考虑谐波因素的变电站电压无功自动控制研究

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1、声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《考虑谐波因素的变电站电压无功自动控制研究》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特另,JJJl以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：修孓保1司1日期：三。口舌、／·，了关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交

2、学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文：⑥同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：日期：醢堡刚坠!I：!：!s～，^^华北电力大学硕士学位论文1．1课题研究的意义第一章引言随着对供电质量和可靠性要求的提高，电压成为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，成为电力系统运行控制的基本任务。电力系统的运行电压水平取决于系统无功功率的平衡，维持电网正常运行下的无功功率平衡是改

3、善和提高电压质量的基本条件。对于联系电网和用户的变电站来说，其主要的任务是保证安全、经济、优质的向用户提供合格的电能，而且保证变电站用户端的电压接近额定值，对提高全网电压质量有着现实的重要意义。目前，全国很多110KV及以下变电站中都装设有载调压变压器和并联电容器组，通过合理的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。目前，通过调度中心实施电网的电压无功综合控制应该是达到上述目标的最佳手段。但由于电网中各厂站自动化的水平层次不齐，进行全局性的电压无功控制短时间内还难以顺利实施。当前以变电站为单位的就地调压和无功补偿方案以其原理简

4、单、实现可靠的优点得到广泛应用。在变电站中利用有载调压变压器和并联补偿电容器进行局部的电压和无功补偿的自动调节，以保证负荷侧母线电压在规定范围内及母线功率因数尽可能接近1，称为变电站电压无功综合控制(VQC)。VQC装置通过变电站内监控网络获得系统信息，包括相关节点的电压、电流、有功和无功以及相关断路器、隔离开关的位置信息，然后按照预定的控制原则做出调整决策。各级变电站的调压设备一般是有载调压变压器，无功补偿设备一般是电容器组或电抗器组(高抗或低抗)。通常情况下：通过调节变压器的分接头改变电压来达到提高电能质量的目的；通过投切电容器、电抗器等无功电源实现无功就地平衡来达到降低网络损

5、耗的目的。厂站端电压与无功的调整是比较频繁的，如果采用人工调节，不仅是因为控制的复杂性很难做到人工判断，而且也会因为运行水平的要求而大大增加运行人员的工作量，尤其是在无人值班的变电站就更加困难了，所以利用电压无功自动控制设备来实现电压和无功就地控制，在目前就是最好的方案了。由于电网电压取决于全系统的无功平衡而不是某一台无功补偿设备，这样就使得在某些系统工况下出现改善电压质量和提高功率因数相矛盾的情况，如电压在正华北电力大学硕士学位论文常范围内时，功率因数低，而投入电容器补偿之后，电压又偏离了正常范围。如果还按照传统的电压无功控制方式进行调节，很容易出现电容器组的投切振荡，降低电容器

6、开关和电容器的使用寿命，这是目前补偿装置的一个突出问题。近年来，由于电力电子装置的广泛应用使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。为了滤除谐波，常会装设由电容器和电抗器组成的滤波器。在工频频率下，这些电容器的容抗比系统的感抗大得多，不会产生谐振。但对谐波频率而言，系统感抗大大增加而容抗大大减小，就可能产生并联谐振或串联谐振。这种谐振会使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，常常使电容器和电抗器烧毁。在由谐波引起的事故中，这类事故占有很高的比例⋯。为了有效的避免谐波问题造成的电容器组损坏，本文提出了根据电容器

7、和电抗器的滤波能力，将谐波抑制功能加入VQC装置，把谐波含量作为VQC装置的启动判据之一。实验仿真计算结果也证明这种方法有效的完善了VQC装置的控制策略。1．2谐波和电压无功综合治理的技术背景1．2．1电压无功控制的研究现状及存在问题在地区性电网中，对电压和无功的自动控制，主要采用自动调节有载调压变压器的分接头位置和自动控制无功补偿设备(电容器，调相机等)的容量来实现。目前的控制方式主要有以下三种：1)集中控制在调度中心对各变电站的主变分接头位置和无功补偿设备进行统一