基于无功分层平衡原则的改进型AVC系统Word格式.docx
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基于无功分层平衡原则的改进型AVC系统Word格式.docx
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活动时间:
2013年10月—2014年5月
小组成员及分工:
序号
姓名
年龄
学历
职务
组内分工
1
刘继军
43
本科
调度控制室主管
组长
2
刘凯
34
原调度控制中心副书记
副组长
3
刘任玉
31
调控中心副主任
4
李谆
30
地区调度班长
组织协调
5
王锎
26
调度副值
方案制定
6
石文娟
25
理论指导
7
杨硕
28
研究生
系统实施
表1制表:
杨硕2014年3月
二、选题理由
经济效益是企业生存和发展的关键,降低损耗和供电成本是供电企业提高经济效益的重要措施。
电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行,统计数据表明2013年变压器损耗占衡阳地区主网损耗的35%,在线损总额中也占有相当大的比重。
根据省公司大运行体系的要求,以及公司三年降损的主要目标,结合国网衡阳供电公司七届四次职代会暨2014年工作会议上的报告中关于“突出加强线损管理”的要求(调控中心承担着110千伏以上主网降损的主要任务),加强线损管理提高电网运行经济性尤为重要。
同时,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电气设备的寿命有重要的影响,而电压质量和无功功率的分布有着不可分割的关系,传统的自动电压控制(AVC)策略是以单一检测10kV母线电压为依据,通过简单的投退电容、电抗为调节手段以达到保证电压质量合格这一目的,未考虑无功分布,致使主变损耗不必要增高。
因此,我们需要对传统AVC策略进行改进,引入无功分层平衡策略,在保证电压质量的同时,进行合理的无功补偿,降低电能损耗,提高电网经济性。
为此,我们选定此课题:
基于无功分层平衡原则的改进型AVC策略。
三、现状调查
在电网接线方式相对稳定的前提下,降低变电站的损耗可以降低供电成本。
变电站损耗由以下几部分组成:
1、固定损耗。
不随负荷的变化而变化,只与运行方式有关,主要是变压器的空载损耗,又称铁损;
2、可变损耗。
随负荷电流的变化而变化,与电流的平方成正比,主要是变压器的短路损耗,又称铜损;
3、其他损耗。
主要是计量装置不准确及故障发现不及时引起的损耗。
我们的主要工作就是通过降低铜损来降低变损,以达到提高电网经济性的目的。
传统的AVC策略以母线电压高低为调整依据,通过投退无功补偿装置进行电压调节。
当10千伏母线电压U超出考核曲线范围内时,即U<
10.0或U>
10.7时,启动电压策略。
若电压低于考核曲线时(U<
10.0),此时系统检测母线容抗器状态,优先切除电抗器,若无电抗器切除,则投入电容器;
若电压高于考核曲线时(U>
10.7),此时优先切除电容器,若无电容器切除,则投入电抗器。
电压策略流程图如下所示:
图1制图:
王锎2014年3月
传统AVC策略的弊端:
1、以单一检测10kV母线电压为依据
2、缺乏对主变穿越无功的监视及调节
3、现有调压手段下,易忽视主变档位的调整
4、主变穿越无功增加造成电能损耗的增加
因此,我们需要改进AVC策略,同时兼顾电压质量与无功平衡。
本课题以220kV龙塘变AVC系统为研究对象,以降低龙塘变#1、2主变铜损为研究目标。
通过对龙塘供电区负荷性质、区域无功分布及电源点特点进行研究分析,我们发现龙塘变10kVI、II母负荷较轻,属感性负荷,两段自然无功平均在2MVar左右;
110kV负荷比重较大,在220kV神农智能变电站未投产前,龙塘变担负着耒阳县区95%以上的负荷。
龙塘变属耒阳电厂上网通道,无功充足,导致10kV母线电压偏高,长期处于10.6kV以上,为确保龙塘变电压质量,10kVI、II母两台电抗器长期投入,导致穿越主变的无功功率长期为自然无功的6倍左右,低压侧负荷电流成比例增加,致使主变损耗(铜损)增加,高压侧下网无功、电流增加,主变的负载能力也有所降低。
四、目标设定
通过对龙塘变主变三侧无功数据综合分析,我们设定目标:
降低龙塘变主变铜损电量3600千瓦时/月·
台。
五、目标可行性分析
根据现状调查,我们发现,导致龙塘变主变损耗过大的主要原因在于无功分布不平衡,而影响主变穿越无功的重要因素是#1、#2电抗器长期投入。
由于无功不平衡,每台主变低压侧穿越电流增加577A,因此,我们拟定降低龙塘变主变铜损电量3600千瓦时/月·
台是可以达到的。
六、原因分析
这是龙塘变1、2号电抗器的投入曲线。
2013年龙塘变#1电抗器投入曲线(负荷率90%,全年投入时间约7884.0h,合计328.5天)
图2制图:
石文娟2014年3月
2013年龙塘变#2电抗器投入曲线(负荷率94%,全年投入时间约8234.4h,合计343.1天)
图3制图:
这是龙塘变1、2号主变低压侧穿越无功曲线。
2013年龙塘变#1主变低压侧穿越无功曲线(平均值11.35MVar)
图4制图:
2013年龙塘变#2主变低压侧穿越无功曲线(平均值10.34MVar)
图5制图:
石文娟2014
七、要因确定
经验表明,传统的AVC策略通过投退电容、电抗器基本能够满足电压质量要求,但缺乏对主变穿越无功的监视及调节。
况且220kV变电站主变档位调整需报省调批准,在现有调压手段满足调压要求的情况下,更容易忽视对主变运行档位的调整,造成了龙塘变1、2号电抗器长期投入,穿越无功偏高,致使主变铜损不必要增高。
八、控制策略制定
改进型AVC以无功补偿度及母线电压高低为调整依据,监视10kV母线电压及主变低压侧的穿越无功,对变电站做出相应控制或提出建议,使电压和无功满足条件,使系统电压质量在合格范围内、穿越主变的无功尽可能小,以降低主变损耗。
改进型AVC优先启动无功策略,以穿越主变低压侧无功Q穿越与该站电容器、电抗器额定容量的1/2(即1/2QC额或1/2QL额)大小关系为判定条件,AVC系统优先对穿越无功做出初步判断。
若Q穿越≥0,则说明无功为容性(等于0时为全补偿,无功平衡),进一步判定:
1、若Q穿越≤1/2QC额,则无功平衡;
2、若Q穿越>1/2QC额,无功不平衡,此时需通过投退电容、电抗器进行无功调节,调节完毕后,再一次进行无功平衡判定,直至无功平衡;
若Q穿越<0,说明无功为感性,则进一步判定:
1、若Q穿越≥-1/2QL额,则无功平衡;
2、若Q穿越<-1/2QL额,无功不平衡,此时需通过投退电容、电抗器进行无功调节,调节完毕后,再一次进行无功平衡判定,直至无功平衡;
无功平衡之后,闭锁容抗器投退,启动电压策略:
1、若U<10.0,则发主变升档建议,进行调整,直至电压合格;
2、若U>10.7,则发主变降档建议,进行调整,直至电压合格。
基于无功分层平衡原则的改进型AVC策略的流程图如下所示:
图6制图:
九、方案实施
根据拟定的策略,以传统AVC系统为基础,以龙塘变为研究对象,引入无功分层平衡策略并调整相应判据后,通过开环试验验证该策略的逻辑正确性。
在确保EMS系统遥控成功率的情况下,开展闭环试验进一步检验实际效果。
一十、效果检查
改进前(#1主变分接头档位在7档)
改进后(#1主变分接头档位在5档)
图7制图:
李谆2014年3月
基于无功分层平衡原则改进220kV龙塘变AVC策略后,取得了以下效果:
1、穿越主变的无功功率得以明显降低,主变的供电能力得到一定提升:
以穿越#1主变310断路器的无功为例,改进前约为11MVar,改进后1MVar;
当变压器输出一定有功功率时,穿越主变的无功功率的减少能减少变压器的需用容量,从而提高变压器的供电能力。
2、主变铜损得到一定程度的降低,经计算改进AVC系统后,龙塘变每台主变因无功穿越功率而减小的相电流约为:
低压侧580A,高压侧26.4A(中、低压侧消耗的均为感性无功,由高压侧提供,改进AVC系统后对中压侧的穿越无功功率影响很小,为计算方便,将其省略)。
经查龙塘变电气试验报告,低压侧每相直流电阻约为0.005Ω,高压侧0.75Ω,根据焦耳定律,每台主变每月减少的铜损电量为:
Q铜损=Q高压侧+Q低压侧=(I低2R低+I高2R高)×
3T=4762.19千瓦时(其中T=24小时×
30=720小时)
两台主变因此每月节省电费=4762.19×
2×
0.588=5600.3元(按最低居民用电价格计算)
2013年龙塘变#1、2电抗器全年投入率分别90%和94%,据此进行校核,平均每月龙塘变两台主变可节省电费:
4762.19×
(0.90+0.94)×
0.588=5152.3元
通过本次QC活动,优化了AVC系统,达到了降低主变变损的预期目标。
保证电压和关口功率因数合格,尽可能减少线路无功传输、降低电网因不必要无功潮流引起的有功损耗。
一十一、总结和下一步打算
我们小组本次QC活动针对普通AVC策略在自动投退无功补偿时,只考虑电压,而不考虑穿越主变无功功率大小的缺陷,以220kV龙塘变AVC系统为改进对象,引进无功策略判定,结合手动调整变压器有载调压分接头的措施,取得了较好的降损效果。
为巩固成果,我们将在今后的实际工作中不断的加以充实和完善,并逐步把该系统推广至本地区有条件、有必要改进的变电站。
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- 基于 无功 分层 平衡 原则 改进型 AVC 系统
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