电网无功电压优化系统.ppt
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网络版地区电网无功电压优化运行集中控制系统网络版地区电网无功电压优化运行集中控制系统网络版地区电网无功电压优化运行集中控制系统网络版地区电网无功电压优化运行集中控制系统许杏桃泰州苏源集团科电有限公司研制与应用研制与应用研制与应用研制与应用今天我们将和您共同探讨这个问题今天我们将和您共同探讨这个问题多少年来人们梦寐以求从全电网的角度实现全网无功电压优化运行实现全网无功电压实时闭环控制电压是电能质量的重要指标,电压质量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。
寿命有重要的影响。
电力系统的无功补偿与无功平衡是保证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,有效地控制和合理的电压质量的基本条件,有效地控制和合理的无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高无功补偿,不仅能保证电压质量,而且提高了电力系统运行的稳定性和安全性,降低电了电力系统运行的稳定性和安全性,降低电能损耗,充分发挥了经济效益能损耗,充分发挥了经济效益。
1、电压控制的主要技术、电压控制的主要技术基础知识基础知识1.改变p+jQ:
改变发电机无功出力:
增加或减少励磁电流。
无功补偿:
调相机、电容器、SVG平衡负荷:
调整三相负荷平衡2.改变G+jB:
调整变压器变比串联补偿更换粗导线缩短供电半径2、电压控制的两类方法:
、电压控制的两类方法:
3、变电站无功补偿与电压调节4、无功补偿的作用减少电能损耗提高电压质量增加设备输电能力提高电力系统稳定性
(1)减少电能损耗式中COS1为补偿前的功率因数。
COS2为补偿后的功率因数。
输送同样的有功功率,当功率因数从COS1提高COS2,电网元件中的有功功率损耗降低的百分值。
PL=3I2R10-3=(P2+Q2)/U12R10-3U(P1R+Q1X)/U1=(P2R+Q2X)/U2
(2)提高电压质量减少线路上传送的无功功率可以显著地减少电压降,提高用户端电压。
对于高压输电线路,线路电抗远大于线路电阻,这样无功流动对电压的影响很显著,甚至起决定性作用。
所以让高压输电线路少送无功对于提高下线用户电压相当有效。
S2=P2+Q2I2=IP2+Iq2输电线路、变压器的运行是受其最大传输电流限制的,即运行的电流不能超过其最大额定电流。
当I或S一定时,减少Iq或Q,可以增加IP或P,这就是当输电线路、变压器容量一定时,减少无功功率的传输能增加有功功率的传输,即增加设备出力的原理。
(3)增加设备输电能力(4)提高电力系统稳定性(4)提高电力系统稳定性电网中任何情况下都要求无功电源要大于无功负荷,要有贮备。
根据实际运行资料,无功功率的贮备容量必须达到最大无功负荷的78以上。
无功功率不仅要作全网平衡,而且要作各个地区平衡。
不仅全网平衡中要有贮备容量,而且各个地区都要有贮备容量,才能保证电网的稳定运行。
一、开发背景一、开发背景目目前前供供电电电电网网中中变变电电站站无无功功电电压压控控制制通通常常采用两种方式:
采用两种方式:
和和VQC控制控制手动控制手动控制一、开发背景一、开发背景手动控制手动控制存在以下问题:
存在以下问题:
1.1.要完成要完成2424小时监控,劳动强度大,调度值班人员小时监控,劳动强度大,调度值班人员很难做到;很难做到;2.2.精度较高的控制很难做到;精度较高的控制很难做到;3.3.多进程实时控制做不到;多进程实时控制做不到;4.4.无功电压的控制水平受制于调度值班人员的业务无功电压的控制水平受制于调度值班人员的业务素质;素质;5.5.设备动作状态很难做到实时记录。
设备动作状态很难做到实时记录。
VQC控制控制存在以下问题:
存在以下问题:
1.不不能能从从全全网网考考虑虑无无功功补补偿偿设设备备是是否否投投入入,不不能能实实现现无无功功功率分层平衡;功率分层平衡;2.不不能能从从全全网网考考虑虑是是否否调调升升主主变变分分接接开开关关档档位位,易易造造成成主主变分接开关调节振荡;变分接开关调节振荡;3.未未动动态态预预算算无无功功补补偿偿设设备备投投入入后后母母线线电电压压值值的的变变化化,易易造成无功补偿设备投切振荡;造成无功补偿设备投切振荡;4.不能动态地按时段分配主变分接开关动作次数;不能动态地按时段分配主变分接开关动作次数;5.不能实时记录设备动作状态;不能实时记录设备动作状态;6.装置故障率高,维护量大、费用高;装置故障率高,维护量大、费用高;7.投资大。
投资大。
一、开发背景一、开发背景从上分析,依靠手动或从上分析,依靠手动或VQCVQC装置控制装置控制变电所调压设备和无功补偿设备,很难实变电所调压设备和无功补偿设备,很难实现全网无功电压优化自动控制。
现全网无功电压优化自动控制。
在确保电网与设备安全运行的前提下,从全在确保电网与设备安全运行的前提下,从全网角度进行无功电压优化控制,实现无功补偿设网角度进行无功电压优化控制,实现无功补偿设备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压,实备投入合理和无功分层就地平衡与稳定电压,实现主变分接开关调节次数最少和电压合格率最高,现主变分接开关调节次数最少和电压合格率最高,实现输电网损率最小,从而进一步提高电网调度实现输电网损率最小,从而进一步提高电网调度自动化水平,提高电力系统运行的稳定性和安全自动化水平,提高电力系统运行的稳定性和安全性,全面改善和提高电网电压质量,降低电网损性,全面改善和提高电网电压质量,降低电网损耗,提高设备出力。
耗,提高设备出力。
二、开发目的二、开发目的1、标准电力系统电压和无功电力技术导则电力系统电压和无功电力技术导则电力系统电压质量和无功电力管理规定电力系统电压质量和无功电力管理规定并联电容器装置设计技术规程并联电容器装置设计技术规程电力网电能损耗计算导则电力网电能损耗计算导则电力网电能损耗管理规定电力网电能损耗管理规定电能质量供电电压允许偏差电能质量供电电压允许偏差变电运行规程变电运行规程电业安全工作规程电业安全工作规程电力系统调度规程电力系统调度规程三、开发依据三、开发依据2、优化原则:
1.实现全电网最大范围的电压合格(优先)2.实现全电网电能损耗最小3.实现全电网设备动作次数最少4.所有的动作符合安规、运规、调规四、数学模型与计算流程四、数学模型与计算流程无功优化数学模型-目标函数全网电能损耗最小:
全网电能损耗最小:
nP=minf1(Ui,Ki,Qi),其中其中Ui=f2(K1Ki,Q1Qi)i=1设备动作次数最少:
设备动作次数最少:
nN=minf3(Ki-KT)+f4(Qi-Qc)i=1Ui-变电站母线电压变电站母线电压,Ki-主变分接开关应处档位数主变分接开关应处档位数,Qi-变电站应投无功补偿变电站应投无功补偿容量,容量,KT-主变当前分接开关档位数主变当前分接开关档位数,Qc-变电站所配电容器容量变电站所配电容器容量四、数学模型与计算流程四、数学模型与计算流程无功优化数学模型-约束条件母线电压不越限:
母线电压不越限:
Umin|Ui|Umaxn24有载调压开关每天动作次数不越限有载调压开关每天动作次数不越限:
f3(Kij-KTj)NTi=1j=1n243电容器每天投切次数不越限:
电容器每天投切次数不越限:
f4(Qij-Qcj)Nci=1j=1n4供电电源关口功率因数合格:
供电电源关口功率因数合格:
Qi=tg(arccos)Pii=1无功优化数学模型-快速求解对目标函数的快速求解是实现全电网实时闭环控制的前提。
对目标对目标函数的快速求解是实现全电网实时闭环控制的前提。
对目标函数的直接求解相当复杂,费时费力,无法实现实时控制。
函数的直接求解相当复杂,费时费力,无法实现实时控制。
(A)有功网损对节点电压灵敏度:
ji表示与节点i相连的所有节点。
(B)有功网损对节点注入无功功率的灵敏度:
ki表示与节点i相连的所有节点。
(c)有功网损对节点变压器变比的灵敏度:
(d)节点电压对节点无功功率的灵敏度:
无功优化计算流程四、数学模型与计算流程四、数学模型与计算流程五、系统组成五、系统组成从调度自动化系统采集数据电压计算分析模块无功功率计算分析模块综合优化处理模块形成变压器有载分接开关调节指令形成无功补偿设备投切指令调度自动化(集控中心或配调中心)控制系统执行五、系统组成五、系统组成无功电压优化服务器,从调度中心、各集控站无功电压优化服务器,从调度中心、各集控站SCADA系统采集全系统采集全网各节点运行电压、无功功率、有功功率等实时运行数据,并采集各网各节点运行电压、无功功率、有功功率等实时运行数据,并采集各工作站工作站“设置参数设置参数”,进行无功优化计算、电压优化计算、无功电压,进行无功优化计算、电压优化计算、无功电压综合优化计算后,综合优化计算后,形成有载调压变压器分接开关调节指令、形成有载调压变压器分接开关调节指令、无功补偿无功补偿设备设备投切指令及相关控制信息,然后投切指令及相关控制信息,然后将控制信息发送至各将控制信息发送至各TOP3000工工作站,各工作站再将控制指令交作站,各工作站再将控制指令交SCADA系统执行。
系统执行。
此后循环往复。
此后循环往复。
六、实现功能六、实现功能11、全网无功优化补偿功能全网无功优化补偿功能
(1)当地区电网内各级变电所电压处在合格范围内当地区电网内各级变电所电压处在合格范围内,控制本级电网内无功功率流向合理,达到无功功控制本级电网内无功功率流向合理,达到无功功率分层就地平衡,提高受电功率因数。
率分层就地平衡,提高受电功率因数。
(2)同电压等级不同变电所电容器组根据计算决策同电压等级不同变电所电容器组根据计算决策谁优先投入。
谁优先投入。
(3)同变电所不同容量电容器组根据计算决策谁优同变电所不同容量电容器组根据计算决策谁优先投入。
先投入。
六、实现功能六、实现功能22、全网电压优化调节功能、全网电压优化调节功能:
(1)
(1)当无功功率流向合理,变电站母线电压超上限或超下限当无功功率流向合理,变电站母线电压超上限或超下限运行时,分析同电源、同电压等级变电所和上级变电所电运行时,分析同电源、同电压等级变电所和上级变电所电压情况,决定是调节本变电所有载主变分接开关还是调节压情况,决定是调节本变电所有载主变分接开关还是调节上级电源变电所有载主变分接开关档位。
上级电源变电所有载主变分接开关档位。
(2)
(2)电压合格范围内,高峰负荷提高运行电压,低谷负荷降电压合格范围内,高峰负荷提高运行电压,低谷负荷降低运行电压。
低运行电压。
(3)(3)实现多主变减变运行以降低谷期母线电压实现多主变减变运行以降低谷期母线电压.(4)(4)实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配。
实施有载调压变压器分接开关调节次数优化分配。
(5)(5)实现热备用实现热备用有载调压变压器分接开关档位联调。
有载调压变压器分接开关档位联调。
六、实现功能六、实现功能33、无功电压综合优化功能、无功电压综合优化功能
(1)
(1)当变电所当变电所10kV10kV母线电压超上限时,先降低主变分接开母线电压超上限时,先降低主变分接开关档位,再切除电容器关档位,再切除电容器;当变电所当变电所10kV10kV母线电压超下限时,母线电压超下限时,先投入电容器,再提高主变分接开关档位。
先投入电容器,再提高主变分接开关档位。
(2)
(2)实现预算实现预算10kV10kV母线电压,防止无功补偿设备投切振荡母线电压,防止无功补偿设备投切振荡。
(3)(3)当变电所变压器分接档位调当变电所变压器分接档位调至至11档,电容器全部切出,档,电容器全部切出,已实施多主变减变运行(如果条件允许),电压仍超上限,已实施多主变减变运行(如果条件允许),电压仍超上限,此时投入电抗器,增加无功负荷,达到降低电压的效果。
此时投入电抗器,增加无功负荷,达到降低电压的效果。
六、实现功能六、实现功能44、安全控制功能安全控制功能设备所有动作符合调规、运规、安规;自动纠错、自动闭锁、自动形成相
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- 电网 无功 电压 优化 系统