1、電力系統(tǒng)電壓控制,電力系統(tǒng)電壓控制,2,3,4,5,6,電力系統(tǒng)電壓/無功的基本理論,電力系統(tǒng)中的無功電源/負(fù)荷,電力系統(tǒng)中的電壓管理,電壓/無功優(yōu)化自動控制（AVC）,電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)方法,1,電力系統(tǒng)電壓控制的意義,7,電壓穩(wěn)定性及其控制,有效的電壓調(diào)節(jié)方法充足的無功功率電源,A,湖南電網(wǎng)電壓/無功優(yōu)化系統(tǒng),一 電力系統(tǒng)電壓控制的意義,額定電壓設(shè)置的意義,電力系統(tǒng)電壓控制的意義,電力系統(tǒng)電壓控制的意義,電壓中樞點(diǎn) 電網(wǎng)中重要的電壓支撐點(diǎn)，顯然電壓監(jiān)測點(diǎn)一定是電壓中樞點(diǎn)。編制中樞點(diǎn)電壓曲線并調(diào)控中樞點(diǎn)電壓合格，是電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門的一項(xiàng)重要工作。,電壓監(jiān)測點(diǎn) 考核電壓質(zhì)量的節(jié)點(diǎn)。,電力系統(tǒng)

2、電壓 控制的目標(biāo),電壓監(jiān)測點(diǎn)選擇的原則,與主網(wǎng)（220kV及以上電壓電網(wǎng)）直接相連的發(fā)電廠高壓母線,各級調(diào)度“界面”處的220kV及以上的變電站的一次母線和二次母線,所有變電站10kV或6kV母線，帶本地負(fù)荷的發(fā)電廠10kV 或6kV母線（A類電壓監(jiān)測點(diǎn)）,4,供電公司選定一批具有代表性的用戶作為電壓質(zhì)量考核點(diǎn),用戶側(cè)電壓監(jiān)測點(diǎn)選擇的原則,110kV及以上供電的和35kV（或63kV）專線供電的用戶,其它35kV（63kV）和10kV（6kV）用戶，每1萬kW負(fù)荷至少要設(shè)一個(gè)母線電壓監(jiān)測點(diǎn)，其應(yīng)包括對電壓有較高要求的重要用戶，以及各變電站10kV或6kV母線供出有代表性線路的末端用戶,低壓（3

3、80/220）用戶至少每百臺配電變壓器設(shè)置一個(gè)電壓監(jiān)測點(diǎn)，且應(yīng)考慮有代表性的線路首端或末端重要用戶,供電公司還應(yīng)對所轄電網(wǎng)的10kV用戶和公用配電變壓器，小區(qū)配電室以及有代表性的低壓配電網(wǎng)線路首、末端用戶的電壓進(jìn)行巡回檢測。檢測周期不應(yīng)少于每年一次，每次連續(xù)監(jiān)測時(shí)間見不應(yīng)少于24h,中樞點(diǎn)電壓的管理,編制中樞點(diǎn)電壓曲線,利用各種調(diào)壓措施,用戶電壓符合要求,確定中樞點(diǎn) 電壓范圍,調(diào)控中樞 點(diǎn)電壓,電壓在規(guī)定 范圍變化,電壓允許偏差值范圍,二 電力系統(tǒng)電壓/無功的基本理論,維持電網(wǎng)正常電壓水平下的無功功率平衡，是保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的基本條件,二 電力系統(tǒng)電壓/無功的基本理論,電能損耗 線路輸送無功率

4、減少，線路有功損耗會減少，線路電流也相應(yīng)減少，同樣粗的導(dǎo)線就能傳送更多的有功功率，設(shè)備利用率和電網(wǎng)輸送能力就提高了。,電壓損耗 線路上不傳送無功功率或傳送數(shù)量甚少，則線路壓降就可以大為減少。,無功補(bǔ)償,三 電力系統(tǒng)中的無功電源/負(fù)荷,相當(dāng)于空在運(yùn)行的同步電動機(jī)。調(diào)相機(jī)能發(fā)能吸，可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，是相當(dāng)好的無功電源。但由于其一次投資較大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，限制其廣泛使用，安裝在樞紐變電站中。一般不安裝容量小于5Mvar調(diào)相機(jī)。,唯一有功電源，同時(shí)也是基本的無功電源，一般功率因數(shù)0.8（滯后），所發(fā)的無功功率為有功功率的75%。如：10萬kW發(fā)電機(jī)，再發(fā)有功10萬kW，其無功出力7.5萬kvar。,

5、并聯(lián) 電抗器,靜止補(bǔ)償器,靜電電容器,調(diào)相機(jī),發(fā)電機(jī),價(jià)格便宜，安裝簡單，損耗小，占地少，維護(hù)方便，實(shí)際中廣泛使用。他不能連續(xù)調(diào)節(jié)，只能分組投切。無功調(diào)節(jié)能力較差。配置原則“分級補(bǔ)償，就地平衡”。,電容器只發(fā)出感性無功，而電抗器只吸收感性無功。如將二者結(jié)合，并對他們的容量加以控制，起作用就可以類似于調(diào)相機(jī)。與電容器的調(diào)節(jié)特性差相仿，無源元件無法克服的一個(gè)缺點(diǎn)。,就感性無功功率而言，并聯(lián)電抗器顯然是不是電源而是負(fù)荷，但某些電力系統(tǒng)中的確裝有這種調(diào)壓設(shè)施，用以吸收輕載或空載線路過剩的感性無功功率，抑制電壓過分升高。而對高壓遠(yuǎn)距離輸電線路而言，并聯(lián)電抗器還有提高輸送能力等作用。,三 電力系統(tǒng)中的無功

6、電源/負(fù)荷,電力系統(tǒng)中的無功負(fù)荷,無功主要消耗者。異步電機(jī)滿載時(shí)，其功率因數(shù)可達(dá)0.8；輕載時(shí)，功率因數(shù)甚至只有0.20.3，這時(shí)消耗的無功大許多。 額定電壓附近； 額定電壓7080%時(shí)電壓特性,異步 電動機(jī),損耗可正可負(fù)； 線路電抗，對地電容； 線路較短，線路電容較小，發(fā)出的無功功率也小。長線路、高電壓，線路可能發(fā)出無功功率,輸電 線路,損耗可觀； 滿載：空載電流為額定電流的2.4%，短路電壓為額定值得10.5%；無功消耗可達(dá)變壓器額定容量的13%；如果從電源到用戶經(jīng)4級變壓，則這些變壓器的總無功損耗將達(dá)通過視在功率的50%60%；而不滿載時(shí)比例更大。,變壓器,異步電動機(jī)及綜合負(fù)荷的無功電壓

7、特性,不同電壓等級線路的無功功率損耗,消耗無功功率的,架空線路可能正、可能負(fù)。,充電功率相當(dāng)大，以致要裝高壓電抗器加以吸收，否則電壓會升高到不允許的數(shù)值。,四 電力系統(tǒng)電壓管理,電壓管理 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,電壓波動的限制措施,中樞點(diǎn)電壓管理,以負(fù)荷變化時(shí)，中樞點(diǎn)電壓自然的變化規(guī)律作為比較的基礎(chǔ)。,在高峰負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓。例如在高負(fù)荷時(shí)，將電壓調(diào)為1.05UN;在低谷負(fù)荷時(shí)調(diào)低中樞點(diǎn)電壓，如UN; 常用于供電線路較長，負(fù)荷變動較大的中樞點(diǎn)。,在高峰負(fù)荷時(shí)，允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不允許低于1.025UN。在低谷負(fù)荷時(shí)允許高些，但不超過1.075UN。 該種調(diào)壓方式成本較低，常用于供電距離較近，負(fù)

8、荷變動不大的變電站母線。,在任何負(fù)荷時(shí)，中樞點(diǎn)電壓始終基本不變，如在1.02-1.05UN。 在事故時(shí)，可允許適當(dāng)降低，通常允許正常時(shí)再降低5%；,電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)方法,調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)的端電壓,調(diào)整變壓器的分接頭以改變變壓器的變比,調(diào)整系統(tǒng)中各無功電源的出力,D,調(diào)整輸電線路的參數(shù),直接方法 間接方法,E,綜合調(diào)壓,發(fā)電機(jī)調(diào)壓方法,不經(jīng)升壓直接以發(fā)電機(jī)電壓向用戶供電的簡單電網(wǎng)絡(luò)。如采用逆調(diào)壓，只能滿足發(fā)電廠附近負(fù)荷的調(diào)壓要求。,多級升壓：線路較長，供電范圍大，綜合調(diào)節(jié)，結(jié)合其它調(diào)壓措施。 多級并聯(lián)運(yùn)行；,受電端負(fù)荷中心； 送電端，如無當(dāng)負(fù)荷，考慮充電功率，高功率因數(shù)（滯后0.95以

9、上），或進(jìn)相運(yùn)行。,調(diào)節(jié)變壓器分接頭調(diào)節(jié)電壓,主要目的調(diào)整電壓，輔助目的改變無功功率在電網(wǎng)中的分布。只能分級調(diào)壓，調(diào)壓不夠平滑。在無功缺乏的配電網(wǎng)中，會加劇配電網(wǎng)中其它地區(qū)無功不足的情況。,調(diào)整電壓，輔助改變無功，有時(shí)是電壓崩潰的罪魁禍?zhǔn)住?改變系統(tǒng)無功功率分布調(diào)壓（并聯(lián)補(bǔ)償）,改變線路參數(shù)-串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓,電力系統(tǒng)綜合調(diào)壓,備用容量達(dá)7%8% 總無功負(fù)荷,”四種方式“,無功電源 充足,綜合利用 各種調(diào)壓手段,各地區(qū)分散自動調(diào)壓和集中自動控制調(diào)壓相結(jié)合,（1）重要樞紐節(jié)點(diǎn)電壓在給定范圍內(nèi) （2）所控制的電力系統(tǒng)網(wǎng)損最小 （3）所有調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)都沒有越限,（1）發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器、S

10、VC；（2）OLTC，無功充裕 （3）并聯(lián)電抗器 （4）線路 500kV；220kV、110kV等；35kV電纜；,OLTC 有載分接開關(guān) OLTC = on-load tap-changer,六 電壓/無功優(yōu)化自動控制（AVC）,變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn),調(diào)度中心或集控中心,局部AVC,區(qū)域AVC,維持供電電壓在規(guī)定范圍內(nèi)。各級供電母線電壓的運(yùn)行波動范圍（以額定電壓為基準(zhǔn)） 500(330)kv變電站的220kv母線，正常時(shí)010，事故時(shí)510 200kv變電站110kv母線，正常時(shí)37，事故時(shí)10 配電網(wǎng)10kv母線，10.010.7kv 保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定和合適的無功平衡。 在電壓合格的條件下實(shí)現(xiàn)使電

11、能損耗最小。,電壓和無功控制的調(diào)控目標(biāo),特殊情況下調(diào)控注意事項(xiàng),可能運(yùn)行方式,變電站的概況,建立簡單電力網(wǎng)絡(luò)中電壓與負(fù)荷功率之間的關(guān)系，假設(shè)條件 1）已知負(fù)荷功率PL+ jQL 2）忽略線路阻抗、變壓器阻抗上的功率損耗 3）忽略對地導(dǎo)納,降壓變電站簡化模型,電壓調(diào)節(jié)對無功率影響(調(diào)節(jié)變壓器),電壓縱分量,暫不考慮電容器、考慮RTXT 忽略PLRT QL=（n-1）U2D/XT,結(jié)論： 1）變壓器向系統(tǒng)吸收的無功與電壓的平方U2D成正比。 2）負(fù)荷所需無功隨電壓升高而增加，隨電壓降低而減少。,投退電容器對電壓的影響,結(jié)論： 1）投入電容器組后，變壓器負(fù)荷側(cè)電壓升高 2）退出電容器組后，變壓器負(fù)荷

12、側(cè)電壓降低 3）防止電容器的影響，造成負(fù)荷側(cè)電壓過高,電壓、無功綜合控制 電壓無功綜合控制的實(shí)現(xiàn)方法 采用硬件裝置（就地VQC） 注意一進(jìn)一出 采用軟件VQC 對VQC綜合調(diào)節(jié)的要求(電壓、無功、損耗),何謂綜合控制,電壓無功綜合控制的實(shí)現(xiàn)方法,MVR-III型微機(jī)電壓、無功綜合控制裝置硬件結(jié)構(gòu),9區(qū)域電壓/無功優(yōu)化自動控制（AVC）,基本知識,單參數(shù)越限,雙參數(shù)越限,1、利用無功、電壓將母線運(yùn)行劃分為9個(gè)狀態(tài) 2、調(diào)節(jié)中注意無功是否充足,實(shí)現(xiàn)方法,1、采用硬件裝置；稱為就地AVC（或VQC），可靠性高 2、在監(jiān)控子系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用軟件實(shí)現(xiàn)；成本低；,AVC（VQC）,安裝于變電站內(nèi)，進(jìn)行局部

13、的VQC控制；,逆時(shí)針調(diào)節(jié),電 壓 、 無 功 九 區(qū) 域 域 控 制 圖,改進(jìn)的電壓、無功綜合控制的策略,軟件VQC功能： 多功能模塊處理 電壓與無功功率的上下限值動態(tài)變化 調(diào)節(jié)方式的多樣性 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制VQC 閉鎖條件 相關(guān)信號上送調(diào)度 并列運(yùn)行、拒動、滑檔等 登錄操作,電壓、無功控制軟件功能,全網(wǎng)優(yōu)化（AVC）實(shí)現(xiàn)的流程,利用“調(diào)度自動化平臺”中的“四遙”功能，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，和實(shí)時(shí)控制。,確保安全前提下，以各節(jié)點(diǎn)電壓、電網(wǎng)關(guān)口功率因數(shù)合格最為約束條件，從全網(wǎng)角度進(jìn)行電壓無功優(yōu)化控制，最終形成電壓調(diào)節(jié)控制命令(分接頭調(diào)整，無功設(shè)備投切命令)。,利用調(diào)度自動化“四遙”功能，通過SCADA

14、執(zhí)行控制，實(shí)現(xiàn)集中檢視、集中管理和集中控制。實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)AVC的閉環(huán)控制和電壓無功優(yōu)化運(yùn)行。,優(yōu)化目標(biāo)： 無功分層就地平衡；電壓合格率最高； 無功補(bǔ)償設(shè)備投入最合理；主變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少； 輸電網(wǎng)網(wǎng)損最??；,直接通過調(diào)度自動化系統(tǒng)的SCADA應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)方控制； 集中決策，分層分區(qū)決策；,全網(wǎng)優(yōu)化（AVC）實(shí)現(xiàn)一般功能特點(diǎn),AVC 功能特點(diǎn),全網(wǎng)電壓優(yōu)化功能,全網(wǎng)無功優(yōu)化功能,實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓,無功電壓綜合優(yōu)化功能,建立在 調(diào)度自動化系統(tǒng)平臺上,其它,地區(qū)電網(wǎng)無功/電壓控制實(shí)例（泰州地區(qū)電網(wǎng)）,泰州地區(qū)電網(wǎng) 集控中心管理7個(gè)無人值守變電站，其中OLTC13臺，補(bǔ)償電容器9組，電壓等級

15、220kV,110kV,35kV,10kV,1、僅11變電站10kV電壓越限； 2、若11,12,13變電站10kV母線電壓越限 3、11,12,13.14,15,16,10kV母線越限 4、電壓合格，當(dāng)流過15變電站D點(diǎn)的無功功率加上變壓器空載損耗，大于本所10kV電容器容量一半（比例可調(diào)）；,泰州地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行效益,1、降低線損 2、用戶電壓合格率上升,七 電壓穩(wěn)定性及其控制,電壓穩(wěn)定性研究的發(fā)展過程 電壓穩(wěn)定的相關(guān)概念 電壓穩(wěn)定性的分類 電壓不穩(wěn)定事件的特征,電壓失穩(wěn)的一般解釋 靜態(tài)電壓崩潰機(jī)理解釋 動態(tài)電壓崩潰機(jī)理解釋,一級電壓控制 二級電壓控制 三級電壓控制 系統(tǒng)在不同狀態(tài)下的電壓控制

16、,電壓穩(wěn)定性研究的發(fā)展過程,從馬爾科維奇提出第一個(gè)判據(jù)到20世紀(jì)70年代中期，是電壓穩(wěn)定問題未引起足夠重視的階段；,第一階段,第二階段,第三階段,從20世紀(jì)70時(shí)年代末到20世紀(jì)80年代中期，是注重靜態(tài)研究的階段；,從20世紀(jì)80年代中期到現(xiàn)在，是以動態(tài)機(jī)理的探討為基礎(chǔ)的全面研究階段。,電力系統(tǒng)是一個(gè)動態(tài)系統(tǒng)，電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性是整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)分支。最早在20世紀(jì)40年代，前蘇聯(lián)學(xué)者H.M.馬爾科維奇再研究負(fù)荷穩(wěn)定性時(shí)，提出第一個(gè)電壓穩(wěn)定判據(jù)，故電壓穩(wěn)定性有時(shí)也稱為負(fù)荷穩(wěn)定性。,電壓穩(wěn)定性的相關(guān)概念,電壓穩(wěn)定性,電壓失穩(wěn),電壓崩潰,電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行或經(jīng)受干擾后維持所有節(jié)點(diǎn)電壓為可接

17、受值的能力 。,擾動引起的持續(xù)且不可控制的電壓下降過程。,伴隨著電壓失穩(wěn)的一系列事件導(dǎo)致系統(tǒng)的部分電壓低到不可接受的過程 。,目前就下列概念仍未有一個(gè)統(tǒng)一的定義。,電壓穩(wěn)定性分類,研究的 時(shí)間范疇,（0.1s） ，主要研究感應(yīng)電動機(jī)和直流高壓輸電系統(tǒng)的快速負(fù)荷恢復(fù)特性所引起的電壓失穩(wěn)，特別是短路后電動機(jī)由于加速引起的失穩(wěn)或由于網(wǎng)絡(luò)弱聯(lián)系引起的異步機(jī)失步的電壓穩(wěn)定問題。,擾動后或暫態(tài)后電壓穩(wěn)定，時(shí)間范疇1.5min ，包括OLTC、電壓調(diào)節(jié)器及發(fā)電機(jī)最大勵(lì)磁電流限制的作用。,2030min ，主要相關(guān)因素是輸電線過負(fù)荷時(shí)間極限、負(fù)荷恢復(fù)特性的作用、各種控制措施（如甩負(fù)荷）。,電壓不穩(wěn)定事故及其特

18、征,電壓崩潰的起因：某個(gè)偶然事件；事故從起始到系統(tǒng)崩潰經(jīng)歷的時(shí)間較長，這點(diǎn)和角度失穩(wěn)不同；崩潰前電壓可視為臨界電壓，各系統(tǒng)不同；事故造成的損失都很大。,電壓崩潰的一般過程,1、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、 無功備用減少,2高壓側(cè)電壓下降 級聯(lián)跳閘,3OLTC調(diào)整 高壓側(cè)電壓下降,4備用耗盡 電壓崩潰,電力系統(tǒng)經(jīng)受非正常運(yùn)行工況，接近負(fù)荷中心的大發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行，導(dǎo)致某些高壓傳輸線路負(fù)荷加重，網(wǎng)絡(luò)損耗增加，使無功備用資源處于最小。,繼電保護(hù)動作，跳開重負(fù)荷線路，負(fù)荷裝移到其它的臨近線路。臨近線路中的無功損耗急速增加，電壓降低，引起線路級聯(lián)跳閘。,超高壓和高壓電網(wǎng)電壓的降低反過來影響配電系統(tǒng)，使其二次側(cè)電壓降低。這

19、時(shí)，變電站的OLTC（自動調(diào)節(jié)）將力圖恢復(fù)配電電壓，變壓器分接頭每一次動作，都使得高壓側(cè)線路上的負(fù)荷增加，從而在幾分鐘內(nèi)使負(fù)荷達(dá)到故障前的水平。同時(shí)線路損耗也增加，反過來又引起高壓側(cè)線路電壓進(jìn)一步下降。,隨著每一次分接頭動作，整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的無功輸出將增加，慢慢地發(fā)電機(jī)就一臺接一臺達(dá)到它的無功容量極限（受轉(zhuǎn)子最大允許電流的限制）。當(dāng)?shù)谝慌_發(fā)電機(jī)達(dá)到磁場電流極限時(shí)（失去電壓控制作用），電壓就要降落。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)固定有功輸出，所以電壓降低必導(dǎo)致電樞電流增加。要保持電樞電流在允許限制內(nèi)，就要進(jìn)一步減少無功的輸出，該發(fā)電機(jī)分擔(dān)的無功就轉(zhuǎn)移到其它發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致越來越多的發(fā)電機(jī)過負(fù)荷和失去電壓控制。從而系統(tǒng)

20、遭受電壓不穩(wěn)定。最終導(dǎo)致電壓崩潰，還可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失去同步和大面積停電。,電壓崩潰的一般特征,電壓崩潰前的系統(tǒng)往往處于重負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行備用（特別是無功）緊張，傳輸線潮流接近最大功率極限。,電壓崩潰起因多樣，如系統(tǒng)負(fù)荷持續(xù)增加，大的突然擾動，失去發(fā)電機(jī)組，線路重負(fù)荷，運(yùn)行人員處理非正常工況下的誤操作。,電壓崩潰問題的核心是系統(tǒng)滿足無功需求的不穩(wěn)定。通常電壓崩潰包括系統(tǒng)具有重負(fù)荷線路的情況，當(dāng)從鄰近區(qū)域傳輸無功功率發(fā)生困難時(shí)，再要增加無功功率支持就可能導(dǎo)致電壓崩潰。,D,低電壓情況下，線路距離保護(hù)動作，使并行輸電線相繼跳閘；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制器動作，引起發(fā)電機(jī)級聯(lián)跳閘；OLTC動作，恢復(fù)二次側(cè)

21、負(fù)荷，使一次系統(tǒng)電壓進(jìn)一步跌落。這些是電壓崩潰的重要機(jī)理。,電壓崩潰的一般特征,電壓崩潰通常表現(xiàn)為慢的電壓衰落，電壓崩潰過程可持續(xù)幾分鐘量級，這是許多電壓控制設(shè)備和保護(hù)系統(tǒng)作用的積累（并相互作用）的結(jié)果。但有些時(shí)候，這通常是由不利的負(fù)荷成分（感應(yīng)電動機(jī)、直流換流器）引起的，這種電壓不穩(wěn)定的時(shí)間框架與轉(zhuǎn)子角不穩(wěn)定時(shí)間框架相同。許多情況下，電壓不穩(wěn)定和轉(zhuǎn)子角不穩(wěn)定是互相耦合的。,電壓崩潰可能因過分使用并聯(lián)電容器而惡化。只有通過并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器和同步調(diào)相機(jī)的何時(shí)選擇和協(xié)調(diào)，才能使無功補(bǔ)償最有效。,繼電保護(hù)、低頻減載等各自為戰(zhàn)，缺乏協(xié)調(diào)，也是導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定發(fā)展的重要原因。,電壓失穩(wěn)的機(jī)理解釋,電

22、壓穩(wěn)定最初被認(rèn)為是一個(gè)靜態(tài)問題，即系統(tǒng)在負(fù)荷小擾動時(shí)應(yīng)有一定的無功裕度。否則，在無功功率不足，系統(tǒng)電壓水平較低的系統(tǒng)中，很可能由于兩者互相影響、激化，形成惡性循環(huán)，引起電壓崩潰事故。,電壓失穩(wěn)的機(jī)理解釋,分析的方法：假設(shè)有一微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動，觀察這擾動產(chǎn)生的后果。,a點(diǎn)可承受小擾動； b點(diǎn)在不同擾動下，表現(xiàn)不同特性；,電壓崩潰動態(tài)機(jī)理,1,2,3,（1）假定電動機(jī)械負(fù)荷為恒功率負(fù)荷，端電壓的降低導(dǎo)致電動機(jī)定子電流的增加；,（2）定子電流的增加，增大了輸電線上的電壓降落，進(jìn)一步降低了電動機(jī)的端電壓；,（3）端電壓的下降引起線路電容充電無功功率的減小，使系統(tǒng)中無功更加短缺,另外，

23、電動機(jī)定子電流的增加，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電流的增加，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流已達(dá)極限不能在增加后，由于電樞反應(yīng)將引起氣隙磁通的減少，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)電動勢的減小，從而降低發(fā)電機(jī)端電壓，同時(shí)減少了發(fā)電機(jī)無功輸出，使系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)一步降低。 如此形成惡性循環(huán)，引起電壓的持續(xù)下降，直至電壓崩潰。這一動態(tài)機(jī)理說明了電壓失穩(wěn)和電壓崩潰的發(fā)展過程，但還沒有考慮系統(tǒng)中動態(tài)設(shè)備對電壓穩(wěn)定影響。除發(fā)電機(jī)外，影響電壓穩(wěn)定的主要由負(fù)荷特性，OLTC（自動調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器）特性，SVC及HVDC特性等。,電壓崩潰包括電壓失穩(wěn)和崩潰兩個(gè)階段，一般在崩潰之前都有較緩慢的電壓失穩(wěn)過程。隨著對電壓失穩(wěn)研究的深入，有學(xué)者提出了電壓崩潰新的

24、動態(tài)機(jī)理解釋，認(rèn)為發(fā)電機(jī)與網(wǎng)絡(luò)（包括電壓調(diào)節(jié)器及電壓控制元件）的相互影響導(dǎo)致電壓崩潰。 考慮系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁系統(tǒng)及電動機(jī)的動態(tài)作用，假設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行于臨界點(diǎn)附近，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流已接近于極限狀態(tài)，如果此時(shí)系統(tǒng)中有一小擾動，使電動機(jī)端電壓減小，則可分析出下列一連串的不良后果：,電壓控制分類,電壓控制,電壓-無功控制通常采用分層分區(qū)控制的原則。 按空間和時(shí)間劃分，電壓控制有三個(gè)等級，即一級電壓控制、二級電壓控制、三級電壓控制。此外還有一個(gè)安全預(yù)測級?？刂瓢磿r(shí)間和空間分開，可以防止各級控制之間交互作用而造成的震蕩以及不穩(wěn)定。,設(shè)置在發(fā)電廠、用戶或各供電點(diǎn)的以及電壓控制（就地控制），通常是快速反應(yīng)的閉

25、環(huán)控制，響應(yīng)時(shí)間一般在1s至幾秒內(nèi)。這種一次控制是分散的、自動的、往往根據(jù)當(dāng)?shù)仉妷焊叩投鴦幼?，其目的是維持節(jié)點(diǎn)電壓在一定范圍內(nèi)。由負(fù)荷的自然波動、電網(wǎng)切換和偶然事故造成的快速隨機(jī)電壓變化，通?？捎梢患夒妷嚎刂七M(jìn)行調(diào)整。,二級電壓控制協(xié)調(diào)控制一個(gè)地區(qū)的無功電源，使其作用達(dá)到最優(yōu)化。有些較大擾動僅靠一級控制不能奏效，需要二級控制來協(xié)調(diào)處理。這對于防止電壓崩潰是非常重要的。設(shè)置在系統(tǒng)樞紐節(jié)點(diǎn)的二級電壓控制，是自動閉環(huán)進(jìn)行的，響應(yīng)時(shí)間一般為35min以內(nèi)，這樣可以留出時(shí)間讓值班人員進(jìn)行干預(yù)。,以安全和經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則，優(yōu)化電壓的運(yùn)行狀態(tài)，對各二級電壓控制區(qū)進(jìn)行協(xié)調(diào)。設(shè)置在系統(tǒng)調(diào)度中心的二級電壓調(diào)節(jié)器，控制位于

26、各個(gè)地區(qū)調(diào)度所的二級電壓調(diào)節(jié)器。目前這種高層次的自動控制功能尚未實(shí)現(xiàn)，則只能對值班人員的干預(yù)進(jìn)行指導(dǎo)。例如，在法國三級控制是按國家調(diào)度中心電話的要求手動進(jìn)行的。,進(jìn)行電壓穩(wěn)定性控制的三種運(yùn)行方式,在正常運(yùn)行方式下，調(diào)度員應(yīng)運(yùn)用各種無功電源及控制手段，達(dá)到如下目標(biāo)： （1）電網(wǎng)運(yùn)行點(diǎn)一定要離電壓穩(wěn)定的臨界運(yùn)行條件有一定的安全距離 （2）輸電系統(tǒng)的輸送能力必須充分用于傳輸有功功率，盡量減少無功傳輸 （3）有功功率損耗和無功功率損耗都是最小的,安全被消弱指的是發(fā)生線路故障開斷（即n-1）的情況。開斷前必將運(yùn)行在一種很不經(jīng)濟(jì)的方式。 現(xiàn)在的一種趨勢是在（n-1）短時(shí)間內(nèi)允許出現(xiàn)過負(fù)荷等現(xiàn)象，但通過校正

27、控制可以使系統(tǒng)回到一個(gè)非擾動的狀態(tài)。,指由于一系列事件（包括不可預(yù)見的開斷），電網(wǎng)出現(xiàn)過負(fù)荷、電壓、不穩(wěn)定等情況。 目標(biāo)：使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，或者把擾動限制在局部地區(qū)內(nèi)。有些時(shí)候可以切負(fù)荷等措施。,一級電壓控制的實(shí)現(xiàn)方法,同步發(fā)電機(jī) 的無功功率輸出,SVC和SVG,可投切并聯(lián)或 串聯(lián)電容器組,可投切并聯(lián)電抗器,就地或遠(yuǎn)方切負(fù)荷,OLTC,一級電壓控制實(shí)在電壓變化時(shí)首先響應(yīng)的控制系統(tǒng)，一般就地實(shí)施閉環(huán)控制，也可以接受二級控制信號，如改變定值。,1,2,3,將超高壓電網(wǎng)分成不同電壓控制區(qū)域，每一區(qū)域保持一個(gè)大體平穩(wěn)的電壓水平，且每一個(gè)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)或數(shù)個(gè)特殊的“控制節(jié)點(diǎn)”（Pilot Node），

28、控制節(jié)點(diǎn)上的電壓波動代表著整個(gè)控制區(qū)域內(nèi)的電壓波動。,二級電壓控制協(xié)調(diào)控制一個(gè)地區(qū)的無功電源，使其作用達(dá)到最優(yōu)化。有些較大擾動僅靠一級控制不能奏效，需要二級控制來協(xié)調(diào)處理。這對于防止電壓崩潰是非常重要的。,設(shè)置在系統(tǒng)樞紐節(jié)點(diǎn)的二級電壓控制，是自動閉環(huán)進(jìn)行的，響應(yīng)時(shí)間一般為35min以內(nèi)，這樣可以留出時(shí)間讓值班人員進(jìn)行干預(yù)。,二級電壓控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)一個(gè)區(qū)域內(nèi)所有就地一級控制設(shè)備的工作，控制設(shè)備根據(jù)控制節(jié)點(diǎn)電壓水平進(jìn)行調(diào)整。,二級電壓控制的實(shí)現(xiàn)方法,二級電壓的控制目標(biāo),二級電壓 控制目標(biāo),二級電壓控制閉環(huán)系統(tǒng)的暫態(tài)特性是不帶超調(diào)量的無靜差調(diào)整，時(shí)間常數(shù)為12min，各控制電壓的閉環(huán)互不相聯(lián)，一個(gè)控制電壓的修改不影響其它回路。,在正常和事故情況下，各區(qū)域電壓保持接近于調(diào)度中給定的整定值。,控制系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)發(fā)電機(jī)的工作范圍，計(jì)算