接開關(guān)關(guān)和電電容器器開關(guān)關(guān)故障障判斷斷和故故障記記憶功功能。?！ぃ?）本系系統(tǒng)是是目前前國外外、國國內(nèi)同同類裝裝置中中技術(shù)術(shù)水平平最高高、功功能最最齊全全、控控制規(guī)規(guī)律最最完善善的電電壓無無功綜綜合控控制系系統(tǒng)。。電壓、、無功功綜合合控制制目標(biāo)標(biāo)（1）維持持供電電電壓壓在規(guī)規(guī)定的的范圍圍內(nèi)①500kV(330kV)變電站站的220kV母線正常時時，0～+10%；事故故時，，-5%～+10%。②220kV變電站站的35～110kV母線正常時時，-3%～+7%；事故故時，，±10%。③配配電網(wǎng)網(wǎng)的10kV母線，，電壓壓合格格范圍圍：10.0～10.7kV（2）保持持電力力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定定和合合適的的無功功平衡衡。無無功分分區(qū)、、就地地平衡衡的原則（3）電電壓壓、、無無功功綜綜合合控控制制的的手手段段①調(diào)調(diào)分分接接頭頭位位置置②控控制制無無功功補(bǔ)補(bǔ)償償設(shè)設(shè)備備兩者者綜綜合合考考慮慮MVR-III型微微機(jī)機(jī)電電壓壓、、無無功功綜綜合合控控制制裝裝置置硬硬件件結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)SVC靜止止型型動動態(tài)態(tài)無無功功補(bǔ)補(bǔ)償償解解決決方方案案靜止止無無功功補(bǔ)補(bǔ)償償器器是是一一種種利利用用電電容容器器和和各各種種類類型型電電抗抗器器組組成成的的無無功功功功率率補(bǔ)補(bǔ)償償裝裝置置。。所謂靜止，是是指沒有運(yùn)動動部件，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，，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。同時時，這些擾動動引起的電磁磁暫態(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，如果不不能迅速補(bǔ)償償大幅度波動動的無功功率率，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)計和布局整整個電網(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)