电力网无功功率自动控制系统与电压作用

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1、电力网无功功率自动控制系统与电压作用　　【摘要】随着电网结构和电力系统运行条件的发展变化，如何更好地管理关键节点电压和无功功率分布以提高电力系统运行的安全性和经济性是各电力公司越来越关注的问题。【关键词】电压；无功功率；自动控制系统；作用随着电力事业的不断发展，电力网络已逐步形成较大的互联系统，网络之间越来越紧密地联系提高了系统的安全性，但也因此使得对电力系统电压的调控变得越来越困难、一方面，互联系统的巨大使得分析计算的规模变得越来越大和复杂，因此经常会受到计算机设备容量和计算时间的限制；另—方面，随着系统的扩大，及时、完整和准确地获得整个互联系统的实时运行信息也变得越来越困难。在给定的

2、负荷水平下，对于网络拓扑和无功补偿元件位置的不同，根据系统的无功状况，系统的运行状态的差别也很大。因此在这种情况下调度员要准确地掌握系统的各种物理现象，评估网络的灵敏度，并做出适宜有效的调压决策就有一定的困难。5电力系统各节点（尤其是各关键节点）电压水平的高低不仅表征系统电能质量的好坏、还直接影响系统运行的安全性和经济性。对系统的节点电压进行监控，使其运行在尽可能理想的电压水平，不仅能提高系统的电能质量.还能提高系统的安全性，降低发生电压崩溃的危险.同时也能够降低系统的有功损耗，提高系统运行的经济性。一、无功功率的定义在具有电感或电容的电路中，它们只与电源进线能量的交换，并没有消耗真正的

3、能量。我们把与电源交换能量的功率的振幅值叫做无功功率。二、无功功率的影响电力系统中的无功功率主要用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维护磁场，完成电磁能量的相互转换，不低外做功，为系统提供电压支撑，在电源与负荷之间提供电压降落所需的势能。无功功率不直接作为实际消耗之功，但无功功率的交换将引起发电和输电设备上的电压开降和电能损失。无功功率是交流电流设计和运行中的一个重要因素，不仅大多数网络元件需要消耗无功功率，而且大多数用户负荷也要消耗无功功率。如变压器、大量感应式电动机、气体放电电灯、电风扇、冰箱、空调等设备，它们不仅需要从电力系统中吸收有功功率，同时需要吸收无功功率，以产生这

4、些设备维持正常工作所必须的交变磁场。假如电网中的无功功率不足，致使用电设备没有足够的无功功率来建立和维持正常的电磁场，就会造成设备的端电压下降，不能保证电力设备在额定的技术参数下工作，从而影响电网设备的正常运行。由图1可以得出：5图1辐射网图例1.由于电网电压UA的下降导致△PL、△QL及△UL均增加，使得负荷侧的电压也降低，低于低压侧的负荷设备的输出功率将降低、工作效率下降，严重时便无法正常工作。2.增加了输配电线路中的有功损耗我国目前的电网电压控制大多数由分散的当地控制器组成，无法从全局的角度进行协调和优化。随着电力系统规模的日益扩大，这种分散式的电压控制愈来愈难以满足电能质量、安全

5、和经济的高要求，无功电压问题频出。电力系统无功电压优化控制的目的是通过对发电机无功和有功补偿设备的出力等控制量进行全局优化，并实施实时闭环控制，在保证电压质量和满足用户无功功率需求的前提下，将电网损耗降到最小，具有十分重大的社会效益和经济效益。三、电压和无功功率控制的主要问题无功功率不做功，可分为感性无功功率和容性无功功率。它们实际上是线圈电感性磁场储能与电容器电容性电场储能。交流系统的无功功率应保持平衡，由于用户大多是电动机、变压器等电感性负荷，必须用容性功率来平衡电感性无功负载。因此，无功电源必然是调压机、电容器等。5电网的有功功率损耗不超过负荷的10%，而电网的无功功率损耗却是无功

6、负荷的30%—50%。无功功率总损耗要比有功功率总损耗大3—5倍。研究无功功率的目的，在今天已不再仅仅是为了提高工矿企业中的功率因数，而是着更明确的重要意义，概括地讲有以下三个方面：1.为了解决现代电力系统中与无功功率相关的一系列新的技术问题（1）无功静态稳定问题。无功电源不足会引起电网电压崩溃，造成严重事故；（2）无功功率动态平衡问题。当无功功率过剩时，要求发电机进相运行；（3）由于电阻性无功功率引起发电机自励磁问题。2.为了保证电能质量，保证电力系统安全运行交流电的两个最重要指标是频率与电压。有功功率电源与负荷之间有微小不平衡，反映电网频率的上升或下降；无功电源与无功负荷之间有微小不

7、平衡，反映电网电压的上升或下降。电压不稳定或波动影响工矿企业的产品质量，后果比较严至。为此必须采取一系列技术措施。3.研究无功功率是为了节能。电能是二次能源，无功功率在电网中不断二次能源浪费是非常可观的。经济运行的技术措施如下：5（1）限制感应电动机运行的各种控制器；（2）采取无功功率就地补偿措施；（3）电网中无功电源合理配置、自动调压；（4）根据无功日负荷曲线、年负荷曲线，实现无功功率合理平衡调度。四、电力系统的无功电源结构1.无