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(huì)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(shí)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。控制命令發(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。變壓器分接頭頭調(diào)整應(yīng)遵循循以下條件和和要求多臺(tái)主變壓器器并列運(yùn)行時(shí)時(shí)，必須保證證同步調(diào)檔，，且并列運(yùn)行行的變壓器必必須處于同一一檔位時(shí)，才才能參加調(diào)檔檔，并列運(yùn)行行的主變壓器器調(diào)檔時(shí)，必必須同時(shí)升降降。確保有載調(diào)壓壓分級(jí)進(jìn)行，，每次只能調(diào)調(diào)一檔，前后后兩次調(diào)檔應(yīng)應(yīng)有一定的延延時(shí)，檔位上上下限應(yīng)有限限位措施。人工閉鎖或主主變壓器保護(hù)護(hù)動(dòng)作后，調(diào)調(diào)檔命令發(fā)出出后經(jīng)校驗(yàn)發(fā)發(fā)現(xiàn)拒動(dòng)或滑滑檔，變壓器器過負(fù)荷等條條件下應(yīng)閉鎖鎖調(diào)檔。電容器組投切切應(yīng)滿足的條條件和要求電容器組的投投切應(yīng)實(shí)行輪輪換原則，即即最先投入者者最先切除除，最先切除除者最先投入入。電容器組輪換換投切應(yīng)考慮慮運(yùn)行方式的的影響，當(dāng)多多臺(tái)主變壓器器既有關(guān)聯(lián)又又有獨(dú)立性時(shí)時(shí)，應(yīng)各自投投切本身所帶帶的變壓器組組。人工投切的變變壓器也應(yīng)參參加排隊(duì)。變電站運(yùn)行方方式的識(shí)別兩臺(tái)主變壓器器三臺(tái)主變壓器器變電站運(yùn)行狀狀態(tài)的劃分所謂變電站的的運(yùn)行狀態(tài)，，是指變電站站的各種電氣氣量所處的狀狀態(tài)。對電壓無功控控制總的要求求是在保持電電壓合格的條條件下盡量降降低損耗。裝置的控制對對象是變壓器器的分接頭和和并聯(lián)電容器器組控制的目的是是保證主變壓壓器的電壓在在允許范圍內(nèi)內(nèi)控制狀態(tài)量是是電壓和進(jìn)線線功率因數(shù)。。電壓無功綜合合控制的閉鎖鎖系統(tǒng)發(fā)生故障障變電站母線發(fā)發(fā)生故障主變壓器發(fā)生生故障或事故故主變壓器異常常運(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(shí)，閉鎖該該臺(tái)主變壓器器或電容器的的控制裝置每次發(fā)出動(dòng)作作命令后進(jìn)行行校驗(yàn)，若裝裝置拒動(dòng)則應(yīng)應(yīng)閉鎖母線電壓太低低時(shí)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(gè)個(gè)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(gè)變變電站或發(fā)電電廠中，自動(dòng)動(dòng)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(shí)，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(dòng)控控制，調(diào)控范范圍和定值是是從整個(gè)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(jì)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(dòng)時(shí)，，可由調(diào)度中中心直接操作作控制。?所控設(shè)備備個(gè)數(shù)無限制制，與設(shè)備庫庫保持一致；；?自動(dòng)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(dòng)、、自動(dòng)、半自自動(dòng)；?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(bào)文：：包括閉鎖狀狀態(tài)、動(dòng)作結(jié)結(jié)果、定值、、預(yù)動(dòng)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(yàn)驗(yàn)。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年通過鑒定，，鑒定結(jié)論為為國內(nèi)首創(chuàng)，，并獲北京市市科技進(jìn)步三三等獎(jiǎng)，它適適用于35kv、66kv、110kv電壓等級(jí)的變變電站，可控控制兩臺(tái)主變變分接頭和1～4組無功補(bǔ)償電電容器。第二代產(chǎn)品為為MVR-IIE型，是以STD工業(yè)控制機(jī)為為核心的自控控裝置。在國國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對220kv電壓等級(jí)的變變電站的電壓壓、無功綜合合優(yōu)化控制，，該裝置于1992年通過部級(jí)鑒鑒定，93年獲國家教委委科技進(jìn)步二二等獎(jiǎng)。適用用于220kv及以上電壓等等級(jí)的變電站站，可分別控控制兩臺(tái)有載載調(diào)壓變壓器器的分接開關(guān)關(guān)和1～12組無功補(bǔ)償電電容器。已在在廣東、河南南、山西、廣廣西等幾十個(gè)個(gè)變電站推廣廣應(yīng)用。大大大提高受控變變電站的電壓壓合格率和改改善無功功率率的交換，減減輕運(yùn)行人員員的勞動(dòng)，取取得明顯的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益和社社會(huì)效益。第三代產(chǎn)品為為MVR-III型，是在MVR-I及MVR-IIE的基礎(chǔ)上，總總結(jié)各用戶反反饋的信息，，對調(diào)控規(guī)律律、功能、性性能和結(jié)構(gòu)等等進(jìn)一步的擴(kuò)擴(kuò)展和改進(jìn)，，并增加了許許多獨(dú)特的功功能，尤其是是增加了諧波波分析和控制制功能，這在在國內(nèi)外的電電壓、無功綜綜合控制方面面是一創(chuàng)新，，對保證電容容器的安全，，延長其壽命命做出突出的的貢獻(xiàn)。MVR系列電壓無功功綜合控制裝裝置用于35kv～500kv電壓等級(jí)的樞樞紐變電站，，可同時(shí)分別控控制三臺(tái)及以以下有載調(diào)壓壓變壓器（兩兩繞組或三繞繞組）的分接接頭位置和1～12組無功補(bǔ)償電電容器的投切切。不論變電站采采用何種接線線方式和運(yùn)行行方式，MVR-III均能自動(dòng)判斷斷，并正確執(zhí)執(zhí)行控制命令令。MVR-III把調(diào)壓和無功功補(bǔ)償綜合考考慮，進(jìn)行控控制，使調(diào)壓壓效果更好。。其控制規(guī)律先先進(jìn)、合理，，做到：在保保證電壓質(zhì)量量的前提下，，使變電站高高壓供電網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的線路損耗耗盡量減少，，有利于節(jié)能能。裝置功能·（1）本系統(tǒng)具有有電壓合格率率計(jì)算、監(jiān)視視和記錄功能能，使用本系系統(tǒng)可不必另另裝電壓合格格率監(jiān)視儀。?！ぃ?）本系統(tǒng)還具具有諧波計(jì)算算、分析和諧諧波越限報(bào)警警功能，這是是本系統(tǒng)的獨(dú)獨(dú)到之處?！ぃ?）本系統(tǒng)具有有對分接開關(guān)關(guān)和電容器開開關(guān)故障判斷斷和故障記憶憶功能?！ぃ?）本系統(tǒng)是目目前國外、國國內(nèi)同類裝置置中技術(shù)水平平最高、功能能最齊全、控控制規(guī)律最完完善的電壓無無功綜合控制制系統(tǒng)。電壓、無功綜綜合控制目標(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(shí)時(shí)，0～+10%；事故故時(shí)，，-5%～+10%。②220kV變電站站的35～110kV母線正常時(shí)時(shí)，-3%～+7%；事故故時(shí)，，±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）電壓壓、無無功綜綜合控控制的的手段段①調(diào)調(diào)分接接頭位位置②控控制無無功補(bǔ)補(bǔ)償設(shè)設(shè)備兩者綜綜合考考慮MVR-III型微機(jī)機(jī)電壓壓、無無功綜綜合控控制裝裝置硬硬件結(jié)結(jié)構(gòu)SVC靜止型型動(dòng)態(tài)態(tài)無功功補(bǔ)償償解決決方案案靜止無無功補(bǔ)補(bǔ)償器器是一一種利利用電電容器器和各各種類類型電電抗器器組成成的無無功功功率補(bǔ)補(bǔ)償裝裝置。。所謂靜靜止，，是指指沒有有運(yùn)動(dòng)動(dòng)部件件，這這與同同步調(diào)調(diào)相機(jī)機(jī)有明明顯的的區(qū)別別。隨著中中國經(jīng)經(jīng)濟(jì)的的迅猛猛發(fā)展展以及及新能能源應(yīng)應(yīng)用的的推進(jìn)進(jìn)，對對電力力系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行行的安全性性、可可靠性性和經(jīng)濟(jì)性性以及對對電能的的質(zhì)量量的要求求越來來越高高。一些大大功率率負(fù)荷荷的投投入、、退出出，或或者系系統(tǒng)局局部故故障等等，都都會(huì)造造成系系統(tǒng)中中有功功功率率和無無功功功率的的大幅幅擾動(dòng)動(dòng)，從從而對對電網(wǎng)網(wǎng)的穩(wěn)穩(wěn)定性性和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性產(chǎn)生生影響響。同同時(shí)，，這些些擾動(dòng)動(dòng)引起起的電電磁暫暫態(tài)過過程產(chǎn)產(chǎn)生的的過電電流和和過電電壓又又往往往會(huì)危危害到到有關(guān)關(guān)電器器設(shè)備備的安安全。?？焖儆杏行У氐卣{(diào)節(jié)節(jié)電網(wǎng)網(wǎng)的無功功功率，使整整個(gè)電電網(wǎng)負(fù)負(fù)荷的的潮流流分配配更趨趨合理理，這這對電電網(wǎng)的的穩(wěn)定定、調(diào)調(diào)相、、調(diào)壓壓、限限制過過電壓壓等等等方面面都是是十分分重要要的。。另外，，現(xiàn)在在的直直流輸輸電工工程日日益發(fā)發(fā)展，，大功功率換換流裝裝置（（無論論整流流或逆逆變））都需需要系系統(tǒng)提提供大大量無無功功功率。。特別別是臨臨近的的交流流系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生生故障障時(shí)，，如果果不能能迅速速補(bǔ)償償大幅幅度波波動(dòng)的的無功功功率率，就就會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致系系統(tǒng)失失控或或瓦解解。在SVC出現(xiàn)前前，人人們除除了精精心設(shè)設(shè)計(jì)和和布局局整個(gè)個(gè)電網(wǎng)網(wǎng)外，，往往往采用用下面面幾種種經(jīng)典典的辦辦法或或設(shè)備備來調(diào)調(diào)節(jié)電電網(wǎng)的的無功功功率率。1）、、適適當(dāng)當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)勵(lì)勵(lì)磁磁，，以以調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)組組運(yùn)運(yùn)行行功功率率因因數(shù)數(shù)。。2）、、在在交交流流系系統(tǒng)統(tǒng)適適當(dāng)當(dāng)?shù)氐攸c(diǎn)點(diǎn)（（或或直直流流輸輸電電弱弱系系統(tǒng)統(tǒng)側(cè)側(cè)））裝裝設(shè)設(shè)同同步步調(diào)調(diào)相相機(jī)機(jī)。。3）、、使使用用帶帶抽抽頭頭或或有有載載開開關(guān)關(guān)的的變變壓壓器器，，通通過過調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電網(wǎng)網(wǎng)某某些些點(diǎn)點(diǎn)的的電電壓壓來來調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)潮潮流流。。4）、、采采用用串串聯(lián)聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償償電電容容器器來來改改善善受受端端電電壓壓，，提提高高電電網(wǎng)網(wǎng)極極限限傳傳輸輸能能力力并并增增強(qiáng)強(qiáng)系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。5）、、用用開開關(guān)關(guān)投投切切并并聯(lián)聯(lián)電電抗抗器器或或電電容容器器，，以以滿滿足足系系統(tǒng)統(tǒng)隨隨時(shí)時(shí)變變化化的的