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　　隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴(kuò)張，電力負(fù)荷增長(zhǎng)很快，電壓等級(jí)越來(lái)越高，電網(wǎng)、發(fā)電廠以及單機(jī)容量也越來(lái)越大，電網(wǎng)覆蓋的地理面積在不斷擴(kuò)大。但是，由于地理環(huán)境、燃料運(yùn)輸、水資源及經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模等諸多因素的影響，致使電源(發(fā)電廠)分布不均衡，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)良的電能質(zhì)量，就必須解決遠(yuǎn)距離輸電、電壓調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題。

　　電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行、線路損失、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無(wú)功電力是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素，電壓質(zhì)量與無(wú)功是密不可分的，可以說(shuō)，電壓?jiǎn)栴}本質(zhì)上就是無(wú)功問(wèn)題。解決好無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題，具有十分重要的意義摘自:工變電器。

　　目前，許多地方電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)依然采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，有載調(diào)壓變壓器、靜電電容器等只能手動(dòng)調(diào)節(jié)和投切,不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓調(diào)節(jié)或無(wú)功補(bǔ)償。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償以保證電力系統(tǒng)電壓的連續(xù)穩(wěn)定性，是本文研究和探討的主要方向。

　　1相關(guān)理論（關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的探討及其解決方案）

　　1.1無(wú)功功率平衡

　　欲維持電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，應(yīng)使電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率保持平衡，即系統(tǒng)中的無(wú)功電源可發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)大于或等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗。系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡關(guān)系式如下：

　　Qgc-Qld-Ql=Qr

　　式中Qgc——電源發(fā)出的無(wú)功功率之和;

　　Qld——無(wú)功負(fù)荷之和;

　　Ql——網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗之和;

　　Qr——系統(tǒng)可提供的備用無(wú)功功率。

　　Qr>0，表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡而且有適當(dāng)?shù)膫溆?Qr<0，表示系統(tǒng)中無(wú)功功率不足，此時(shí)，為保證系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平，就應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置摘自:工變電器。

　　Qgc包括全部發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率Qg和各種無(wú)功補(bǔ)償裝置提供的無(wú)功功率Qc，即

　　Qgc=Qg+Qc

　　1.1.1補(bǔ)償容量不足時(shí)的無(wú)功功率平衡

　　進(jìn)行系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的前提是保持系統(tǒng)的電壓水平正常，否則，系統(tǒng)的電壓質(zhì)量就得不到保證。在圖1所示的系統(tǒng)無(wú)功功率負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性曲線中，在正常情況下，系統(tǒng)無(wú)功功率電源所提供的無(wú)功功率Qgcn，由無(wú)功功率平衡的條件Qgcn-Qld-Ql=0決定的電壓為Un，設(shè)此電壓對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)正常的電壓水平。但假如系統(tǒng)無(wú)功功率電源提供的無(wú)功功率僅為Qgc(Qgc

　　1.1.2系統(tǒng)無(wú)功功率電源充足時(shí)的無(wú)功功率平衡

　　在正常情況下(系統(tǒng)電壓為額定電壓)，如圖2所示，系統(tǒng)無(wú)功電源Q同電壓U的關(guān)系為曲線1，負(fù)荷的無(wú)功電壓特性為曲線2，兩者的交點(diǎn)a確定了負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓Ua。

　　當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，如曲線2所示，如果系統(tǒng)的無(wú)功電源沒(méi)有相應(yīng)增加，電源的無(wú)功特性仍然是曲線1，這時(shí)曲線1和曲線2的交點(diǎn)a''就代表了新的無(wú)功功率平衡點(diǎn)，并由此決定了負(fù)荷點(diǎn)的電壓為Ua′，顯然Ua

　　1.2無(wú)功補(bǔ)償原則

　　國(guó)家《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，無(wú)功補(bǔ)償與電壓調(diào)節(jié)應(yīng)以下列原則進(jìn)行。

　　a.總體平衡與局部平衡相結(jié)合;

　　b.電力補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合;

　　c.分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合;

　　d.降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

　　無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)盡量分層(按電壓等級(jí))和分區(qū)(按地區(qū))補(bǔ)償，就地平衡，避免無(wú)功電力長(zhǎng)途輸送與越級(jí)傳輸。

　　2實(shí)行實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)（關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的探討及其解決方案）

　　為了實(shí)行實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償，優(yōu)化無(wú)功潮流分布，提出一種全網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化實(shí)時(shí)控制方法，以實(shí)現(xiàn)從離線處理轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)處理，提高全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓合格率，減少網(wǎng)損，取得較好的經(jīng)濟(jì)性。

　　2.1控制無(wú)功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則

　　以全網(wǎng)網(wǎng)損盡量小、各節(jié)點(diǎn)電壓合格為目標(biāo)，以調(diào)度中心為控制中心，以各變電站的有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)節(jié)與電容器投切為控制手段。

　　2.2控制流程

　　首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，送入電壓分析模塊和無(wú)功分析模塊進(jìn)行綜合分析，形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令，由調(diào)度中心、集控中心、配調(diào)中心控制系統(tǒng)執(zhí)行，循環(huán)往復(fù)。無(wú)功電壓實(shí)時(shí)控制流程見圖3。

　　2.3無(wú)功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化的控制原理

　　電力系統(tǒng)電壓無(wú)功限值區(qū)間的劃分(動(dòng)態(tài)9區(qū)圖)見圖4。根據(jù)該圖在各區(qū)內(nèi)，以*優(yōu)的控制順序和電壓無(wú)功設(shè)備組合使運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)入無(wú)功、電壓均滿足要求的第9區(qū)。

　　電壓控制按照逆調(diào)壓原則，當(dāng)電壓變化超出電壓曲線的允許偏差范圍(U上—U下)或超出無(wú)功功率允許偏差范圍(Q上—Q下)時(shí)，根據(jù)整定的偏移量發(fā)出電容器投切指令或變壓器分接頭調(diào)整指令，從而達(dá)到調(diào)整電壓和無(wú)功潮流的目的。

　　其中，U上、U下分別為電壓約束上、下限，Q上、Q下分別為無(wú)功約束上、下限，各區(qū)動(dòng)作方案如下。

　　1區(qū)：電壓超下限，無(wú)功超上限。設(shè)定電容器投入容量，并發(fā)出電容器投入指令，當(dāng)電容器全部投入后，電壓仍低于U下時(shí)，發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令。

　　2區(qū)：電壓合格，無(wú)功超上限。發(fā)出電容器投入指令，當(dāng)電容器全部投入后運(yùn)行點(diǎn)仍在該區(qū)，則維持運(yùn)行點(diǎn)。

　　3區(qū)：電壓超上限，無(wú)功超上限。發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令;當(dāng)有載調(diào)壓已處于下，再發(fā)出上上等變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令。

　　4區(qū)：電壓超上限，無(wú)功合格。動(dòng)作方案同3區(qū)。

　　5區(qū)：電壓超上限，無(wú)功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當(dāng)電容器全部切除后，電壓仍高于U上時(shí)，再發(fā)出變壓器分接頭降壓調(diào)節(jié)指令。

　　6區(qū)：電壓合格，無(wú)功超下限。發(fā)出電容器切除指令，當(dāng)電容器全部切除后，運(yùn)行點(diǎn)仍在該區(qū)，則維持該運(yùn)行點(diǎn)。

　　7區(qū)：電壓超下限，無(wú)功超下限。發(fā)出變壓器分接頭升壓調(diào)節(jié)指令，當(dāng)有載調(diào)壓已處于上，再發(fā)出電容器投入指令。

　　8區(qū)：電壓超下限，無(wú)功合格。動(dòng)作方案同7區(qū)。

　　9區(qū)：電壓、無(wú)功均合格。維持該運(yùn)行點(diǎn)，不發(fā)調(diào)整指令。

　　3應(yīng)用分析（關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的探討及其解決方案）

　　某區(qū)域電網(wǎng)接線示意圖見圖5。

　　以#6變電站為例，假設(shè)其運(yùn)行于1區(qū)，即10kV母線電壓低于其電壓曲線下限，同時(shí)變壓器高壓側(cè)所受無(wú)功功率潮流高于其整定上限，那么，控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，入電容器調(diào)節(jié)程序，計(jì)算確定應(yīng)投入的電容器容量，條件是電容器投入后，10kV側(cè)不得向35kV側(cè)反送無(wú)功或不得超出無(wú)功受電的整定下限。如果電容器全部投入后，仍然不能滿足要求，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入變壓器分接頭計(jì)算程序，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，發(fā)出變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令，強(qiáng)行提高低壓側(cè)母線電壓，使其達(dá)到或高于電壓曲線下限，但此時(shí)變電站無(wú)功負(fù)荷潮流不一定滿足整定要求，可以根據(jù)對(duì)負(fù)荷的預(yù)測(cè)，增加電容器的裝設(shè)容量。

若運(yùn)行于2區(qū)，即10kV母線電壓達(dá)到或高于其電壓曲線下限，同時(shí)變壓器高壓側(cè)所受無(wú)功功率潮流高于其整定上限，則控制系統(tǒng)只進(jìn)入電容器調(diào)節(jié)程序，發(fā)出電容器投入指令，補(bǔ)償無(wú)功，減小變電站無(wú)功受電。若電容器全部投入后，仍不能使無(wú)功潮流滿足要求，由于電壓在合格范圍內(nèi)，控制程序不再進(jìn)入變壓器分接頭調(diào)節(jié)程序，使其維持在該運(yùn)行狀態(tài)下。對(duì)于電容器裝設(shè)容量不足的問(wèn)題，也可以通過(guò)增加電容器的裝設(shè)容量來(lái)滿足需要。

　　在3區(qū)運(yùn)行時(shí)，由于電壓超過(guò)上限，但無(wú)功受電也較多，超過(guò)上限，這主要由變壓器變比不合適引起，控制系統(tǒng)會(huì)以此條件做出判斷。首先發(fā)出變壓器分接頭調(diào)節(jié)指令進(jìn)行降壓，若分接檔位調(diào)至下，電壓仍超過(guò)上限，此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)上上等變壓器(4)分接頭降低電壓。不切除電容器是因?yàn)榍谐?，無(wú)功受電會(huì)進(jìn)一步加大，不符合網(wǎng)損盡量小的原則。此外，可采取調(diào)整負(fù)荷結(jié)構(gòu)，平衡無(wú)功負(fù)荷的措施，不使其過(guò)于集中。

　　在4區(qū)運(yùn)行時(shí)，**步與3區(qū)調(diào)整原則一致，**步控制系統(tǒng)在保證無(wú)功合格的條件下，切除部分電容器，減少其對(duì)電壓的抬升作用。

　　5～8區(qū)與1～4區(qū)相對(duì)應(yīng)，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相反的調(diào)節(jié)指令，不再敘述。

　　4運(yùn)行效果（關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的探討及其解決方案）

　　4.1降低線損

　　應(yīng)用前后3個(gè)月的網(wǎng)損統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比較如表1所示。應(yīng)用實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償與電壓控制系統(tǒng)后，1～3月的節(jié)電量分別為300、349、420MW·h，降損節(jié)電效果明顯。

　　4.2提高了電壓合格率

　　系統(tǒng)應(yīng)用前后的電壓合格率比較見表2?？梢钥闯?，各點(diǎn)電壓合格率均得到了提高。

　　4.3改善了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

　　由于實(shí)施全網(wǎng)實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)，變電所電容器平均每天投切次數(shù)由以前的3次增加到9次，主變分接頭開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)由以前的10次/(臺(tái)·d)，降低到現(xiàn)在的5次/(臺(tái)·d);同時(shí)，高壓側(cè)功率因數(shù)由0.89提高到96。

　　5結(jié)論（關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題的探討及其解決方案）

　　按照上述方案實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)，使無(wú)功功率得到了自動(dòng)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)從離線處理到實(shí)時(shí)處理,從就地平衡到全網(wǎng)平衡,從單獨(dú)控制到集中控制，避免了人工監(jiān)視、手動(dòng)投切的各種弊端，如響應(yīng)慢、誤操作、工作量大等，電壓水平的合格性和穩(wěn)定性得到了顯著提高，整個(gè)電網(wǎng)的網(wǎng)損降到了盡量低的程度。運(yùn)行實(shí)例表明，該系統(tǒng)方案在電力系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景.