110kV變電站無功綜合控制

2023-02-07 19:03:04 字數 4349 閱讀 3736

**教育畢業設計(**)

**題目:110kv變電站無功綜合控制

年級.專業.層次: 10級電力高起本

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110kv變電站無功綜合控制

摘要本文主要針對110kv變電站電壓無功綜合控制(vqc)的策略進行了比較、分析、思考和**。

首先,本文介紹了無功補償控制技術發展概況和各種傳統策略的特點,然後闡述了變電站電壓無功綜合控制基本原理,依照電壓無功綜合控制的控制要求及模式,引出並分析了傳統九區圖控制策略的不足之處;基於此基礎之上,提出了一種基於變數計算的vqc策略原理,並利用變電站實際資料對該種控制策略的控制效果進行模擬**,得出了該種控制策略的有效性和相對傳統調控策略的優越性;最後給出了本文未來研究方向的一些建議。

關鍵詞:vqc;九區圖;變數計算;電容器;變壓器分接頭

目錄摘要

1 緒論1

1.1 課題背景1

1.2 無功補償控制技術發展概況1

1.2.1 傳統人工調節控制技術1

1.2.2 併聯電容組自動投切控制技術1

1.2.3 各種無功補償控制技術比較2

1.3 本文主要研究內容2

2 變電站電壓無功綜合控制原理3

2.1 變電站電壓無功綜合控制基本原理3

2.2 變電站電壓無功綜合控制的控制要求及模式5

2.2.1 變電站電壓無功綜合控制的控制要求5

2.2.2變電站電壓無功綜合控制的控制模式5

2.3 九區圖控制策略原理分析6

2.3.1 傳統九區圖的基本原理6

2.3.2傳統九區圖的缺陷分析7

3應用例項10

3.1變電站基本情況10

3.2計算補償容量10

3.3補償容量的確定12

4結論13

參考文獻14

致謝15

1 緒論

1.1 課題背景

在當今這個以電為主要能源的社會當中,人們對於電量的質量問題要求越來越高,而電壓卻是對電能質量影響最為突出的乙個指標。電網的執行是否穩定、電力裝置在運作的過程中能否安全,電壓質量有著很大的影響。對於電壓質量影響比較明顯的內在因素是無功,對於各級變電站來說,對電壓採用無功進行調節,就是它們最主要的任務之一。

變電站的作用就是實現無功的就地平衡、減少無功**路上面的流動、最大程度降低線網損害以及讓全網能夠實現優化執行。

在110kv變電站當中,為了能夠彌補電站系統還有使用者本身無功不足的問題也為了確保變電站本身的電壓質量能夠達到合格的標準,一般的情況下都是使用投切電容器組來對無功進行補償、主變壓器裡面的分接頭進行變化這兩種方法來做到。要改善電能的質量還有讓勞動生產率進一步的提高,因此電壓無功的自動控制已經是必然要使用到的一種手段。[1] 無功補償的主要作用就是提高功率因數以減少裝置容量和功率損耗、穩定電壓和提高供電質量,在長距離輸電中提高輸電穩定性和輸電能力以及平衡三相負載的有功和無功功率。

安裝併聯電容器進行無功補償,可限制無功功率在電網中的傳輸,相應減少了線路的電壓損耗,提高了配電網的電壓質量。[2]

1.2 無功補償控制技術發展概況

1.2.1 傳統人工調節控制技術

過去老式傳統的常規變電站一直由值班電工根據供電系統排程下達的電壓無功控制計畫和實際運**況,以人工手動調節的方式調節電壓無功。這種方式一方面加重了工作人員的工作負擔,另一方面由於採用雙參調整,通過人為判斷、操作,很難保證電壓和無功執行於規定的範圍內。

1.2.2 併聯電容組自動投切控制技術

為減輕值班電工的工作強度,併聯電容組自動投切控制方式應運而生。它主要有幾種控制判據:

1)功率因數控制判據

其原理是以功率因數作為控制訊號來控制併聯電容器的投切動作;由於這種控制策略不能具體的反映電網對無功的需求,存在電網對無功的過補和不能及時補償的結果情況。

2)母線電壓控制判據

其原理是透過檢測母線電壓決定電容器的投切;這種控制策略比較簡單,難以作到無功功率的就地平衡。

3)母線電壓及其晝夜時間復合控制判據

其原理是根據變電站的日負荷執行曲線,將日負荷劃分為多個負荷時段,根據不同負荷時段對電壓和無功的要求,編制合適的執行程式,實現對變壓器分接頭的調節和對併聯電容器投切控制。這種控制策略只適合於日負荷規律比較穩定的變電站,且必須隨季節和負荷量的改變,對時段的母線電壓和無功功率補償值進行調整。當由於季節和天氣因素造成負荷隨機變換時,還可能出現控制不當,導致負面影響。

4)母線電壓及其功率因素復合控制判據

其原理是通過檢測變壓器一次側功率因數和母線電壓,綜合分析判斷後決定對變壓器分接頭和併聯電容器的調節。此種控制策略有兩種判別方式:一是以母線電壓為主,功率因數為輔,即只要電壓合格就不考慮功率因數,當母線電壓不合格時,根據母線電壓和功率因數的性質綜合判斷做出調節動作;另一種是母線電壓和功率因數作為兩個並行的判據,即使電壓在合格範圍之內,如果功率因數滿足動作條件,也會向變壓器分接頭和併聯電容器發出動作。

第一種判據方法儘管考慮了無功補償效果,但是在某些執行狀態下,缺無功補不上去,超無功又切不下來,致使無功補償效果不佳;第二種判據方法,功率因數並不能反映無功,甚至偶爾兩個並行判據互相矛盾,造成裝置頻繁動作的現象。

5)母線電壓及其無功功率復合控制判據

其原理是根據母線電壓和無功功率將運**況分為九個區域,在不同的區域採用不同的控制對策,綜合利用調節有載調壓變壓器分接頭和併聯電容器投切策略,將母線電壓和無功功率控制在各自允許的範圍之內。但是由於採用的是固定邊界,無法反映補償動作對電壓的影響,在某些情況下存在動作頻繁的問題。

1.2.3 各種無功補償控制技術比較

由上節所述可知,各控制策略都存在各自的優點和缺點。相對而言,電壓無功綜合控制(即以母線電壓及其無功功率為復合控制判據的併聯電容組自動投切控制技術)能夠保證電網執行在電壓合格範圍內,同時也保證了無功基本平穩。故此控制策略廣泛的應用於當下無功補償裝置中,取得較好的補償效果;但是此種控制策略在臨界區域容易造成裝置頻繁動作,投切振盪的問題。

1.3 本文主要研究內容

本文闡述了變電站電壓無功綜合控制基本原理,依照電壓無功綜合控制的控制要求及模式,引出並分析了傳統九區圖控制策略的不足之處;基於此基礎之上,提出了一種基於變數計算的vqc策略原理,並利用變電站實際資料對該種控制策略的控制效果進行模擬**,得出了該種控制策略的有效性和相對傳統調控策略的優越性。

2 變電站電壓無功綜合控制原理

2.1 變電站電壓無功綜合控制基本原理

圖2-1輻射型網路

圖2-1為110kv輻射型網路,其中us為系統電源電壓,這裡考慮它是穩定不變的,u1、u2分別為主變壓器高、低壓側電壓,變壓器具有理想變比,uld為負荷端電壓,rst+jxst為電源、線路與主變的總阻抗,rl+jxl為低壓側配電線路阻抗,qc為併聯補償電容組容量,pld+jqld為負荷,對地引數忽略不計。依圖可得

2-1)

(2-2)

2-3)

(2-4)

無功補償調控的目標一是使用者終端電壓維持在額定電壓的±5%以內,二是高壓電網和主變壓器的功耗最小。假設終端用電裝置的自然功率因數角ψ在較小的範圍內變化,則式(2-1)可變換為

2-5)

式中,uldn為終端用電裝置額定電壓。

可見,要維持終端電壓在允許的範圍內,就要按照負荷視在功率對主變低壓側電壓進行逆調壓。110kv變電站往往具有多回出線,各迴路負荷變化規律不一,所以這裡按照變電站綜合負荷變化情況進行逆調壓。

2-6)

(2-7)

在多終端使用者時,可按式(2-6)分別計算各使用者對應的主變低壓側母線電壓允許範圍ci,再取交集c,即為u2應處的區域,如式(2-7)所示。

另外一方面,在滿足低壓母線電壓u2要求的情況下,要使高壓電網和主變壓器的功耗δs最小,由式(2-2)、(2-4)可知,只要將變電站和系統交換的無功│qld-qc│最小即可。

要達到以上控制目標,變電站有兩個具體的調節手段:一是通過調節變壓器分接開關來改變變壓器的變比k,二是通過投切併聯電容器組改變qc。通常的做法是採用一定的策略單獨或者組合使用上面兩個調節手段,使得主變低壓側母線電壓和高壓側無功功率(或功率因數)在規定的範圍內,亦即章節1.

2.2中所分析的幾種併聯電容組自動投切控制策略。

由於終端負荷中非同步電機所佔份額過半,所以綜合無功負荷的電壓靜態特性曲線主要取決於非同步電動機的無功功率-電壓靜態特性曲線,如圖2-2(a)所示。而改變變壓器變比的調壓手段本身不會產生無功功率,因此當無功嚴重不足時調節分接開關,會使得上級系統的無功強行注入;系統無功過剩時調節分接開關,會使得過剩無功反饋回上級系統。這樣無功功率在電網上流動會導致網損增加。

如果系統無功供給不足,導致電壓下降,單靠改變變壓器變比使得區域性電壓得到改善,而其他部分電壓會更低;此時,需要新增無功電源併聯補償,改變無功分布不均以達到調壓的目的。如圖2-2(b)所示,曲線1、2的交點a為額定電壓下的無功平衡點,當負荷增加變為曲線4時,如果不增加無功電源,則曲線1和4的交點b為新的無功平衡點。由於無功電源供給不足,該點電壓明顯低於額定電壓。

而此時投入電容,使得無功電源電壓特性曲線上移至曲線3,則曲線3、4的交點c所確定的電壓接近額定電壓。

110KV變電站簡介

榆林煉油廠110kv變電站於2002年10月1日建成投運,是一座綜合自動化變電站,主要負責向生產廠區 家屬生活區 綜合公司 靖京醫院 銷售公司以及煤油共煉和管輸公司的正常供電。隨著我廠生產規模的逐漸擴大,我站先後經歷了2010年的擴建和2014年的技術改造,2010年的擴建,我站由原來受地方電網供電...

110kv變電站設計

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