动态无功电压优化控制探究.doc

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1、动态无功电压优化控制探究【摘要】本文在分析电力系统无功优化现状的基础上，依据电压优化控制的基本原则，阐述了以动态无功优化为目标约束的控制模型策略。【关键词】无功电压；优化；控制策略1.引言随着社会的发展与经济的腾飞，促进了我国电力事业的发展，同时客户对电能质量的要求也日益提高。采取有效手段降低网损、改善系统电压水平，提高电压稳定性和可靠性已经成为直接关系电力企业自身经济效益的课题。另一方面，电力系统规模的不断扩大、复杂程度也不断提高，电压失稳造成经济损失及社会影响有扩大的趋势，电压无功优化控制问题更加突出。因此，研究电压无功优化问题具有十分重要的意义。2.电力系统无功优化2.1无功优化

2、控制的内容电力系统电压无功优化是指在保证满足各种运行约束的同时，用尽量少的无功投入最大限度地改善电压质量、降低网损。电力系统电压无功优化控制主要是通过调整发电机的端电压、变压器分接头位置和无功补偿设备等手段来实现的。2.2无功优化控制的特点电力系统无功电压优化问题有如下特点：①离散性；②非线性；③大规模；④收敛性依赖于初值。2.3电力系统无功平衡与电压的关系一台隐极发电机经过一段线路向负荷供电，当有功功率一定时，发电机送到负荷的无功功率为：(1)当电势E为定值时，Q与V的关系如图1中的曲线1所示，负荷的无功电压特性如曲线2所示。两条曲线的交点a(图上标的位置不符)确定了负荷的运行电压V

3、a。当负荷增加时，其无功电压特性如曲线2,所示。若系统无功电源没有增加，则其特性依然为曲线1,则1与2，的交点为新的运行点，Va'为负荷的电压，可见由于无功功率的缺乏，导致负荷的运行电压下降。若系统无功功率备用充足，发电机电势E增加，无功特性为曲线1',则有可能满足负荷的无功增加，从而保证了负荷的电压水平。由此可见，系统的无功电源充足时，能满足较高电压水平下的无功平衡要求，系统就有较高的运行电压水平；反之，当系统无功功率电源不足时，运行电压水平就会偏低。2.4无功补偿与功率因数的关系无功电源是保证电力系统电能质量、降低网损及安全运行所不可缺少的部分，对网络降损节能有着极为重要的意义。线

4、路电压损失的计算公式为：(2)式中：P、Q——线路传送的有、无功功率；R、X——线路的电阻和电抗：UQ——额定电压。当线路加装补偿电容后，其电压损失减少值为：(3)电压损失率的减少值为：(4)可见，无功补偿对电压损失和电压损失率的影响。当系统中增加补偿容量时，电压损失减少值△a和电压损失率减少值△a%与补偿容量Qc成正比。无功补偿经济当量：线路补偿前的有功功率损耗为：(5)加装补偿容量Qc之后，有功功率损耗为:(6)有功网损的减小值：无功经济当量的意义是线路投入单位补偿容量时，有功网损的减小值，即：(8)式中：PQ单位无功功率通过线路时，由线路电阻R所引起的损耗(kW)；Qc单位无功功

5、率通过线路时，由线路电抗X引起的损耗(kW)；无功功率的相对降低值，称为补偿度从式(8)不难看出：(1)当补偿度很低时，(9)(2)当补偿容量很大时，(10)(1)因此，补偿容量越大，其对减小有功功率损耗的作用变小，这就说明：并非补偿容量越大越经济，补偿容量到底投入多少，功率因数到底提高到什么程度最有利，则需通过技术经济比较来确定。3•无功优化的数学模型无功优化从改善电压质量和降低网络功率损耗考虑，应该尽量避免通过线路和变压器等电气元件在电网中大量传送无功功率。因此，无功功率平衡应该分地区分电压等级进行，即解决在不同的运行方式下，调整设备的控制状态，优化系统中的无功分布，实现全系统的最

6、优运行。建立无功优化的数学模型应包含以下三个方面的内容。1.1目标函数无功电压优化控制是指在满足系统各种运行约束的条件下，通过优化计算确定发电机的机端电压、有载调压变压器的分接头档位和无功补偿设备投入量等，以实现有功网损最小和节点电压的优化。无功电压优化的数学模型如下：F=minf(11)3.2节点功率方程约束(1)节点有功功率约束：(12)(2)节点无功功率约束(13)3.3变量约束(1)状态变量约束：VDiminWVDiWVDimax,i^ND(14)QGjminWQGjWQGjmax,j£NG(15)qBlminWqBlWqBlmax,1GNB(16)(2)控制变量约束：VGim

7、inWVGiWVGimax,i^NG(17)QRjminWQRjWQRjmax,jeNR(18)QCkmin^QCk^QCkmax,KGNC(19)TlminWTlWTlmax,1GNT(20)上述各式中，PGi、PDi、Vi分别表示节点i有功出力、有功负荷和节点电压；QCi、QDi、QRi、QCi分别表示节点i无功出力、无功负荷、感性无功补偿容量、容性无功补偿容量；Gij、Bij、0ij分别表示节点i和j之间的电导、电纳和节点电压相角差；N、