1、第二十四讲 调度自动化（5）,肖仕武，薛安成 Office:J5B309 Tel:80794899,North China Electric Power University,page2,2019/3/7,无功-电压控制,North China Electric Power University,page3,2019/3/7,运行成本,能源（煤，核能）消耗 机组开停费用 设备冷/热备用费 网络损耗2002年全国电网的线损率为7.7%，年损耗总电量875.38亿千瓦时 2002年总发电量完成16400 亿千瓦时,North China Electric Power University,page
2、4,2019/3/7,线损,电力网电能损耗（简称线损），是电网经营企业在电能传输和营销过程中自发电厂出线起至客户电度表止所产生的电能消耗和损失。,North China Electric Power University,page5,2019/3/7,线损率,线损率是衡量线损高低的指标，它综合反映和体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平，是电网经营企业的一项经济技术指标。,线损率=(供电量一售电量)供电量*100% 其中，供电量=发电厂上网电量 + 外购电量 + 电网送入电量 - 电网输出电量； 售电量=所有客户的抄见电量。,North China Electric Power Un
3、iversity,page6,2019/3/7,技术指标,电能损失率指标： 配电线路及变压器综合损失率10% 低压线路损失率12% 线路末端电压合格率90% 配电线路电压允许波动范围为标准电压的7%； 低压线路到户电压允许波动范围为标准电压10%。 功率因数指标： 农村生活和农业线路 cos0.85; 工业、农副业专用线路 cos0.90。,North China Electric Power University,page7,2019/3/7,供电电压允许偏差,35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。（如供电电压上下偏差同号时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。）1
4、0kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%。 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。,North China Electric Power University,page8,2019/3/7,电网降损技术措施,重点抓好电网规划、升压改造等工作。简化电压等级，缩短供电半径，减少迂回供电，合理选择导线截面和变压器规格、容量，制订防窃电措施。淘汰高能耗变压器。,按照无功优化计算结果，合理配置无功补偿设备，提高无功设备的运行水平，做到无功分压、分区就地平衡，改善电压质量，降低电能损耗,North China Electric Power University,page9,20
5、19/3/7,降损的理论基础（1）,Ploss=I2R=U2/R 减少电阻 升高电压，在输送功率一定的情况下，降低电流 在输送有功一定的情况下，减少网络中的无功流动，降低电流（无功优化）,North China Electric Power University,page10,2019/3/7,降损的理论基础（2）,减少网络中节点的电压差,单支路潮流及损耗,North China Electric Power University,page11,2019/3/7,电力系统无功的特点,U1,U2,X,S1,S2,无功不能远距离输送:,R,North China Electric Power Un
6、iversity,page12,2019/3/7,电压偏移的影响,对电力用户的影响电动机、电炉、照明、电子元器件生成 对电力系统的影响发电厂厂用机械的出力，影响锅炉和汽轮机的运行，使电厂出力降低电压崩溃：负荷无功增加大于系统所供，电动机负荷切除，发电机失稳,North China Electric Power University,page13,2019/3/7,无功可控设备,North China Electric Power University,page14,2019/3/7,变电站VQC装置原理,九区图,North China Electric Power University,pag
7、e15,2019/3/7,同步发电机励磁控制系统的调压作用,North China Electric Power University,page16,2019/3/7,分级分区的无功电压控制模型,EDF三级无功电压控制模型,二级控制,一级控制,三级控制,局部最优,厂站最优,全局最优,区域控制,厂站控制,全局控制,初始可行解，系统当前运行状态,最优解,其他可行解,North China Electric Power University,page17,2019/3/7,一级电压控制为本地控制（local control），只用到本地的信息。控制器由本区域内控制发电机的自动电压调节器（AVR）、有
8、载调压分接头（OLTC）及可投切的电容器组成，控制时间常数一般为几秒钟。在这级控制中，控制设备通过保持输出变量尽可能的接近设定值来补偿电压的快速的和随机的变化。 二级电压控制的时间常数约为几十秒钟到分钟级，控制的主要目的是保证中枢母线（Pilot Node）电压等于设定值，如果中枢母线的电压幅值产生偏差，二级电压控制器则按照预定的控制规律改变一级电压控制器的设定参考值，二级电压控制是一种区域控制（Region Control），只用到本区域内的信息。 三级电压控制是其中的最高层，它以全系统的经济运行为优化目标，并考虑稳定性指标，最后给出中枢母线电压幅值的设定参考值，供二级电压控制使用。在三级电
9、压控制中要充分考虑到协调的因素，利用了整个系统（System-wide）的信息来进行优化计算，一般来说它的时间常数在十几分钟到小时级。,North China Electric Power University,page18,2019/3/7,二级电压控制,分区原则： (1)枢纽母线(Pilot Bus)电压的典型性：在区域内，枢纽母线是少量最重要的高压母线，它们的电压行为足以代表区域的电压行为 (2)区域可控性：在区域内，有足够的无功容量用于电压控制 (3)区域间的解藕性：区域内的控制受区域外的控制操作影响很小,North China Electric Power University,pa
10、ge19,2019/3/7,电网分区,North China Electric Power University,page20,2019/3/7,省级电网与地区电网的区别,省级调度管辖,地级调度管辖,North China Electric Power University,page21,2019/3/7,我国地区电网的运行特点,220kV省级电网（环网）,110kV送电区域 （辐射状运行）,110kV送电区域 （辐射状运行）,110kV送电区域 （辐射状运行）,110kV送电区域 （辐射状运行）,North China Electric Power University,page22,201
11、9/3/7,我国地区电网的运行特点,220kV,110kV,35kV,10kV,North China Electric Power University,page23,2019/3/7,我国地区电网的运行特点,如果把变压器运行的两侧或三侧绕组及其所连接的母线组成的电网区域，作为一个无功电压控制考察单元（并列运行的变压器属于同一考察单元，同一变电所的分列运行的变压器属于不同的考察单元），则根据电网运行的实际状态，各变电所可以有一个或多个考察单元。 110kV变电所的多个考察单元可以受电自220kV变电所的同一考察单元，也可以受电自不同220kV变电所的多个考察单元。在电网正常运行时，一个考察单
12、元不会同时受电自220kV变电所不同的多个考察单元。 电网中安装配置有一级或一级以上变压器有载调节分接头。目前，绝大部分220kV变电所主变的220kV和110kV绕组的有载分接头不具备远方遥调的条件。110V变电所主变的110kV绕组有载分接头中，只有部分具备远方遥调的条件，其余只能就地操作。,North China Electric Power University,page24,2019/3/7,我国地区电网的运行特点,电网中110kV变电所的二次侧母线（10kV或6kV），一般均安装有并联电容器。这些并联电容器中，只有部分具备远方遥控的条件，其余只能就地操作。110kV变电所二次侧母线
13、的电压合格率为A类考核指标，具有较严格的考核要求。220kV变电所主变高压侧受电关口的功率因数也为考核指标，但其考核要求次于前者。,North China Electric Power University,page25,2019/3/7,地区无功电压控制的方法,要素,设置,最大优化控制范围,具有远方遥控遥调条件的110kV变电所以及供其电源的220kV变电所,地区二级电压控制采用启发式搜索方法，其各个要素,控制目标,主要目标：提高各110kV变电所的10kV 考核母线的电压合格率 第二目标：提高各220kV变电所高压侧绕组的功率因数合格率,North China Electric Power
14、 University,page26,2019/3/7,地区无功电压控制的方法,基于SCADA主站系统的电压/无功控制也是利用九区域图原则。 基于区域控制概念的控制方案希望能够从区域的角度来分析无功或电压不合格的原因，并根据原因来具体执行动作，防止由于上一级电压的不合格而导致下一级多个变电站的VQC动作。,North China Electric Power University,page27,2019/3/7,规则库,当发现电压出现偏差时，应当首先检查无功是否平衡。分头的调节应当是在无功平衡充裕的条件下才考虑的，如果系统在无功缺额很大时，不应该调节分接头，防止出现电压崩溃。 无功的调节应当本着“从低到高”的原则，即首先保证低电压等级的变电站内部无功平衡，然后再考虑上一级的平衡。基本的思想是保证联络变压器从系统获得的无功接近于零。 电压的调节本着“从高到低”的原则，防止同一级的变压器分头大量动作，对于普遍电压的偏低，利用上一级的分头来解决，即希望利用最少的设备动作保证合格。,North China Electric Power University,page28,2019/3/7,区域无功电压控制系统结构,区域无功电压控制系统结构示意图,
