关于实时无功补偿问题的探讨及其解决方案

1 / 7 关于实时无功补偿问题的探讨及其解决方案 ADiscussiononReal-timeReactivePowerCompensationAbstract ：Accordingtotheprinciplesofreactivepowerbalanceandcompensation,theprincipleandprocedu Keywords ： reactivepoweer ； voltage ； ；analysis； r eal-timeco mpensation 0 引言 随着我 国国电力工业的迅猛壮大 ，电网逐步 扩张，电力 负负荷增长很快，电压等 级级越来越高，电网、发 电电厂以及单机容量也越 来来越大，电网覆盖的地 理理面积在不断扩大。但 是是，由于地理环境、燃 料料运输、水资源及经济 发发展规模等诸多因素的 影影响，致使电源分布不 均均衡，要保证系统的稳 定定和优良的电能质量， 就就必须解决远距离输电 、电压调节及无功补偿 等等问题。 电压是电能 质质量的重要指标之一， 电电压质量对电网稳定及 电电力设备安全运行、线 路路损失、工农业安全生 产产、产品质量、用电单 耗耗和人民生活用电都有 直直接影响。无功电力是 影影响电压质量的一个重 要要因素，电压质量 与无 功功是密不可分的，可以 说说，电压问题本质上就 是是无功问题。解决好无 功功补2 / 7 偿问题，具有十分 重重要的意义。 目前， 许许多地方电力系统的无 功功补偿和电压调节依然 采采用传统的调节方式， 有有载调压变压器、静电 电电容器等只能手动调节 和和投切 ,不能实现实时 电电压调节或无功补偿。 因因此，实现实时无功补 偿偿以保证电力系统电压 的的连续稳定性，是本文 研研究和探讨的主要方向 。 1 相关理论 无 功功功率平衡 欲维持电 力力系统电压的稳定性， 应应使电力系统中的无功 功功率保持平衡，即系统 中中的无功电源可发出的 无无功功率应大于或等于 负负荷所需的无功功率和 网网络中的无功损耗。系 统统中无功功率的平衡关 系系式如下： Qgc- Qld-Ql=Qr 式中 Qgc 电 源源发出的无功功率之和 ; Qld 无 功功负荷之和 ; Ql 网络中的无功损耗之 和和 ; Qr 系统 可可提供的备用无功功率 。 Qr0，表示系 统统中无功功率可以平衡 而而且有适当的备用； Qr 系统无功功率电源 充充足时的无功功率平衡 在正常情况下，如 图图 2 所示，系统无功电 源源 Q 同电压 U的关系为 曲曲线 1，负荷的无功电 压压特性为曲线 2，两者 的的交3 / 7 点 a 确定了负荷节 点点的电 压 Ua。 600 )=600 bor der=0 当负 荷荷增加时，如曲线 2 所 示示，如果系统的无功电 源源没有相应增加，电源 的的无功特性仍然是曲线 1 ，这时曲线 1 和曲线 2 的交点 a就代表了 新新的无功功率平衡点， 并并由此决定了负荷点的 电电压为 Ua ，显然 Uaa 无功补偿与电压 优优化的控制原理 电 力力系统电压无功限值区 间间的划分见图 4。根据 该该图在各区内，以最优 的的控制顺序和电压无功 设设备组合使运行点进入 无无功、电压均满足要求 的的第 9区。 600)= 600 bordeer=0 电压控制 按按照逆调压原 则，当电 压压变化超出电压曲线的 允允许偏差范围或超出无 功功功率允许偏差范围时 ，根据整定的偏移量发 出出电容器投切指令或变 压压器分接头调整指令， 从从而达到调整电压和无 功功潮流的目的。 其中 ， U上、 U 下分别为电 压压约束上、下限， Q 上 、 Q 下分别为无功约束 上上、下限，各区动作方 案案如下。 1 区：电压 超超下限，无功超上限。 设设定电容器投入容量， 并并发出电容器投入指令 ，当电容器全部投入后 ，电压仍低于U 下时， 发发出变压器分接头升压 调调节指令。 2 区：电 压压合格，无功超上限。 发发出电容器投入指令， 当当电容器全部投入后 运 行行点仍在该区，则维持 运运行点。 4 / 7   ;3区：电压超上限 ，无功超上限。发出变 压压器分接头降压调节指 令令；当有载调压已处于 下下限时，再发出上一级 变变压器分接头调节指令 。 4 区：电压超上限 ，无功合格。动作方案 同同 3 区。 5 区：电压 超超上限，无功超下限。 发发出电容器切除指令， 当当电容器全部切除后， 电电压仍高于 U 上时，再 发发出变压器分接头降压 调调节指令。 6 区：电 压压合格，无功超下限。 发发出电容器切除指令， 当当电容器全部切除后， 运运行点仍在该区，则维 持持该运行点。 7 区： 电电压超下限，无功超下 限限。发出变压器分接头 升升压调节指令，当有载 调调压已处于上限时，再 发发出电容器投入指令。 8 区：电压超下限， 无无功合格。动作方案同 7 区。 9 区：电压、 无无功均合格。维持该运 行行点，不发调整指令。 3 应用分析 某区域 电电网接线示意图见图 5。 600)=600 border=00 5 / 7 以 #6 变电站为 例例，假设其运行于 1 区 ，即 10kV 母线电压 低低于其电压曲线下限， 同同时变压器高压侧所受 无无功功率潮流高于其整 定定上限，那么，控制系 统统会根据采集到的实时 数数据，先进入电容器调 节节程序，计算确定应投 入入的电 容器容量，条件 是是电容器投入后， 10kkV 侧不得向 35kV 侧侧反送无功或不得超出 无无功受电的整定下限。 如如果电容器全部投入后 ，仍然不能满足要求， 系系统会进入变压器分接 头头计算程序，并根据计 算算结果，发出变压器分 接接头调节指令，强行提 高高低压侧母线电压，使 其其达到或高于电压曲线 下下限，但此时变电站无 功功负荷潮流不一定满足 整整定要求，可以根 据对 负负荷的预测，增加电容 器器的装设容量。 若运 行行于 2 区，即 10kV 母母线电压达到或高于其 电电压曲线下限，同时变 压压器高压侧所受无功功 率率潮流高于其整定上限 ，则控制系统 只进入电 容容器调节程序，发出电 容容器投入指令，补偿无 功功，减小变电站无功受 电电。若电容器全部投入 后后，仍不能使无功潮流 满满足要求，由于电压在 合合格范围内，控制程序 不不再进入变压器分接头 调调节程序，使其维持在 该该运行状态下。对于电 容容器装设容量不足的问 题题，也可以通过增加电 容容器的装设容量来满足 需需要。 在 3 区运行时 ，由于电压超过上限， 但但无功受电也较多，超 过过上限，这主要由变压 器器变比不合适引起，控 制制系统会以此条件做出 判判断。首先发出变压器 分分接头调节指令进行降 压6 / 7 压，若分接档位调至下 限限时，电压仍超过上 限 ，此时应调节上一级变 压压器分接头降低电压。 不不切除电容器是因为切 除除后，无功受电会进一 步步加大，不符合网损尽 量量小的原则。此外，可 采采取调整负荷结构，平 衡衡无功负荷的措施，不 使使其过于集中。 在 4 区区运行时，第一步与 3 区区调整原则一致，第二 步步控制系统在保证无功 合合格的条件下，切除部 分分电容器，减少其对电 压压的抬升作用。 5 8 区与 1 4 区相对应 ，控制系统会发出相反 的的调节指令，不再叙述 。 4 运行效果 降 低低线损 应用前后 3个 月月的网损统计数据比较 如如表 1所示。应用实时 无无功补偿与电压控制系 统统 后， 1 3 月的节电 量量分别为300、 349 、 420MWh ， 降降损节电效果明显。 600)=600 border=0 提高了电压合格率 系 统统应用前后的电压合格 率率比较见表 2。可以看 出出，各点电压合格率均 得得到了提高。 600 )=600 bor der=0 改善 了了设备运行状态 7 / 7 由于 实实施全网实时无功补偿 和和电压调节，变电所电 容容器平均每天投切次数 由由以前的 3次增加到 9 次次，主变分接头开关调 节节次数由以前的 10 次 / ，降低到现在的 5 次 / ；同时，高压侧功率 因因数由提高到。 5 结结论 按 照上述方案实 施施无功补偿和电压