110kv变电站本科设计(论文)正文(编辑修改稿)

110kv变电站本科设计(论文)正文(编辑修改稿)内容摘要：

且能够满足变电站的稳定运行的基本要 求。 北华大学毕业设计（论文） 7 九区图不合理动作分析 由 图 就 可知变电站低压侧电压和高压侧无功功率都设定了 具体的 最大值与最小值 ， 而在社会生产生活中电压和无功并不是一成不变的，它们随着负荷 大小 的改变而改变，当两者同时被控制的时候可 能不会都满足系统稳定运行的要求，所以在 调节两者值的大小时，也许不能把它们都调节到合格的范围之内，必然 会在某个区域来回波动。 电力系统运行在目标区域边缘，但不能直接进入其中，所以在控制装置的监控下系统会发生连续调档，或者频繁投切电容器组，增加系统振荡次数，损坏设备。 如图 （ a） 所示， 0LQ ， 即在 变电站 安装恒定阻抗模型负荷。 若系统运行在六区可选用降低变压器档位位置而达到生涯的目的，当系统电压被提高的同时电力系统的无功功率的大小也将会受到严重的影响 ，因此 系统运行 可能 进 入七 区 ， 而不可能直接 目标区域。 当运行点 不合理动作示意区域的 S 小区中时 ， 调节变压器分接头 降档 有 可能会使 系统 无功功率越下限 值 ， 此时 运行点 或许 进入 七 区或 六 区。 同理可分析当运行点在四 区 时可以 采用的辅助 控制 策略 即 降档升压，在 电压被 提高的同时 也 会使 电力系统 感性无功功率数值增大，因此 该 运行点将进入 三 区 工作。 8765 43219SLQHQ HULU01 Q8765 43219LQ HQ HULUminuQ1S2S minuQ (a) 恒定阻抗负荷模型 (b) 恒定功率负荷模 型 北华大学毕业设计（论文） 8 8765 43219LQ HQHULUba)( HPF )( LPFm inqU m inqU （ c） 振荡动作示意 图 九区图不合理动作示意 如图 （ b）所示， 0LQ ， minuU 为调节 一个 档 位 分接头 时 所引起的 电网 无功功率最小变化量， 选取恒定功率模型的负荷作为 变电站负荷。 由图可知 运用改变变比的方法来改善 二 区和 六 区电压的同时 也将会严重影响无功功率的平衡，因此 运行点只 可 能进入 三 区和 七 区。 又如 当电力系统的电压和无功 位于 一 区中的 1S 小区时， 可以通过改变变压器分接头 升档降压会使 电网无功功率值得大小 越上限， 此时该 运行点 将会 进如 三区或 二 区； 另外哈有一种情况 当 系统电压无功值均 位于 五 区中的 2S 小区时， 此时若要通过 降档升压 将 会使 电网 无功功率越下限， 那么 运行点 将会直接 进入 七 区或 六 区。 比较图 （ a）、（ b），可知对于 恒定阻抗值 负荷模型， 若要对运行在 六 区 的点采用改变变比 降档升压策略 那么 运行点 最终总会 进入 到 七 区。 由于 改变有载变压器的分接头进行调档 对 系统 无功功率的 改变 影响极小，这些区域的 调档 控制方法 基本 上 符合 电压无功控制 的 主要 目标，但 也使系统的调档次数和投切电容器组的次数增加了。 相比较情况下若是没 有 找到 其他 更好的控制方法 ， 运行点在 这些区域 运行时害的 只能采用调档措施。 除此之外当运行点在 九区图的某些区域 运行时，变电站被控制的时候 主变高压侧的分接头和 低压侧电容器的 投切开关还可能出现频繁操作，系统产生振荡。 所谓“振荡动作” 它 是指在 对变压器的分接头进行 调档 的时候 和投切电容 组的 时 候 ， 此时 运行点 不能直接进入 合格的 理想的目标 区域 内 ， 而是进入 到被控对象运行 的临近范围区域，又 或者是 保持在原运行位置 所在 的 区域。 若是 被控对象运行 进入到 相邻的 区域 ，被其区域的控制策略所 控制 的时候 ， 此时 又 会 使 电力系统运行状况 回到 原先所在的控制 区域 内。 多次北华大学毕业设计（论文） 9 研究发现电力系统设备频繁的 振荡 也就是 增加 了 主变高压侧 分接头 升降 和 低压侧投切电容器组的动作次数， 这对开关等各种 装置 的使用 年限严重的缩短 ， 并且电力系统倍受冲击 ， 为了 减少 上述情况 的发生 ，我们应当选取更加合理地控制方法。 在 图 （ c） 中可以看出 ， 0LQ ， minqU 为投切 一 组电容器所引起的电压最小变化量， 若是在变电站 安装恒定阻抗模型的 负荷。 图 （ c）中， 当系统运行于 三 区中 由 HU 与 qU 所 包围 的 区 域内 时， 分析三区的电压无功控制 策略， 根据分析可得，为了对电力系统进行无功补偿可 投入 低压侧的一 组电容器 达到无功功率就地平衡 ， 此时也将会 引起电压 值 升高， 于此同时系统 无功功率 值 减小，功率因数 也随着 增大， 当我们向系统投入所需的电容器时，系统运行 可能进入 上面两个区域，而不是目标区域 ；此后 电压无功控制装置 应该按 以上两个区域的控制 策略动作， 可以分为 下两种 不 同的状态。 ① 投电容后运行点进入 一 区 假如主变分接头有充裕 的档位可 以 上调， 那么电压无功控制装置就可以 执行升档动作， 使电压值减小 ， 由于 功率因数不变 化 ， 所以电力系统 无功功率 的数 值减小 但是功率性质不 会发生改 变， 同时 无功功率 不小于下限值在合格的范围之内 ， 因此不管电力系统运行在何种状态，处于那种控制模式 ， 最终 运行点都 将会进入目标区域内。 若 主变高压侧 分接头已 被 调至最高档 位，或者是另外一种情况即主变高压侧 分接头档位因已经达到 最大调节次数而 使系统发出 闭锁 信号 ， 此时电压无功控制装置就会 执行强切电容 器组的 动作，这又使系统 运行点 回到原位置 ； 电压无功控制 再按 三 区的策略投电容， 由于如此频繁的投切电容，系统将会产生震荡现象。 ② 投电容后运行点进入 二 区 假如主变分接头有充裕的档位可以上调 ，则 电压无功控制就可以 执行升档动作， 因此电压值就会降低 ， 但是 功率因数不 会发生 变 化 ， 但是电力系统的 无功功率 的数值减小但是它的 性质不 会发生 变 化。 由于主变高压侧调档对系统无功功率没有那么大影响， 在电压无功功率控制 的 模式下，因此运行点可能进入不了 九 区而是又进入 qU 小区，从而产生振荡动作现象。 在电压 功率因数控制模式下，由于 调档对功率因数无影响，运行点又回到 qU 小区，产生振荡动作现象。 若主变高压侧分接头已被调至最高档位，或者是另外一种情况即主变高压侧分接头档位因已经达到最大调节次数而使系统发出闭锁信号，此时电压无功控制装置就会执行强切电容器组的动作，这样就会出现投切电容的开关频繁动作。 通过多次试验研究表明，再使用九区图控制方法时，我们可以观察到 主变高压侧的分接头与低压侧投切电容的开关会频繁的动作 ， 由于用户需要稳定的电压，所以不允许北华大学毕业设计（论文） 10 对变电站电压来回调节 ， 严重影响工业生产和人们的正常生 活用电，所以我们需要设定主变高压侧分接头的动作次数，一旦超过动作次数，控制装置将会发起闭锁信号，使分接头停止调节动作，此时电力系统很有可能发生振荡的现象。 此外，我们在设定无功功率的最大值与最小值时，应充分考虑两者差值的大小，以便于减少投切开关的动作次数。 九区图控制策略其他缺陷 由上文分析可知在利用 九区图控制策略 控制变电站时，由于电压和无功的值 是 基于理想的情况 考虑的 ， 而在实际生活当中电力系统的电压和无功是随着电力负荷的变化而变化的，因此还存在如下现象 ： ① 电压和无功随着春夏秋冬四季的变换 ， 用户负荷的高 峰期与低谷期的不同而变化的，而这九区图中是很难控制的。 又 由于调 节主变高压侧分接头与低压侧 投切电容 器两者 对变电站 进行调压和调功 率 时是相互影响的 ， 所以当这两种控制方式都起到控制作用时，变电站的工作者很难做出抉择使用哪类控制方法。 ② 通过测量变电站的实际电压值和无功功率 值 且 基于 使用九区图的控制方法， 如果电力系统的电压和无功功率不超出设定的最大值与最下值，我们只需调节主变高压侧分接头即可。 由电压无功的关系曲线可知， 电压超出最小值时，无功功率曲线是由波谷转到波峰的情况 ， 此时无功功率也会超出最大值。 由此可得出 九区图的控 制 走向是首先 调节 主变高压侧的 分接头 运行点将会由第五区域 进去 第九 区 域 ， 随后进入第三区 ， 当低压侧的电容器被投入时，又会回到第九区。 如果 电压无功控制装置 能够 敏捷的指出无功功率的偏移造成电压值的越限，那么就可以 在 两者不超出最值时，快速调节无功功率的大小 ，从而 使主变高压侧 分接头的调节次数 减少，提高设备使用寿命，改善电压质量。 ③ 在实际工业生产生活中，九区图对于快速变化的电压不能做出迅速的调节方案。 ④ 在对实际电网电压控制时，比较常用逆调压的调节方法，这对于九区图控制策略是很难完成的。 ⑤ 运用九区图控制变电站时，有 时候可能会出现电压 不平稳运行的情况。 由以上情况可知 ， 我们需要对传统的九区图控制方法进行改进， 为此本文设计了 增加 两 个仿振小区的改进九区图控制 策略。 北华大学毕业设计（论文） 11 改进九区图控制策略 从 图 （ c）中 对两个运行点的情况分析可以看出，由电压无功控制装置调节的结果可知，控制不合理将会引起系统频繁振荡。 因此有大量的电压无功控制 装置在 传统的九区图中增加了 两 个防振小区。 876 5 43219LQHQ)(HPF )(LPF7030LBUm axqUm axqU HUHBU 图 增加 2 个防振小区的改进九区图 如 上图 所示， 相对于传统的九区图可以看出被改进之后的九区图多 了 30 与 70 两个防振得区域。 这两个新增加的防止振荡的区域的控制策略是 ： 若电力系统运行于七区或者三区的时候，为了防止变电站电压不超过设定最大值（或者是最小值）可将低压侧的电容器投入（或切除）一组即可。 由此可以推出 ， 这两个新增的 防振 区域的电压值的大小应该与由投切低压侧一 组电容 器产生变化 的 最大的电压 量 maxqU 即 ， m a xqHHB UUU  ， m a xqLLB UUU  分析电力系统运行在新增加的两个方针小区时，其电压无功控制装置的控制方法为： 若是运行点在 30 小区，可以 维持 原运行状态即控制装置发出闭锁信号设备不动作或 着调节升高主变高压侧分接头位置进行 降压； 若是运行点在 70 小区内，也可以 维持不动作或者调节降低主变高压侧分接头 档位 提升电压值。 考虑到运行点可能会在这两个防振小区，那么运用 维持策略的 好处在于当不考虑无功功率的大小时，此方法提高了用户电压的质量 ， 而且改善了频繁振荡的缺点。 北华大学毕业设计（论文） 12 相比其他运行情况，考虑到 运行点 在 30 这个防振 小区 运行时 ，电压 大小比 正常 情况下稍大一些 ； 而当 运行点在 70 防振 小区 运行 时，电压 值堪比 正常 值稍小一些。 电压无功控制装置的 厂家 在选择 30 小区和 70 小区 的 调节控制方法时，提出如下策略：首先将系统电压调节至合适的值域内 ； 其次调节系统无功功率的大小 ， 由于条件的限制无功功率值很难达到理想的控制状态。 在变电站负荷 为 恒定的阻抗模型时，运行 点 在 30 防振 小区 进行 升档降压 ， 升高主变高压侧分接头的档位使电力系统感性无功功率降低，这对于 对于 变电站 电压无功 控制策略，提高了电网 无功 的质量 ， 系统 运行点 才 有可能进入 目标区域 ， 相比之下运行点比较容易进入 3 区 ， 由此可以对 3 区的 运行点在低压侧 投 入 电容 器 进入 目标区域；当变电站的负荷位 恒定功率模型 时 ， 提 升 主变高压侧分接头的 档 位时，电力系统的 感性无功值总会 增大， 系统 无功 严重不平衡 ， 此时 运行点进入 3 区 的可能性比较大。 对于 在 70 防振 小区 采取主变高压侧分接头 降 低 档 位 升压 的控制方法 ，对于 VQC模式， 无论变电站的负荷时 恒定阻抗 模型或是 恒定功率模型， 当九区图中的无功功率设定的下限值小于或者等于零时，对系统实施 降档 调压措施，就会使电网的 容性无功 比例增大继而系统的 无功 平衡被破坏 ， 所以被控对象有可能先进入 7 区， 在这个区域执行切除电容控制策略之后进入目标 区域九区，然而这影响了运行点直接进入九区。 通过对两个防振小区控制策略分析可得 ：在 新增的两个防振 小区 内对运行点进行升降变压器分接头档位调压 ， 但是这种调控方式下很多时候会增加主变高压侧 分接头 与低压侧 电容器组 动作次数。 当对变电站采用 维持策略 时，比使用 调档策略 将会使系统的开关设备动作次数减少 ， 但是此控制策略的缺点在于无法保证无功的平衡。 因此我们需要 把两种策略综合考虑 ，即： 对于系统运行在 30 防振小区 ，若 PF ， 可视变电站功率因数合格，此运行状态可以保持 ； 若是功率因数不合格 ，可投入电容。