浅谈变电站电压、无功综合控制

邵得心　白燕青

中图分类号:TM76文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)06-086-01

摘要:计改革开放以来,随着我国国民经济的快速增长,电力系统也获得了前所未有的发展。传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。因此变电站综合自动化技术在电力行业引起了越来越多的重视,电压、无功综合控制也是变电站综合自动化的一个重要研究方向。本文以电力系统调压措施、调压措施合理选用及控制方法、微机电压、无功综合控制装置等方面进行分析讨论。

关键词:变电站;电压;无功;综合控制装置

改革开放以来,随着我国国民经济的快速增长,电力系统也获得了前所未有的发展。传统的变电站已经远远不能满足现代电力系统管理模式的需求。因此变电站综合自动化技术在电力行业引起了越来越多的重视,并逐渐得到了广泛的应用。现就以变电站综合自动化电压、无功控制子系统进行讨论分析。变电站综合自动化系统,必须具备保证安全、可靠供电和提高电能质量的自动控制功能。电压和频率是衡量电能质量的重要指标。因此,电压、无功综合控制也是变电站综合自动化的一个重要研究方向。

一、电力系统调压的措施

1.利用发电机调压

发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整,这是一种经济,简单的调压方式。在负荷增大时,电网的电压损耗增加,用户端电压降低,这时增加发电机励磁电流,提高发电机的端电压;在负荷减小时,电力网的电压损耗减少,用户端电压升高,这时减少发电机励磁电流,降低发电机的端电压。按规定,发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的-5%~+5%以内。

2.改变变压器变比调压

改变变压器的变比可以升高或降低变压器次级绕组的电压。为了实现调压,在变压器的高压绕组上设有若干分接头以供选择。变压器的低压绕组不设分接头。变压器选择不同的分接头时,原、副方绕组的匝数比不同,从而使变压器变比不同。因此,合理地选择变压器分接头,可以调整电压。

3.利用无功功率补偿调压

改变变压器分接头调压虽然是一种简单而经济的调压手段,但改变分接头位置不能增减无功功率。当整个系统无功功率不足引起电压下降时,要从根本改变系统电压水平问题,就必须增设新的无功电源。无功功率补偿调压就是通过在负荷侧安装同步调相机、并联电容器或静止补偿器,以减少通过网络传输的无功功率,降低网络的电压损耗而达到调压的目的。

4.改变输电线路的参数调压

从电压损耗的计算公式可知改变网络元件的电阻R和电抗X都可以改变电压损耗,从而达到调压的目的。变压器的电阻和电抗已经由变压器的结构固定,不宜改变。一般考虑改变输电线路的电阻和电抗参数以满足调压要求。但减少输电线路的电阻意味着增加导线截面。多消耗有色金属。所以一般不采用此方法。

二、调压措施合理选用及控制

实际电网中的调压问题,不可能只利用单一的措施解决。而是根据实际情况将可能选用的措施进行技术经济比较确定合理的综合调压方案。一般情况对上述调压措施合理选用可概括如下:

发电机调压简单、经济,应优先考虑。在电力系统中电源无功充裕时,有载条件下改变变压器变比调压其效果明显,实为有效调压措施,应按《电力系统电压和无功电力技术导则》规定尽可能选用。并联补偿无功设备则需要增加设备投资费用高,但这类措施往往针对无功平衡所需,且还能降低网损,特别适用于电压波动频繁、负荷功率因数低的场合,所以也是常用的调压措施。实际电力系统的调压,是将可行的措施按技术经济最优原则,进行合理组合,分散调整。

全国很多110kV及以下的供配电变电站中都装设有载调压变压器和并联电容器组,通过合理地调节变压器的分接头和投切电容器组,就能够在很大程度上改善变电站的电压质量,实现无功潮流合理平衡。在变电站自动化系统中加入电压无功综合控制功能,已经成为一个现实的问题。传统的控制方式是,运行人员根据调度部门下达的电压无功控制计划和实际运行情况,由运行人员手工操作进行调整的,这不仅增加运行人员的劳动强度,而且难以达到最优的控制效果。随着无人值班变电站的建设和计算机技术在变电站综合控制系统中的应用,为了提高电压合格率和降低能耗,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装置,就是在变电站中利用有载调压变压器和并联电容器组,根据运行实际情况自动进行本站的无功和电压调整,以保证负荷侧母线电压在规定范围内及进线功率因数尽可能高的一种装置。这种装置一般以计算机核心,具有体积小功能强、灵活可靠等优点,同时具有通信、打印等功能,便于实现网的无功优化。

三、微机电压、无功综合控制装置

1.微机电压、无功综合控制的选择

随着社会的发展和进步,市场上的电压、无功控制装置种类很多,用户应根据变电站的实际情况及要求合理地选择,选择装置时应注意它的基本性能,比如:性能稳定、抗干扰性能好、运行可靠性;软件、硬件是否有保护措施,能自检、自诊断;操作简单、使用维护方便;有闭锁装置;失压后电源恢复时能自动启动运行。

2.电压、无功综合控制装置举例

目前,国内许多公司、厂家和科研院所已推出了电压无功综合控制装置。这些装置大多采用九区图来进行运行状态的划分和控制策略的确定。本文以MVR-Ⅲ型微机电压、无功综合控制系统进行简单介绍。

MVR-Ⅲ型微机电压、无功综合控制系统,可应用于35kV～500kV各种电压等级的变电站,可分别控制1～3台两绕组或3绕组的主变和1～3×4组无功补偿电容器或电抗器组。应用该系统,可使受控变电站的电压合格率提高至100%,同时使无功补偿合理,可降低网损,节约电能。MVR系列产品控制规律先进合理,并具有完善的闭锁措施,确保受控变电站和受控设备的安全。现已在国内近百个变电站投入运行。

装置主机采用工业控制工作站,升级、扩展方便;具有谐波监视、谐波越限报警和控制功能,可分析1,2,3,5…19次谐波,满足部颁对谐波监视的要求;电压测量精度≤±0.5%;电流测量精度≤±2%;无功测量精度≤±2%;具有80列打印机,具有6种打印功能;具有电压合格率计算,统计功能;具有故障诊断和故障记忆功能。

MVR-III型微机电压无功综合控制系统(简称?MVR-III)可用于35kv～500kv电压等级的枢纽变电站,可同时分别控制三台及以下有载调压变压器(两绕组或三绕组)的分接头位置和1～12组无功补偿电容器的投切。不论变电站采用何种接线方式和运行方式,MVR-III均能自动判断,并正确执行控制命令。

MVR-III把调压和无功补偿综合考虑,进行控制,使调压效果更好。其控制规律先进、合理,做到:在保证电压质量的前提下,使变电站高压供电网络的线路损耗尽量减少,有利于节能。

参考文献:

[1] 路文梅.变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社,2004

[2] 李斌.电力系统自动装置.北京.高等教育出版社,2007

[3] 华智明.电力系统.重庆.重庆大学出版社,2005