智能变电站中无功优化探究和应用

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1、智能变电站中无功优化探究和应用　　摘要：智能变电站作为未来变电站发展的方向，研究智能变电站的无功优化具有重要意义。本文研究了智能变电站的关键技术及其特点，分析了智能变电站无功优化的要求，提出了智能变电站无功优化框架。对现有变电站无功补偿技术方法进行研究，指出只有采用FACTS技术进行无功补偿才能达到智能变电站的技术要求。最后通过仿真实验验证了FACTS无功补偿装置（SVG）的优秀性能，更加坚信应用FACTS技术是未来智能变电站无功优化发展的必然趋势。关键词：智能变电站；无功优化；柔性交流输电技术（F

2、ACTS）；静止无功补偿；仿真1引言智能变电站作为坚强智能电网建设中实现能源转换及控制的关键平台之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现分布式电源等新能源接入电网的重要支撑。智能变电站是连接电力生产及使用过程六大环节的关键，在技术和功能上能更好地满足智能电网信息化、自动化、互动化的要求。长期以来国内的变电站建设有常规变电站和数字化变电站两大模式[1]。随着风电、光伏等分布式新能源陆续接入系统，对系统安全性和稳定性的要求更高，对作为智能电网支撑节点的变电站也提出了新的要求。9电压质量对于保证电力系统安

3、全稳定运行、提高产品质量、保护系统用电设备安全有着重要的影响。电力系统中电压的波动与无功有很大的关系，因此保证无功的平衡是保证电压质量稳定的基本条件。在长期的变电站运行中，利用有载调压变压器和并联电容器组进行电压调整和无功优化也暴露出一些不足，比如：变压器分接头和电容器开关的频繁操作，无功容量调整的非连续性不能准确满足系统无功需要量。因此在新型变电站无功优化中有必要研究一下适用于智能变电站要求的无功优化技术。智能变电站具有可靠性高，交互性强[2]，集成度高，低碳环保的特点。智能变电站从上到下可以分为

4、站控层、间隔层和过程层三层[3]。智能变电站作为智能电网的重要节点，需要在数据信息上为电网运行提供支撑。因此有必要在智能变电站内建立基于IEC61850标准的一体化信息平台，应用分层分布式结构，简化和统一的数据源，形成系统内独一无二的基础数据信息，数据信息的交互共享以统一标准的方式进行，从而为系统提供稳定可靠的信息支撑。信息一体化平台的数据库基于标准化建模，采用跨平台、通信驱动管理等新技术，构建集保护测控、状态监测、故障录波、网络通信、计量、直流辅助系统、环境监测、视频、安防、环境参量等数据于一体的

5、变电站全景数据平台，分为实时子系统和非实时子系统，如图19所示。2智能变电站的无功优化2.1变电站无功优化原理变电站无功优化是指以调节变压器分接头和无功补偿设备为手段[4]，从而维持母线的电压和无功功率在正常运行允许的范围内。以图2所示的简化变电站等值电路为例说明如下：为系统电压，、分别为变电站主变的高低压侧电压，为负荷的电压，PL、QL分别为负荷的有功功率和无功功率，K为变压器变比，QC为补偿的无功功率，RS、XS、RL、XL分别为线路的阻抗参数，RT、XT为变压器的阻抗参数。在没有补偿无功时（1

6、）将代入式（1）得到（2）略去与垂直的分量后得到：（3）可见，为了使负荷端电压UL与额定值ULN的偏差为最小，必须随着负荷PL+jQL的变化调节UT2，以减小线路上的电压降落，有以下两种方法[69][70]：1）调节有载变压器的变比9由于为可控变量，当负荷变大时，降低K以提高UT2，从而提高UL来减小线路的电压降落，反之亦然。2）进行无功补偿即改变电容器组的数目使用和上面一样的分析方法，略去垂直分量、并且未投入QC时的主变低压侧电压为：（4）当投入容量为QC的电容后，有（5）比较以上两式可见改变QC

7、可以影响系统中各点的电压值和无功的分布，当负荷增大时，通过减小系统至站内高压侧的电压降ΔUS也能增大UT2以抵消ΔUL的增长。投入QC后网损为：（6）从上式（6）可以看出网损与低压侧无功的平方即Q’=（Q2-QC）2具有很大的关系。在输送功率确定的情况下，网损随Q’的减小而减小。在理论上，当Q’=0时网损最小。因此，提高功率因数是降低简单辐射形网络网损的有效措施。9从上面的分析中得出以下结论：1）调节变压器分接头可改变低压侧母线电压，但对无功分配和网损基本没有影响。必须明确的是只有在上一级电网电压正

8、常并且地区无功功率充足的情况下，调节变压器分接头才能实现电压随负荷变化情况进行相应的变化，以达到保持良好电压水平的目标[5]。若不能同时满足以上两个条件，采用调节变压器分接头进行电压调节的方式有可能对系统的安全稳定运行带来不利的影响，在极端情况下甚至出现电压崩溃，因此变压器档位调节采取了安全上下限的要求。2）投切补偿电容器一方面可以提高母线电压，另一方面还可以改变无功分配，改善功率因数和降低网损。　　2.2智能变电站的无功优化研究2.2.1智能电网对无功补偿的要求智能