地区供电系统动态无功优化研究

《地区供电系统动态无功优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第一章绪论1．1电力系统无功优化的背景及意义电能是当今世界重要的能源之一，对经济发展和社会进步起着重要的作用。电网的安全稳定和经济运行关系到社会生活的各个方面。随着电力工业向“大系统、大容量、特高压、远距离”发展，电力网络规模不断扩大、结构日趋复杂，人们也越来越重视电力系统的经济性、稳定性、安全性问题。电能质量的重要指标是电源电压的幅值大小、频率和波形，其中电压幅值是否在限定范围内对电力系统安全稳定运行、保证工业、农业、服务业的安全有序运转都有直接影响。电压幅值越限不但会损坏电气设备，还可能会降低整个电力系统稳定裕度，甚至引起电力系统解列崩溃，造成大面积停电

2、。目前知道的由于系统无功功率匮乏导致电压大幅跌落造成大面积停电的重大事故有1977年的纽约大停电和1987年的东京大停电。因此，保证电力系统有充足的无功功率、电压幅值在限定的范围内是电力系统设计和运行的重要任务之一。在交流电能的输送和使用过程中，用于电路内电场和磁场转换的那部分电能称为无功功率，而用于转变成动能、光能、热能等那部分电能称为有功功率。在电力系统中，电压幅值与无功功率相关，无功匮乏时会导致电压幅值跌落，频率与有功功率相关，频率的下降主要由有功功率不足引起的。电力系统无功优化对改善电压质量，降低电力网络有功功率损耗，增强电力系统安全性、稳定性，促进电力部门

3、节约有序发展具有十分重要的理论意义和现实意义。uej?堡摧垡掣。———————o～V———二L———■芦图1．1简单输电线路以图1．1所示，一条简单的输电线路，假设在超高压电力网络中，线路电阻R远小于线路电抗X，则：一U，Uisin臼P=—』J—一XQ：—v,u,cos—e-v；。U,-V,uiX。肿：譬尺Uj(1·2)(1-3)万方数据东南大学硕士学位论文系统在正常运行时输电线路两端的电压相位角差口比较小，可以近似认为cos0=l。从公式1．2可以看出，线路两端电压幅值差以及，端电压幅值大小会影响线路传送的无功功率，从无功功率的流向来看，要使Q大于零，那必须保证M

4、大于U，也就是说两端电压幅值的大小决定了无功功率的流动的方向。由此可以看出，节点电压会影响无功潮流分布，同理无功功率流动会降低沿线电压幅值。无功功率在线路中流动不仅会产生电压降落，而且会增加线路有功功率损耗。由有功网损公式(1．3)n--J"以看出，无功功率和有功功率在输电线路上流动会引起线路有功功率损耗，如果给定或者知道有功功率的大小，那么输送的无功功率的大小就决定了线路有功功率损耗值。所以，为降低系统损耗，我们在电力调度时有必要优化网络中的无功流动。1。2无功优化调度的基本概念电力系统无功优化调度(OptimalReactivePowerDispatch，ORP

5、D)，一般是指在满足电网的安全运行约束(包括电压幅值约束、有功无功出力约束、线路容量约束等等)且系统中无功源较为充足的情况下，通过改变有载调压变压器分接头档位、电容器组无功出力和调节发电机机端电压等措施，使系统无功潮流达到最优分布。电力系统无功优化对改善电压质量，降低电力网络有功功率损耗，提高电力系统稳定性，增加电力部门经济效益有十分重要的意义。无功控制设备的调节能力和特点差异很大，常见的有：有载调压变压器、发电机和投切电容器组。其中变压器变比和电容器组无功出力是离散调节而发电机端电压是连续调节，我们需要把它们协调配合共同实施电力系统无功优化。下面简单介绍一下它们各

6、自的特点：1、有载调压变压器分接头：通过控制有载调压变压器的分接头来改变变比，可以优化无功潮流分布，减小系统有功功率损耗。调节变压器变比实现降低网损值的前提是系统中无功功率源充裕，否则出现上级电压下降引起系统电压崩溃。另外，当负荷需求大于最大有功输出时，负荷电压较低，如果试图通过调整有载变压器的分接头从而增加变比k，使得较低的负荷电压回到指定范围内的控制，将使得本来很低的负荷电压进一步降低，这种控制也将导致系统不稳定。2、发电机无功调节：发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。发电机端电压由励磁调节器控制，随着有功输出的变化，改变调节器的整定值可以维持机端

7、电压。一般假设发电机无功输出调节不需要成本，不受调节控制次数限制可进行连续调节，并且发电机调节具有快速响应等优点。3、投切电容器组：在电力网络关键的母线接入可投切电容器组，在关键母万方数据第一章绪论线无功缺额的情况下，可以迅速投入无功来支撑网络电压，防止电压跌落至允许值以下，同时实现无功就地补偿，减小无功在网络中的流动，降低网络有功功率损耗，提高经济效益。投切电容器组相对当前的SVC、STATCOM等静止无功补偿器【l】而言可靠性更高。一般在负荷高峰时整个系统缺乏无功功率，此时投入电容器可以迅速实现就地补偿，减少网络中无功功率的流动，抬高加压水平；而在负荷低谷时