220kV大安变电站电压无功控制系统分析_开题报告

在电源及电网建设与改造工程的规划、设计过程中，按照《无功补偿配置技术原则》确定无功补偿装置容量和调压装置、选型及安装地点，与电力工程同步设计、建设、验收、投产。生产管理部门应做到严格验收、精心维护、提高装置可用率；电力营销部门应监督用户遵守供用电合同中关于无功补偿配置安装、投切、调整的规定，保证负荷的功率因数值在合同规定的范围内。

电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，进行合理的无功补偿和有效地无功补偿自动控制，不仅能保证电压质量，而且会提高电力系统运行的稳定性和安全性，降低电能损耗，充分发挥电网经济运行效益。

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命有重要的影响，而电压质量和无功功率的分布有着不可分割的关系。随着经济的发展和人民生活水平的提高，各类用户对电能质量的要求越来越高，供电企业每年处理的客户投诉日渐增多，根据国外发达国家的经验，国家经济越发达，对电能质量的要求也越高，电力监管企业的监管和惩罚力度也越大，因此实现无功补偿设备的自动控制是电力技术发展的必然选择。

所谓电压无功自动控制，就是由计算机软件或者嵌入式软件，通过通信信道获取电网的遥测遥信数据，经过优化分析后形成无功补偿设备和有载分接开关的设备动作指令，最终达到电压合格、无功潮流合理的控制目标,从而提高电网安全稳定性。地区级电网的电压无功控制的主要手段为并联电容器和有载分接开关，也包含少量的发电机组和电抗器。

（一）国内研究现状

电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功电源发出来的无功功率要与无功损耗相平衡，这是维持电力系统电压水平的必要条件。电力系统当中无功负荷主要是大容量电动机。电力系统的无功损耗主要为变压器的无功损耗（包括励磁损耗和绕组中的无功损耗）、电力线路的无功损耗。而无功功率电源包括同步发电机、同期调相机、静电电容器和静止补偿器等。其中发电机是最基本的无功电源。

调整用户端电压可采取如下措施：1.调节励磁电流以改变发电机端电压；2.适当选择变压器的变比K；3.改变网络参数R和X，改变无功功率Q分布，以减少网络的电压损耗。

目前电压无功控制器（VQC）是变电站无功和电压调节重要装置，它引入前向预测环节，综合考虑电容器的电压调节效应和主变分接开关的无功效应，，以及负荷的静态电压特性，同时引入主变高压侧电压作为参考，制定了新的控制策略，仿真分析表明该策略能有效抑制投切振荡。目前引入的还有高压并联电抗器，有改善电力系统无功功率有关运行状态的多种功能。其控制策略，就是通常所说的九宫图。

（二）国外研究现状

1968年,日本Kyushu电力公司首先在AGC系统上增加了系统电压自动控制功能,这可以看作是从全局观点出发进行电压/无功控制的第一步。在1972年国际大电网会议上,Bertigny等人提出了在系统范围内实现协调性电压控制的必要性,详细介绍了法国EDF以“先导节点”、“控制区域”为基础的二级电压控制方案的结构。现在这种电压分级控制方案已在法国、意大利等国家付诸实施。 。由于国外电力公司电网较小、全网统一调度、电网网架变化不大的特点，且研究较早，其中部分电压控制器为硬件机构，所以不适合国内电网的电压无功控制。

  （三）电压无功控制最新研究成果

     目前的电压无功控制，已经能够做到取消传统的加装电压无功控制器，通过在高压柜或就地装合并单元和智能终端，能够通过光纤通信，软件实现其智能电压无功控制，这就是目前常见的数字站采用的控制方式。

3.1 分布式AVC系统　　随着变电站综合自动化技术的发展，无人值班变电站已被广泛采用，在电网调度的层次之下建立多个集控站，由集控站管理若干个无人值班变电站，使得原来站内值班人员所作的工作可由集控站人员来远方完成，因此电力系统运行管理模式逐步成为调度中心+多个集控站、调度管理与设备监视控制分离的模式。而且集控站是按地域划分而不是按电网结构的耦合程度划分，各集控站管理的变电所之间有可能紧密结合，但在电网结构上无法按照行政区域划分来解耦，因此只有集中式自动电压控制系统(集中式AVC系统)已经不能解决调度权与多个集控权之间的组织、优先级、责任归属的问题。

     譬如温州电网总共有二百多个变电所，下辖十多个集控站，其中调度自动化主站系统为南瑞OPEN3000系统，该系统可以获取全网的遥测遥信数据，但并没有控制下行通道;设备的监视与控制由集控站监视人员通过集控SCADA系统完成。温州AVC系统设计的分布式技术方案为：调度中心安装AVC服务器，获取全网数据，从全网的角度在线进行电压无功优化计算分析，设备的参数，电压、功率因数等参数和限值的考核由调度员在其工作站上设置;集控站监视人员通过集控AVC系统的工作站监视本地电网状态，维护设备状态(比如根据现场状况决定某电容器是否由AVC控制)，事项监视、设备控制;AVC系统的最终控制指令也有服务器发给AVC工作站，再由AVC工作站发给集控SCADA系统执行。可见，该技术方案既体现了调度中心对电网运行的决策、调度、管理、考核权，又能体现集控站的设备控制权和监控责任;既保持了AVC系统全网优化计算的优势，又适应了调度运行的管理模式。

因此，当今集控站管理模式下，分布式AVC系统今后会成为地区级电网的电压无功控制主流。

3.2 不同调度管理级别的AVC分级协调控制　　3.2.1 省网AVC系统与地网AVC系统的协调控制　　省级电网如果建设有AVC系统，那么地区级AVC系统有与省网AVC系统协调控制的必要。

就当前无功补偿现状而言，感性无功补偿是比较充足的，再加之220kV以上电网的充电功率比较大，因此，在低谷负荷时，省级电网的电压普遍偏高，有可能造成发电机组进相运行，从而危及电网运行安全，因此，有必要控制地区电网220kV母线的功率因数在一定范围内。那么省网AVC系统有必要向地网AVC系统下达合理的功率因数指标或者无功指标，地网AVC系统有义务承担功率因数调整的义务，降低主网发电机组调节的压力。

在紧急情况下，如主网的220kV母线电压达到警戒线以外，必须限制AVC系统调节220kV分接头的部分功能。如果220kV母线电压高于警戒上限，则应该闭锁220kV分接头往下调节的功能;如220kV母线电压低于警戒下限，则应该闭锁220kV分接头往上调节的功能。如此则避免主网的电压进一步恶化，同时地网AVC系统要采取相应的减少无功投入或者增加无功投入的措施。

省网AVC系统和地网AVC系统的协调控制还有许多地方值得研究，如电压稳定的裕度分析，220kV母线等值、无功限值的推导等，相信今后在这方面会有许多研究成果产生。

3.2.2地网AVC系统与县网AVC系统的协调控制 地网和县网均为配电网。配电网的特点为环网设计、开环运行，从调压的角度看,电网呈纵向紧密耦合，下级电网的电压水平受到上级电网分接头调节的影响比较大，为避免下级电网调压时的设备调节振荡，必须考虑合理的上下级电网联合调压的方案。此外，依据调度管理的分工和责任归属，也不允许地区级调度中心的AVC系统直接分析和控制地网和县网的所有无功补偿设备和主变分接头。并且电网中不管是地区级电网或者县级电网，任何一节点无功的变化都会影响到功率因数变化。

二、^范文提纲

1 220kV大安变电站无功控制设备选型配置

1.1变电所概况

1.1.2主要一次设备配置

1.1.3主要二次设备配置

1.2电压无功控制设备配置

1.2.1 一次设备选型配置

1.2.2 二次及自动化设备选型配置

2 电压无功控制器控制技术

2.1 本站控制逻辑分析

2.1.1 投切前后参数计算分析

2.1.2 九域图运行状态分析

2.1.3 存在的问题及不足，与类似控制系统比较

2.2电压无功控制系统安装调试

2.2.1电压无功控制系统安装技术

2.2.2电压无功控制系统调试技术

2.2.3电压无功控制系统投运带负荷试验

2.2.4电压无功控制系统的日常运行

2.2.4电压无功控制系统日常维护检修

2.3电压无功控制系统发展前瞻

3变电站投运后电压无功控制系统

3.1 作用、功效

3.2今后发展前景和方向

三、参考文献

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