电压无功综合自动化控制装置

电力行业企业案例电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置一、电压降低升高的危害电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。电力系统运行电压水平取决于无功功率的平衡。

电压降低的危害：（1）灯泡：夜间Un高5-10%使损坏率达30%。（2）其它光源：Un下降10%，日光灯亮度约减少10%,寿命缩短10%，水银荧光灯亮度减少10～30%。Un下降20%，日光灯不能启动，水银灯启动频繁，影响寿命。（3）电动机：Un下降，转矩急剧减少，如：Un下降20%，转矩降至额定值的64%，电流增加20%－35%，温度升高12-15度，转矩减少，使转速降低，甚至停转，导致工厂产生废品甚至导致重大事故。（4）电热及冶炼设备：Un下降，使生产率下降，能耗显著上升，成本增高。电压、无功综合自动化控制装置二、无功功率的平衡和电压水平的关系

系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就会偏高额定值。无功电源：发电机（唯一的有功电源和无功电源）静电电容器（只能吸收容性无功）同步调相机静止无功补偿器静止的无功发生器无功补偿装置即吸收容性又吸收感性无功电压、无功综合自动化控制装置无功功率负荷及无功功率损耗：异步电动机(无功负荷)，变压器和输电线路（无功损耗）。无功功率平衡用公式表示：（电源无功之和-无功负荷之和-网络无功损耗之和=无功备用）当，表示无功功率平衡且有适量的备用，

则系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。电压、无功综合自动化控制装置

以简单的网络为例说明无功功率平衡与电压水平的关系。

隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去元件电阻，X是发电机与线路电抗之和，等值电路如图6-1(a)，假设发电机和负荷的有功功率为定值。图6-1无功功率和电压关的解释图EIVEVI（b)（a)电压、无功综合自动化控制装置

根据相量图6-1（b）可以确定发电机送到负荷节点的功率为当P为定值时，得

电压、无功综合自动化控制装置

当电势E为一定值时，Q同V的关系如图6-2曲线1所示，是一条向下开口的抛物线。负荷的主要成分是异步电动机，其无功功率电压特性如图曲线2所示。曲线1和曲线2的交点a确定了负荷节点的电压Va，或者说，系统在电压Va下，达到了无功功率的平衡。图6-2按无功功率平衡确定电压负荷的无功电压特性电源的无功电压特性电压、无功综合自动化控制装置当负荷增加，负荷的无功电压特性曲线为2′所示，此时电源的无功功率仍旧是曲线1，曲线1和曲线2′的交点a′就代表了新的无功功率平衡点，并由此决定了负荷点的电压为Va′。如果发电机有充足的无功备用，通过调节励磁电流，增大发电机的电势E，则发电机的无功特性曲线将上移到曲线1′的位置，从而使曲线1′和2′的交点c所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值Va。由此可见，系统的无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。因此，应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。电压、无功综合自动化控制装置三、电力系统调压的基本原理和主要手段

以下图所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依据的基本原理。为了调整用户端电压Vb可采取以下措施：（1）调节励磁电流以改变发电机端电压；（2）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布。电压、无功综合自动化控制装置电力系统调压的主要手段1、发电机调压（满足近处地方负荷的电压质量要求）

发电机电压偏高额定不超过±5%，能够以额定功率运行。短线路可通过改变发电机端电压来满足负荷点的电压质量要求。长线路从发电机到最远处负荷之间在最大负荷时总电压损耗达35%，最小负荷时为15%，此时发电机调压不能满足。2、改变变压器变比调压：降压/升压变压器分接头选择

不产生无功功率，但可以改变无功功率，如无功不足（↓）时，无法用此法提高全系统电压水平。电压、无功综合自动化控制装置3、无功功率补偿调压：静电电容器、同步调相机（产生无功功率，对无功充足但分布不合理无能为力）4、线路串联电容补偿调压

利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中QX/V分量减少，从而提高线路末端电压。电压、无功综合自动化控制装置四、变电站调压得主要手段—有载调压变压器和补偿电容器。有载调压变压器：改变变压器的变比，可起到调整电压，降低损耗的作用。但调压本身不产生无功功率，在整个系统无功不足的情况下不可能用这种方法来提高全系统的电压水平。补偿电容器：可产生无功功率，能弥补系统无功的不足，又可改变网络中的无功分布,但在系统无功充足但无功分布不合理而造成电压质量下降时却无能为力。电压、无功综合自动化控制装置为了提高电压合格率和降低损耗，目前各种电压等级的变电站中普遍采用了电压、无功综合控制器。电压无功综合控制装置就是利用有载调压变压器和并联电容器组，根据运行情况进行本站的电压和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定的范围之内及进线功率因素尽可能提高的一种装置。电压、无功综合自动化控制装置五、电压、无功综合自动控制策略1、电压、无功综合自动控制的原理图6.5单一辐射状网络系统示意图电压、无功综合自动化控制装置电压无功综合控制所要达到的目的：一是使负荷端电压与额定电压的偏差最小，即二是使系统的功率损耗最小。（无功功率平衡，损耗为零）。

要达到上述目的采用两种方法：(1)调整变压器的变比KT负荷↑—线路电压损失增加—负荷端电压UL↓—减少变比KT

—增大低压侧U1—负荷端电压UL↑。(2)无功功率补偿（改变补偿电容器组发出的无功功率）。电压、无功综合自动化控制装置2、变电站运行方式的识别多台有载调压变压器运行方式（运行、停运、并列、独立）。识别的方式有人工设置和自动识别。3、变电站运行状态的检测和识别变电站运行状态是指变电站各种电气量所处的状态（正常/越限）。控制的目标是保证主变压器二次侧电压在允许范围内，且尽可能提高进线的功率因素，故一般选择电压和进线处功率因数为状态变量。电压、无功综合自动化控制装置根据状态变量的大小，可将变电站运行状态划分为9个区域（九区图）。图6.6运行状态图

目标电压的确定：(1)根据预测的日负荷曲线；(2)建立负荷与目标电压的数学模型。

为了保证控制过程的稳定性，避免频繁调节，规定了一个控制死，当电压在和之间时，不进行调节。目标电压电压、无功综合自动化控制装置

O区是合格，不用调整1、简单越限情况（单参数越线）1区：U超过上限―调整变压器分接头使U降低cosф合格3区：U合格cosф低于下限―投入电容器5区：U低于下限―调整变压器分接头使U升高cosф合格7区：U合格cosф超过上限―切除电容器电压、无功综合自动化控制装置2、双参数越限情况2区：

U超过上限―调整变压器分接头使U降低cosф低于下限―投入电容器。

如果先投入电容器，U会更上升，因此先降压，后投入电容器。4区：

U低于下限―调整变压器分接头使U升高cosф低于下限―投入电容器

如果先调整变压器分接头升压，则无功会更加缺乏。因此先投入电容器，后升压。6区和8区类似。电压、无功综合自动化控制装置六、电压、无功综合自动控制方式控制方式有：集中控制方式、分散控制方式、关联分散控制方式。

集中控制方式：指调度中心对各个变电站的主变压器的分接头