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高压直流低负荷无功优化功能运行分析

肖鸣1,傅闯2,梁志飞1

(1.南方电网电力调度通信中心,广东省广州市510623; 2.南方电网技术研究中心,广东省广州市510623)

摘要:高压和特高压直流输电系统中的低负荷无功优化功能对换流站及邻近厂站的电压调控有着非常重要的作用。文中介绍了高压直流低负荷无功优化功能的原理及其在南方电网高压和特高压直流输电系统中的2种不同实现方式,分析了该功能的实际运行特性和应用效果。结合整流换流站及邻近厂站注入无功与电压灵敏度分析计算,验证了在直流低功率运行时低负荷无功优化功能对减少直流向交流系统注入的过剩无功、改善系统电压水平、丰富电压调控手段方面的积极作用和实际效果。实际应用表明,低负荷无功优化功能可以明显改善直流启停和低负荷运行时的系统电压。最后就实际运行对如何进一步完善该功能进行了分析,并提出了相关建议。

关键词:高压直流/特高压直流;电压调控;低负荷无功优化功能;电压灵敏度分析;电网运行

收稿日期:2010-05-25;修回日期:2010-06-13。

十一五国家科技支撑计划重大项目(2006BA A02A 30)。

0 引言

高压直流(H VDC)和特高压直流(U H VDC)输电换流站无功补偿和电压控制策略是直流输电系统安全稳定运行至关重要的一个环节。一方面,从直流稳定运行的角度,合理的无功补偿和电压控制策略是保证直流持续稳定运行的必要条件之一[1-6];另一方面,从电网的角度,可以利用直流输电系统快速、灵活的可控性进行交流系统电压调控,丰富电网电压调控手段,提高系统电压稳定性,为直流稳定运

行需要的系统电压提供保证[1-10]

。H VDC 低负荷无功优化(low load reactive pow er optim ization,LLRPO)功能是换流站进行无功补偿和电压控制的一种重要手段,可以看成是直流无功调制功能的一种特例[6-7,10]。

H VDC 输电系统运行时,受换流站接入点谐波性能和交流滤波器设备性能的限制,必须投入一定数量的交流滤波器组[1-5]。受多种因素制约,直流输电工程中单组交流滤波器容量越来越大(例如云广UH VDC 单组交流滤波器容量达187M var)。直流低功率运行时,换流器消耗的无功小于交流滤波器补偿的无功,导致直流换流站向交流系统注入大量的过剩无功。

直流低功率持续运行时段,通常电网负荷较低,送受电水平下降,交流线路因轻载充电无功过剩,水电机组因调峰开机方式较小,火电机组进相深度有限。受这些因素影响,交流系统局部电压调控已很困难,此时直流向交流系统注入的大量过剩无功无

异于给电压调控雪上加霜 ,换流站及附近厂站的电压容易偏高,甚至有电压越限的风险,给电网的稳定运行带来很大的影响。特定方式下直流输电系统甚至被迫停运调压。

另一方面,直流停运操作时,为减小对交流系统的冲击,需要先将功率降至低水平再闭锁(一般降至最小功率,受直流最小电流限制,其值为额定功率的10%);直流启动操作时,一般先将直流以最小功率解锁,然后提升功率至目标值。以上情况下,直流低功率解、闭锁将不可避免地引起交直流系统无功交换的突变,影响系统电压稳定性。

针对上述直流低功率运行工况中的无功过剩问题,南方电网中已投运的云广UH VDC 、天广H VDC 输电系统中已投入了LLRPO 功能进行电压调控。

分析H VDC 和UH VDC 的LLRPO 功能的运行特性将有助于更好地发挥其对系统电压调控的积极作用,并为国内其他直流开发和应用LLRPO 功能乃至无功控制策略研究和应用提供有益的借鉴。

本文介绍了南方电网H V DC 和UH VDC 输电系统中已经应用的2种LLRPO 功能,分析了其运行特性,验证了该功能对保证直流换流站稳态电压稳定、有效减少直流向交流系统注入过剩无功、改善系统电压水平、丰富电压调控手段方面的积极作用;对如何进一步完善LLRPO 功能进行了分析,并提出了相关建议。

1 2种LLRPO 功能

1.1 LLRPO 功能原理

换流器消耗无功Q dc 可用下式计算:

第34卷第15期2010年8月10日V o l.34 No.15A ug.10,2010

Q dc =P dc tan (1)

式中:P dc 为直流输送功率; 为换流器的功率因数角,其计算公式为:

cos 1

(co s +cos ( + ))(2)

为换相角,对于逆变器,应把触发角替换为熄弧角。

由式(1)、式(2)可见,在输送相同直流功率的情况下,换流器的或越大,则换流器的功率因数越低,换流器消耗无功越大,因此可以通过增大换流器的或来增加换流器的无功消耗。

如前文所述,直流在低功率水平下,要求投入一定数量的交流滤波器[1-5],而此时换流器消耗无功较少,直流与交流系统的无功交换Q exp 会超出无功控制的设定范围,出现无功过剩。由于直流最小滤波器需求的优先级高于与系统交换无功控制的需求,即使无功交换Q exp 超出了设定范围,无功控制也不能切除为满足最小滤波器需求而投入的交流滤波器,此时为实现换流站的无功控制目标,可以投入LLRPO 功能。

南方电网的实际应用中,LLRPO 功能有2种不同的实现方式,分别为:直流电压直接控制型和无功交换直接控制型。

1.2 直流电压直接控制型LLRPO 功能

图1所示为直流电压直接控制型LLRPO 功能。直流低功率运行时,该功能根据预先工况计算直接增大换流器的触发角,降低直流电压参考值,增大换流器的无功消耗,达到减小交直流系统无功交

换的目的[11]

。

图1 直流电压直接控制型LLRPO 功能

Fig.1 LLRPO f unction based on DC voltage control

这种功能提供了2种改变直流电压参考值的方法:第1种依据设定的直流功率/电压定值或U dc =f (P dc )曲线(该曲线由直流输电工程的主回路设计确定[11]),根据直流功率P dc 输出直流电压参考值U dc ;第2种由运行人员直接设定LLRPO 电压参考值U ref11,两者取大后的电压值与正常电压参考值U r ef12相比后取小,作为最终的电压参考值U ref 为直流控制系统所用[3,11]。

云广U H VDC 、贵广回和贵广回H VDC 输电系统中均应用了这种LLRPO 功能。表1所示为云广U H VDC 输电系统不同运行方式下LLRPO 功能的直流功率标幺值P dc 和直流电压标幺值U dc 。

表1 云广UHVDC 输电系统LLRPO 功能中的

直流功率和直流电压定值

Table 1 DC power and v oltage parameters for LLRPO

f unction of Yun -Guan

g UHVDC

运行方式P dc U dc 运行方式

P dc U dc 单极

单阀组

单极双阀组

0.06260.82150.07500.85500.08760.88850.1000 1.00000.0504

0.76250.07520.85650.10040.90850.1252

1.0000

双极三阀组双极四阀组0.07500.8270.11280.8270.150

60.9070.1878 1.0000.10000.8270.15040.8270.20080.9070.2504

1.000

目前,在站间通信正常,系统级下整流、逆变站同时满足以下条件后,可在主控站激活这种

LLRPO 功能[11]

1)换流变分接头控制(TCC)为自动控制和角度控制模式;

2)换流变分接头无失步;

所有换流变分接头本身无故障。

以上任意一个条件不满足时就会导致LLRPO 功能自动退出。

1.3 无功交换直接控制型LLRPO 功能

天广H VDC 输电系统中应用了无功交换直接控制型LLRPO 功能,如图2所示。这种功能采用比例积分(PI)调节器,根据无功过剩情况,动态计算为满足无功交换控制目标或需增大的值并实施控制。

图2 无功交换直接控制型LLRPO 功能

Fig.2 LLRPO function based on exchanging reactive

power control

不同于直流电压直接控制型LLRPO 功能,这种LLRPO 功能直接以无功交换Q exp 作为控制目标,在或的可增大范围内直接控制无功交换量。天广直流输电系统的触发角控制功能通过调整或来控制电流(功率)和电压。在整流侧,LLRPO 功能通过调节换流变分接头、增大来增大换流器的无功消耗;在逆变侧,LLRPO 功能通过增大、降低直流电压来增大换流器的无功消耗。

随着或的增大,直流主回路设备的应力也将增大,此时由直流保护的大角度监视功能实时计算和监视其应力情况,当应力达到限值时,为保护主

2010,34(15)

回路设备,直流保护将禁止下调分接头,此时即使无功交换尚未进入其设定范围, 或也不再继续增大。而随着直流功率的提升,当无功交换进入其设定范围时, 或自动恢复。

这种LLRPO功能投入的条件如下:

1)无功功率控制功能(RPC)投入,且为自动控制模式;

2)RPC采用交直流系统无功交换控制模式;

3)T CC为自动控制和角度控制模式。

为充分利用逆变侧LLRPO功能降低直流电压带来的无功消耗效应,这种LLRPO功能投入时应先投入逆变侧,再投入整流侧,退出时应先退出整流侧,再退出逆变侧。

1.4 2种LLRPO功能的对比分析

直流电压直接控制型LLRPO功能必须在系统级下,通过设定的直流功率/直流电压定值或U dc= f(P dc)曲线直接调控直流电压,增加直流系统无功消耗,投退操作仅在主控站进行,操作简单,控制效果直观。该功能起作用后,直流会降压运行,直流系统的有功损耗略有增大,但由于该功能仅在直流低功率运行时启用,这一影响几乎可以忽略。对于UH VDC输电系统,这一影响更小。

无功交换直接控制型LLRPO功能对直流控制级别没有要求,可以在整流侧和逆变侧分别投入,解决单侧换流站无功过剩问题;也可以在整流侧和逆变侧同时投入,增大整个直流系统的无功消耗。因此,这种LLRPO功能配置方式更加灵活,可以适应不同的无功调控需求,但操作不如前者简单,两侧换流站均需投入时有先后配合的顺序要求。

2 实际运行特性和应用效果

2.1 云广UHVDC输电系统应用情况

附录A表A1所示为云广U H VDC输电系统在不同运行方式下以低功率解锁,LLRPO功能分别在投入和退出状态时换流器消耗无功、换流站母线电压变化的情况。直流低功率解锁时,将引起换流站交流母线无功注入量的变化(记为d Q ac,等于交流滤波器补偿无功减去换流器消耗无功),其值大小决定了换流站交流母线电压的变化量,进一步将影响相邻厂站母线电压的变化量。

由附录A表A1可以看出:实例1和2中LLRPO功能投入,极二双阀组以最小功率解锁,换流器消耗无功约为200Mvar;实例3中LLRPO功能退出,极二双阀组仍以最小功率解锁,换流器消耗无功仅为80M var。2种情况下换流器消耗无功相差约120M var,而交流滤波器补偿的无功基本一致,故楚雄换流站交流母线无功注入变化量也相差约120M var,其母线电压上升量也相差3kV~ 4kV。另外需注意到,实例4中LLRPO功能退出,极二低端阀组以最小功率解锁,换流器消耗无功仅为40M var,楚雄换流站交流母线无功注入变化量高达358M var,故解锁时楚雄换流站交流母线电压大幅上升9kV。

选取2009年12月南方电网大方式数据,楚雄换流站交流母线无功注入量在150M var~ 350M var范围内变化(漫湾开机2台),对相关厂站的电压灵敏度进行分析计算,结果表明,楚雄换流站交流母线无功注入量每增加50Mv ar,母线电压上升1kV~2kV,计算结果与实际情况相符。对漫湾电厂增大开机方式后(开机5台)云广U H VDC输电系统解锁前后的母线电压变化也进行了计算,结果表明,增加漫湾开机方式对抑制交流电压上升作用不明显。

可见,相对于增加开机方式而言,LLRPO功能不失为一种简单而有效的调压措施。直流低功率解闭锁前、低负荷持续运行时均应尽量启用。

2.2 天广HVDC输电系统应用情况

附录A表A2所示为天广H VDC输电系统单极方式不同功率下,LLRPO功能分别在投入和退出状态下天生桥换流站的换流器触发角、换流器消耗无功、交直流系统无功交换的情况。

由附录A表A2实例1可见,天广H VDC输电系统单极功率为270M W时,交直流无功交换处于天生桥换流站的无功控制范围内(-80M var~ 80M var),此时LLRPO功能投入与否对直流运行工况几乎无影响,投入前后换流器触发角和消耗无功无明显变化。实例2中,单极功率降至180MW,交直流无功交换达到106M var,超出了无功控制范围,此时LLRPO功能投入后换流器触发角明显增大,较投入前换流器消耗无功增加了43.7%,无功交换消减了27.4%,母线电压降低了0.9kV。实例3中,单极功率降至90MW,LLRPO功能投入后,换流器触发角进一步增大至30.6 ,较投入前换流器消耗无功增加了98.6%,无功交换消减了19.58%,母线电压降低了0.5kV。

3 进一步完善LLRPO功能的分析和建议

1)无功交换直接控制型LLRPO功能可以适度缩小换流站的无功控制范围。

目前,天广H VDC输电系统中天生桥换流站无功控制范围设为-80M var~+80M var,广州换流站无功控制范围设为-100M var~+30Mv ar。实

工程应用肖鸣,等高压直流低负荷无功优化功能运行分析

际运行表明,相对于换流阀大角度运行限制, 或仍有较大的调整空间,建议无功控制范围可以进一步缩小,以充分发挥LLRPO功能的作用。

2)直流电压直接控制型LLRPO功能可以进一步放宽投入条件以提高其稳定性和灵活性。

目前,LLRPO功能的约束条件主要包括: 控制级别为系统级; 无功控制为自动控制模式; T CC为自动控制模式; TCC为角度控制模式; 换流变分接头无故障; 换流变分接头无失步; 站间通信正常。

一方面,上述投入条件较多,任一条件判断欠妥,该功能将自动退出,引起无功交换阶跃性增大,存在引起交流电压突变的风险。例如,在云广UH VDC输电系统功率调整过程中,因受干扰换流变分接头出现瞬时故障信号,极控立即误判分接头失步而退出LLRPO功能。可以考虑在分接头出现这类瞬时故障信号后,增加合理延时再判为失步。

另外,LLRPO功能并不需要满足控制级别为系统级的条件,当然在无通信、TCC为电压控制模式下效果可能会受到一些影响。目前,天广H VDC LLRPO功能已实现了控制级别为站控级条件下的投入。2010年3月26日,在站控级无通信条件下对天生桥换流站LLRPO功能进行了测试,结果令人满意。

综上所述,LLRPO功能的投入条件 ~ 中,除 , , , 是必须,其他投入条件可以放开。

3)进一步分析直流降压运行时的无功控制和交流滤波器投切需求,制定更为详细的交流滤波器投切策略。

目前,H VDC输电系统中交流滤波器投切策略仅针对额定电压和70%降压制定,任一极或双极直流电压一旦低于额定电压的95%,均按照双极70%降压方式进行交流滤波器投切,这一处理方式较粗略。分析计算和实际运行表明,LLRPO功能引起的直流电压下降并不会使直流电压达到70%额定电压,但受双极70%降压方式下交流滤波器投切策略约束,LLRPO功能适用的直流功率范围受到很大的限制。建议对H VDC输电系统70%至额定电压之间的交流滤波器投切策略作进一步的细化分析,以扩大LLRPO功能适用的直流功率范围。

4 结语

南方电网的H VDC和UH VDC输电系统实际运行分析表明,直流低功率运行时,LLRPO功能可以有效减少直流向交流系统注入的过剩无功,对系统稳态过电压控制、改善系统电压水平、丰富电压调控手段有积极而重要的意义。直流LLRPO功能的应用还需要在实践中继续积累运行经验,不断总结分析以加深对其运行特点和规律的认识,更好地发挥其应有的作用,这对于充分挖掘直流LLRPO功能的灵活可控性,使直流输电系统更好地服务于电网的安全稳定运行也有重要意义。更进一步,可以利用直流输电系统的无功功率调制功能,借助换流器触发角的快速相位控制,改变换流器吸收的无功功率,提高交流系统电压稳定性。

附录见本刊网络版(http://aeps.sg epri.sg cc. https://www.wendangku.net/doc/0e17633523.html,/aeps/ch/index.aspx)。

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肖鸣(1978 ),男,通信作者,硕士,工程师,主要研究方向:高压直流输电、电网调度运行与管理。E-mail: x iaom ing@https://www.wendangku.net/doc/0e17633523.html,

傅闯(1973 ),男,博士,教授级高级工程师,主要研究方向:高压直流输电、电能质量控制、柔性交流输电装置。E-mail:fuchuang@https://www.wendangku.net/doc/0e17633523.html,

梁志飞(1982 ),男,博士,主要研究方向:节能发电调度、有功优化调度决策、电网调度运行。E-mail:liangzf@ https://www.wendangku.net/doc/0e17633523.html,

An Operation Analysis of HVDC Low Load Reactive Power Optimization Function

X I A O M ing1,F U Chuang2,L I A N G Zhif ei1

(1.CSG P ow er Dispatching&Co mmunicatio n Centre,Guang zho u510623,China;

2.CSG T echnolog y Research Centr e,Guangzhou510623,China)

Abstract:T he low load reactive pow er optimizatio n in H VDC/U HV DC system plays an impor tant r ole in vo ltag e regulation for co nv erter st at ion and nearby substatio ns.T he principle o f low lo ad r eactive po wer o pt imizatio n(LL RP O)function is described and tw o kinds of L L RPO functio n of HV DC/U HV DC w ith differ ent modes of implementat ion in China So ut her n Po wer Gr id (CSG)are proposed.T he cor responding per for mance and characterist ics o f the two functio ns are analyzed.T he actual data o f reactiv e power inject ion and bus voltage sensitivit y analysis o f r ect ifier statio n and nearby substatio ns sho w that L L RPO functio n could sig nificant ly reduce reactiv e po wer exchang e betw een DC and AC system under low DC transmission level so as to impr ove t he system v olt ag e quality and pr ovide an efficient alter nat ive of v oltage r egulation.A pplicatio n show s that the LL RP O funct ion can improv e the vo ltag e in the pro cess o f H V DC/U H VDC sta rtup/shutdow n and the low-lo ad operating co ndition.F inally,sug gestio ns ar e made for impro ving t he L L RPO functio n in pr act ice.

T he wo rk is support ed by N ational M ega-pro jects o f Science Research for the11th Five-year P lan(N o.2006BAA02A30).

Key words:H V DC/U H V DC;v oltage reg ulation;low load reactive pow er optimization function;voltag e sensit ivity analysis; po wer gr id operatio n

(上接第13页 continued fr om page13)

Time-varying Transformer Outage Model for Operational Risk Assessment

Part One C ondition Based Failure Rate Estimation Method for

Transformer Internal Latent Fault Estimation

N I N G L iaoy i,W U Wenchuan,ZH A N G Boming

(St ate Key Lab of P ow er Systems,D epar tment o f Electrical Eng ineering,T sing hua U niv ersity,Beijing100084,China)

Abstract:A condition based failur e rate est imatio n method for tr ansfo rmer internal latent fault analysis is pro po sed.T he met ho d is used to develo p t ime-var ying transfor mer outag e model for operational r isk assessment purpose.F ir st ly,the operating mechanism in dev eloping pr ocess of tr ansfor mer internal latent fault is analyzed,and some comments are g iven o n the ex isting ag ing mo dels of transfor mer int ernal insulation.T hen,disso lved g as analy sis(DGA)outcome is used as an indicator to classify t ransfo rmer s operating co ndition.T he mult-i state M arkov pro cess based mathematical estimatio n model is proposed to estimate the failure r ate.F inally,a numerical test is presented.

T his wo rk is suppor ted by Special F und of N atio nal Basic Research P rog ram o f China(No.2004CB217908)and N atio nal Natur al Science F oundatio n o f China(N o.50707013).

Key words:operat ional risk assessment;time-v ary ing o ut age mo del;transfor mer;insulatio n aging;disso lved g as analy sis (DG A);M a rkov pr ocess;failur e rate

工程应用肖鸣,等高压直流低负荷无功优化功能运行分析

负荷计算及无功补偿

第三章负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司刘建川 3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数 3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。 3．2 用电设备额定容量的确定 3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即 *100%%100%0 t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。 3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。（2）重复短时工作制的设备容量 ○ 1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量 εN 为铭牌暂载率

浅谈地区电网调度运行中的无功优化技术

浅谈地区电网调度运行中的无功优化技术发表时间：2016-10-15T11:41:08.410Z 来源：《电力技术》2016年第5期作者：吴英 [导读] 如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。国网临汾供电公司山西临汾 041000 摘要：如何在保证地区电网安全的前提下，进行经济调度、多供少损、降损节能，这是摆在调度人员面前的一个重要课题。本文首先说明了地区电网经济调度运行的重要性，然后分析了目前地区电网经济调度运行中存在的问题，最后详细阐述了地区电网经济调度运行的措施。关键词：地区电网；经济调度运行；电压；变电器；负荷电力调度的主要任务是指挥电网安全、优质、经济运行并进行事故处理，在保证电网运行效果，合理配置电力资源和节能降耗方面发挥重要作用。 1地区电网未进行无功优化的电网问题随着供电负荷的快速增长，区域电网损耗的问题日益突出。目前普遍存在无功容量不足或分组不合理，以及用户无功补偿配置不科学，部分补偿装置投切不灵活甚至无法投运等问题。同时，随着用电量的迅速增长，区域电网建设速度跟不上经济发展的步伐，老设备、长线路、小线径、重负荷等情况大量存在，进而引发网损增大、补偿设备不配套等问题。 2 地区电网经济调度运行的措施 2.1 加强和规范运行管理制度电网的经济调度，不仅可以提升电网安全性，同时也能在满足日常用电的基础之上，从调度原理入手，制定科学的能耗体系，保证供电企业获得经济效益的最大化。在电网的日常运行中，许多电力损耗都是在运输过程中产生的，不仅影响了资源的合理应用，同时还在一定程度上提升了电力企业营销成本。工作人员可以通过科学化的调度来调整电能损耗，改善电网结构。通过缩短供电半径、完善就近原则等方式来减少电能运输中间环节，确保电网功率因数最大化，提升电能的实际使用效率。工作人员在进行日常调度时，可以采取一些措施来补偿功率。专门负责调度的部门也可以通过指挥电网退电容器等方式来调整无功的流向，让电网始终都处于最佳的运行状态下，降低营销成本与供电成本。除此之外，要尽可能地完善电网运行各个环节的规范管理，建立电网运行的高效机制，加强电网的经济管理制度，使电网运行的经济效益最大化变得可能。 2.2 电压调整及无功优化 2.2.1 经济运行电压调整基于可操作性和实用性的基础上，实施“逆调压”的执行原则，充分运用负荷电压来实现对关系分时段的经济调压。根据相关资料了解到，在 110kV 及以上电网中，要实现运行电压的有效提升，那么必须将占总损耗 80%的负载损耗控制到最低；在 80% 的负载损耗中40%-80% 左右为变压器空载损耗，其中后夜运行电压较高的情况下，其空载的损耗比例达到了最大，为此在后夜时，应当通过对电压进行下限偏移的方式来实现对配电线路的控制，使损耗能够得到有效控制。根据供电企业的具体情况，线损归口管理部门应依据极大负荷提升经济性，通过对最小负荷、最大负荷的运行参数进行测定，再根据测定结果来计算。调度运行部门则需要结合理论计算的结果来实现对电网运行电压科学合理的调度，并以此来实现有效降低损耗的目的。 2.2.2 无功优化要实现无功功率的优化，那么首先应当加强分区、分层以及就地平衡工作。在进入到建设和规划阶段时，我们就需要对无功补偿装置进行优化，基于“由下而上，由末端向电源端”发展的顺序来实现逐步的平衡补偿；在对运行进行管理时，应建立起各项指标集合的考核制度，其中应当包括电容器可用率、电压合格率的强化、制度的建立、功率因素等，使调度运行人员的日常调度工作能够得到有效加强，进而促使日常调度工作中，调度运行人员的变电站无功集中补偿装置的退、投管理能够得到有效补偿，从而能够更好的实现对电压质量的改善，促使网络有功功率损耗因此下降，并促使电网的负载能力和经济性能够得到提高。 2.3 加强主变压器的经济运行管理我们应当加强主变压器的经济运行曲线的定期编制，通过理论计算对单台主变压器进行分析，确保主变压器的经济负荷能够达到最大，而经济负载率控制在最低；针对有 2 台机上的主变压器变电站，可经由计算对经济运行的临界负荷进行明确。在日常调度工作中，针对单台变压器的变电站，由于负荷调控措施和性质的有效性等问题，实际上是较难实现对变压器经济负荷率下运行的，但能够通过对负荷调控、变压器容量等进行调控的方式进行合理选择，确保变压器的经济运行区间能够实现最小经济和最大经济负载；同时还需要根据具体主变压器的经济运行曲线以及负荷大小，是对 2 台主变压器的运行方式进行调整，使损耗能够控制到最低。 2.4合理安排检修计划电网的运行方式被输变电设备的停电进行了改变，相同的供电负荷下，输变电设备的输送潮流和线损得到了增加，这样对供电的安全可靠性不利，所以，调度运行部门安排年度和月检修计划的时候，应统筹兼顾，对停电计划进行优化，对检修方式进行合理的安排。尽量做到断路器检修与线路检修同步，一次设备检修与需停电检修的二次设备检修同步；变电站电源进线断路器与本站其它的检修、消缺、清扫工作同步。 3 临汾电网AVC管理 2006年开始，无功调度电压控制综合优化调节系统（AVC）在临汾电网投入运行，至今运行状况良好，并取得了很好效益。该系统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、电厂无功出力和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标。从而进一步提高

无功补偿及电能计算

摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率有功功率

电力系统无功优化的研究现状与算法综述

电力系统无功优化的研究现状与算法综述学号：201431403083 姓名：郭宗书摘要：对我国电力系统无功优化问题的研究现状和无功优化的一般模型进行了简要介绍，并在一般模型的基础上总结了目前已有的传统算法和现代算法，进一步分析了电力系统无功优化领域存在的问题，较全面地反映了这一科研领域的发展现状。关键词电力系统无功优化现状算法 0 引言最近几年来，伴随着我们国家的电力工业不断发展壮大，达到无功优化也已经成为了电力系统控制与运行的重点研究对象。在电力市场条件下，供电电压质量是电力系统电能质量的重要指标之一，而供电电压质量的好坏主要取决于电力系统无功潮流分布是否合理，所以，无功优化是合理分布电力系统无功潮流以及保证系统安全经济运行的有效手段。所谓的无功优化，就是指在给定的系统结构参数和负荷的情况下，通过对一些特定控制变量进行优化，并在一定的约束条件下，使得系统的一个或者是多个性能的指标都能够实现最佳时的一种无功调节方法。无功优化问题是从最优潮流的发展中逐渐分化出的一个分支问题。建立在严格的数学模型上的最优潮流模型，首先由法国的电气工程师Carpentier于20世纪60年代初期提出[2,3]。但随着电力市场化需求的不断增长，充分利用电力系统的无功优化手段，既满足客户各种用电需求又能保证系统安全经济运行，成为一直以来国内外电力工作者们致力研究解决的问题。而无功优化问题是一个复杂的非线性规划问题，由于其目标函数与约束条件的非线性、控制变量的离散性同连续性混合等特点，目前尚无一种直接、可行、快速完善的无功优化方法。因此，无功优化问题的核心就在于对非线性函数处理、算法收敛、处理优化问题中的离散变量三个方面。当下，国内外学者根据不同的需求，建立了不同的无功模型，主要分为考虑网损及电压质量[4,5]、考虑负荷变化影响[6]、考虑分布式电源接入[7]和电力市场环

无功补偿节电计算案例中英文版

Plans for saving electricity 节电方案计划 Today's companies face a wide range of competition, and constantly reduce the power consumption is not only an important way to reduce costs to improve competitiveness over a long period of time, and is the realization of their own is the effective means to make contributions to reduce emissions 当今企业面临广泛的竞争，不断降低电力能耗不仅是长期降低成本提高竞争力的重要途径，而且是实现自身为降低排放作贡献的有效手段。 The way of energy saving of enterprises 企业电力节能的途径 First, because of the power efficiency of the electric power sector, the improvement of power factor can make no work penalty. 一是由于电力部门考核的电力效能，即功率因素提高方面，可使无功罚款转变为无功奖励。 Second，The energy saving effect can be about 8 ~ 15% of the compensation of the load on the side of the load 二是自身负载侧的无功修正及线损补偿，其节能效果可以达到8~15%左右。 Third，Electric power special aspects: such as load management, may reduce power load peak power 5 ~ 30%, for a lot of electricity companies such as steel mills, a year can save electricity cost millions 三是电力能源的特殊方面:比如负荷管理，可能使电力负荷高峰功率降低5~30%，对一个大量用电企业如钢厂，每年可节约用电费用几百万之巨！ Fourth，Clean energy saving on electricity, with a focus on the possible power grid harmonic filter, on the basis of conventional energy saving effect, improve skills 3 ~ 50%, especially can improve the reliability of the system 四是着力于电力清洁节能，重点是滤除可能存在的电网谐波,可在常规节能效果的基础上，提高技能率3~50%，特别是可以提高系统的可靠性。 Fifth，Comprehensive energy management, comprehensive, scientific and efficient management of electricity, water and gas can increase comprehensive energy efficiency to about 10-20% 五是综合性的能源管理，对电、水、气等实行综合、科学、高效的管理，可将综合能源利用率提高到10~20%左右。 The enterprise is reactive power and harm 企业无功功率及危害 The reverse of the magnetic field generated by the current hysteresis of a transformer,

电力系统的无功优化与无功补偿

电力系统的无功优化和无功补偿摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压,减小网损,提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前国内外的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。关键词:无功优化无功补偿非线性网损电压质量 1前言随着国民经济的迅速发展,用电量的增加,电网的经济运行日益受到重视。降低网损,提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司(电网公司)通过有效的手段,降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下,通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节)使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行,而且能取得可观的经济效益,使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的

结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分,即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量,使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2无功优化和补偿的原则和类型 2.1无功优化和补偿的原则在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定: 1)根据网络结构的特点,选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则,选择无功负荷较大的节点。３)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动,以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准０.7的规定。 2．2无功优化和补偿的类型电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kＶ及以上),由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1．２Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在５00kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗,使无功在500kV电网平衡。 3 输配电网络的无功优化(闭式网)

电力系统无功功率优化

电力系统无功功率优化【摘要】随着我国各种产业的迅速发展，现代电力系统日益扩大，对电网的运行的可靠性要求也越来越高。为了有效提高电力系统输电效率，降低有功网损和减少发电费用，我们需要加强对电力系统运行的经济性研究，合理选择无功补偿方案和补偿容量，通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，这样不仅能够改善电能的运行环境，给输电公司带来更高的效益和利润，还能提高功率因数，保证电网的电压质量，维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，最终保证了电网的安全、优质、经济运行。我国配电网的规模巨大，因此要想优化电力系统的无功补偿，需要电力部门和用户高度重视，密切配合，分析无功补偿应用技术，选择合适的优化方案。本文先是介绍了无功优化的重要性，接着分析了无功优化的基本思路，无功优化的一般模型和目标函数，阐述了无功功率的动态补偿。【关键词】电力系统；无功优化；一般模型；目标函数；动态补偿引言电压和无功功率的分布有着非常紧密的联系，一般情况下，无功功率是造成电网线路出现有功损耗的主要原因，同时也严重影响着电力系统电压的正确分布。由此可见，根据电网的实际情况，利用现有的无功调节手段，合理的调动无功，在满足安全运行约束的前提下，加强对无功优化的研究，对于提高电压质量、降低系统网损具有重要的意义。无功优化是实现电力系统安全和经济运行的重要手段。 1 无功优化的重要性随着电力市场改革的不断深化，降低电网损耗，直接决定着电力电网公司的经济效益和供电效率，变得非常重要。降低网损，其主要途径就是要降低电网的无功潮流流动，通过无功优化，可以降低电网有功损耗和电压损耗，优化电网的无功潮流分布，改善电压质量，使用电设备安全可靠地运行。在保证现代电力系统的安全性和经济性方面，无功优化的重要性已经得到全球的关注。因此，电力系统中无功优化的重要性越来越为突出。 2 无功优化的基本思路无功优化可分为无功运行优化和规划设计优化。其中无功运行优化是利用现有无功补偿装置，通过降低网损的方式，合理调节变压器分接头和发电机端电压，正确分析离线运行方式，实现无功实时或短期控制。而规划设计优化涉及的问题很多，也很复杂，不仅包括多时段，还要充分考虑多运行方式，确定补偿装置的地点、容量和投切时间，扣除补偿投资后的净收益，使得损耗电能减少的收益最大，而年运行费用与投资等年值之和最小。总之，电力系统的无功优化的基本思路，就是在满足电力系统无功负荷的需求下，根据电力系统的有功负荷、有功电

无功补偿常用计算方法

按照不同的补偿对象，无功补偿容量有不同的计算方法。（1）按照功率因数的提高计算对需要补偿的负载，补偿前后的电压、负载从电网取用的电流矢量关系图如图3.7所示： I 2r I 1 补偿前功率因数1cos ?,补偿后功率因数2cos ?，补偿前后的平均有功功率为 P ，则需要补偿的无功功率容量 )t a n (t a n 21? ?-=P Q 补偿（3.1）由于负载功率因数的增加，会使电网给负载供电的线路上的损耗下降，线损的下降率 %100)cos (3)cos (3)cos ( 3%21 122 2211?-= ?R I R I R I P a a a ???线损 %100)c o s c o s (1221??? ? ???-=?? （3.2）式中R 为负载侧等值系统阻抗的电阻值。（2）按母线运行电压的提高计算 ①高压侧无功补偿无功补偿装置直接在高压侧母线补偿，系统等值示意图如图3.8所示：图3.7 电流矢量图

P+jQ 补偿图中， S U、U分别是系统电压和负载侧电压；jX R+是系统等值阻抗（不含主变压器高低压绕组阻抗）；jQ P+是负载功率，补偿 jQ是高压侧无功补偿容量； 1 U、 2 U分别是补偿装置投入前后的母线电压。无功补偿装置投入前后，系统电压、母线电压的量值存在如下关系：无功补偿装置投入前 1 1U QX PR U U S + + ≈ 无功补偿装置投入后 2 2 ) ( U X Q Q PR U U S 补偿 - + + ≈ 所以 2 1 2U X Q U U补偿 ≈ -（3.3）所以母线高压侧无功补偿容量 ) ( 1 2 2U U X U Q- = 补偿（3.4） ②主变压器低压侧无功补偿无功补偿装置在主变压器的低压侧进行无功补偿，系统等值示意图如图3.9所示： P+jQ 补偿图3.8 系统等值示意图

地区电网AVC控制策略的研究与分析

地区电网A VC控制策略的研究与分析发表时间：2018-08-13T09:34:30.770Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：代礼琴秦建明 [导读] 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic V oltage Control，A VC）在地区电网的运用也越来越有必要。云南电网责任有限公司怒江供电局云南省怒江傈僳族自治州 673200 摘要：在电力系统SCADA调度自动化系统发展的越来越成熟的前提下，自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）在地区电网的运用也越来越有必要。AVC在极大程度上提高电网系统的电压水平、减少网损、拉升地区的经济效益，对于国民经济增长来说，也是重要的提升手段。相比于传统的控制方式，这一控制方法的优势较为明显。但AVC因自身的电压有着极大的非线性特点，再具体的实现上比较复杂。因此，本文将结合实际的电网控制情况，对地区电网的AVC控制策略进行研究与分析。关键词：地区电网；AVC控制策略；研究分析电压是电力系统可靠性运行的重要指标，电力系统的特性决定了电压值的不唯一性，而电力系统的安全性、稳定性对电压值的唯一性有着极高的要求，这就决定了对电网电压控制上有着极高的标准，应用电压无功自动控制系统之后，变电站电压和无功的控制方式得到了革新，AVC系统的控制策略也就成为了有关领域关注的焦点，而电压调整本着分层分区、就地平衡的原则，由此可见，地区电网AVC控制策略的研究具有现实意义。 1 AVC概述 1.1 AVC定义 AVC是自动电压控制的英文缩写，是通过无功率调整装置进行集中自动调整无功功率输入量以及自动改变无功功率分布，使得注入电网的无功值转化为电网经济运行要求的具体优化值，从而实现电网最经济运行的目标。 1.2 AVC系统工作原理 AVC系统是通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化分析与控制，实现主变分接开关调节次数最少和电容器投切最合理、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标，最终形成控制指令，通过SCADA调度自动化系统自动执行，实现了电压无功优化运行闭环控制。 1.3 AVC体系结构目前，电压自动控制结构体系可分为三个等级：变电站、地区电网、全网。而地区电网变电站多采用无人值班管理形式，在地区电网调度的层次之下建立多个集控站，由集控站管理若干个无人值班变电站，等级由下至上，由简单向复杂转变，体系相对比较完善。在一个地区内，电网是直接面向广大的电力用户的，因此AVC系统也应当对电能的整体质量进行监控，使其满足正确的电能需求。 2.地区电网的AVC策略 2.1 区域电压控制区域整体无功平衡对区域群体电压水平具有重要影响，AVC系统实现了自适应区域嵌套划分，并且实现了实时灵敏度分析，进而监测区域枢纽厂站的运作状态，如果区域内电压出现波动，AVC系统可以及时对厂站无功设备进行调控，从而保证区域电压符合标准，此外电压无功自动控制系统可以避免多主变同时调节，增强了系统的稳定性和可靠性。 2.2 就地电压控制由实时灵敏度分析可知，就地无功设备控制能够最快、最有效校正当地电压，消除电压越限。当某厂站电压越限时，启动该厂站内无功设备调节。该厂站内变压器和电容器按就地电压策略协调控制，实现电压无功综合优化。 2.3 区域无功控制区域内的无功控制，应当尽可能的减少该区域内线路的无功功率传输。对于控制对象来说，为全电网内的无功设备。因此在电网的电压处于较高的运行水平的情况下，AVC系统会自动检查这一线路的实际无功传输是否合理，并且通过系统内的实际运算系统进行分析研究，决定无功补偿装置的具体投切情况，进而达到减少线路的无功传输目的，并且在一定程度上降低线损。在这一具体的过程中应当从无功切除策略与无功投入策略两个具体方面进行考量，达到无功控制的最佳效果。 3.地区电网AVC控制策略优化 AVC系统的运行，大幅提高了各级电压水平，但由于其对无功电压调整精细的特点，增加了变电站无功设备的动作次数，为了提高无功设备使用寿命，对其策略可做进一步优化。 3.1 冲击负荷判别：AVC系统一般设定10秒为一个取数周期，即每隔10秒从SCADA中取一次量测数据，判断越限的条件是需要满足连续几个取数次数都越限才认为是越限。对于带有钢铁、电铁等冲击性负荷的变电站，冲击负荷会造成母线电压短时内大幅波动，负荷到来时电压越下限，负荷消失后电压越上限，造成无功设备反复调整。针对冲击性负荷，在系统设定中，可增加采样次数，同时对AVC下发的控制命令进行延时设置，使其动作时间大于负荷冲击时间，这样在负荷冲击过程中，AVC系统不会动作，电压虽然短时间越限，但总体呈现平稳状态，大幅减少变电站无功设备动作次数。 3.2 分时段设置电压限值：目前AVC系统无法判断负荷变化趋势，负荷爬升或回落时段存在电容器投切造成电压短时越限后再用主变档位反向校正电压的情况，增加分头动作次数。针对此种情况，可将AVC限值按照峰、平、谷时段分时设置，并根据季节性负荷特点，灵活掌握。如正常10kV母线电压限值为10.1-10.6kV，而在高峰时限值设为10.35-10.65kV，使其实现“逆调压”，补偿电网电压的损失。 4.总结目前。地区电网电压和无功的调节仍以手动操作变电站无功设备为主，研究出适用于地区电网的AVC控制系统可取代传统的手动操作，减少了工作人员的劳动量，同时也可提高系统的可靠性，AVC动控制系统是利用无功平衡的局域性和分散性来控制电压无功。笔者认为，在电力系统SCADA调度自动化系统不断发展的今天，AVC系统的运用势在必行，在今后的很长一段时间我们仍要致力于对AVC系统的研究、分析与应用，为电网的经济、安全运行提供可靠的AVC控制系统。参考文献： [1]陈琪. 基于AVC 控制策略地区电网无功优化研究[J]. 中国电业（技术版），2013（79108）：28-32.

电力系统无功优化建设

电力系统无功优化建设摘要：随着电网管理水平的日益提高及不断细化，电网无功补偿安装容量已经能够基本满足电网的负荷需要，但电网无功管理工作仍需加强，就目前县级电网无功优化问题进行深入的研究和探讨，提出一些意见和看法。关键词：无功优化；管理；电网 1 无功优化建设原则坚持“全面规划、合理布局、全网优化、分级补偿、就地平衡”的原则，以改善电压质量、降低损耗、节约运行成本、提高企业经济效益和无功优化管理水平为目的，逐步实现变电站、配电线路、低压配电台区的全网分区、分层电压无功优化。 2 无功优化的目的经过近几年的电网建设与改造，公司所属35kv及以上变电站基本上安装了足够容量的无功补偿装置。但变电站的电容器均采用断路器分组投切方式。这种采用人工投切电容器组的方式不能根据负荷及时的输出无功，且大大的加重了主变有载调压的动作次数，给我局设备安全运行带来隐患。 3 目前现状 1）10kv线路无功自动补偿装置安装的还较少，不能够满足需要。2）没有开展全网无功优化计算，还处于比较粗略的计算方法和仅仅凭借经验从事的状态。需要进一步完善全网优化、提高优化效果。3）农网低压线路存在三相负荷不平衡现象，损耗较大，没有达到

经济运行的要求。4）随着近几年“农网改造”、“农网完善工程”、“农村电气化建设”以及“农田机井通电工程”等农网工程的开展，对全市农村低压线路和设备进行了改造，增补了大批台区无功补偿装置。目前县级电网低压配电台区的随器、随机补偿容量基本满足要求。但因未加装配电台区采集终端，也无法对低压补偿装置进行实时监控和远方控制。5）无法实时监测用户的无功补偿情况，大用户不及时投退电容器会影响电网的无功补偿效果。 4 存在问题随着电网规模的增大及日益复杂，电压无功优化问题越来越突出，尤其表现在无功补偿虽然达到局部最优，但是全网电压无功质量却上不去。目前电力系统进行无功规划和无功控制都是局部补偿，不能考虑到全网进行优化补偿。目前县级无功电压管理还存在以下问题：如：高、中、低压无功管理分离，这种管理模式造成管理上的脱节；无功管理理论缺乏、人员素质不高，还处于依据粗略、传统的计算方法和凭借经验指导工作；无功补偿进行了分层、分级补偿，在区域内达到了效果，但是没有实现全网的整体优化补偿。经过近几年的电网建设与改造，县级供电企业所属35kv及以上变电站基本上安装了足够容量的无功补偿装置。但变电站的电容器均采用断路器分组投切方式。这种采用人工投切电容器组的方式不能根据负荷及时的输出无功，且大大的加重了主变有载调压的动作次数，给县级供电企业设备安全运行带来隐患。

无功补偿怎么计算

没目标数值怎么计算？若以有功负载1KW，功率因数从0.7提高到0.95时，无功补偿电容量：功率因数从0.7提高到0.95时：总功率为1KW，视在功率： S＝P/cosφ＝1/0.7≈1.4(KVA) cosφ1＝0.7 sinφ1＝0.71(查函数表得) cosφ2＝0.95 sinφ2＝0.32(查函数表得) tanφ＝0.35(查函数表得) Qc＝S(sinφ1－cosφ1×tanφ)＝1.4×(0.71－0.7×0.35)≈0.65(千乏) 电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理. 计算示例例如：某配电的一台1000KVA/400V的变压器，当前变压器满负荷运行时的功率因数cosφ =0.75，现在需要安装动补装置，要求将功率因数提高到0.95，那么补偿装置的容量值多大？在负荷不变的前提下安装动补装置后的增容量为多少？若电网传输及负载压降按5%计算，其每小时的节电量为多少？补偿前补偿装置容量= [sin〔1/cos0.75〕－sin〔1/cos0.95〕]×1000=350〔KVAR〕安装动补装置前的视在电流= 1000/〔0.4×√3〕=1443〔A〕安装动补装置前的有功电流= 1443×0.75=1082〔A〕安装动补装置后视在电流降低=1443-1082/0.92=304 〔A〕安装动补装置后的增容量= 304×√3×0.4=211〔KVA〕增容比= 211/1000×100%=21% 每小时的节电量〔304 ×400 ×5% ×√3 ×1 〕 /1000=11 (度) 每小时的节电量(度)

电力系统无功优化的模型及算法综述_许文超

电力系统无功优化的模型及算法综述① 许文超郭　伟 (东南大学电气工程系　南京　210096) SUMMARIZE OF REACTIVE POWER OPTIMIZATION MODEL AND ALGORITHM I N ELETRIC POWER SYSTEM Xu Wenchao　Guo Wei (Dept.of Electrical Engineering,South east Univ ersity,Nanjing,210096) ABSTRACT　In this pape r Reactiv e Pow er Optimiza tio n (R PO)and its histo r y ar e intro duced in brief.Th en the pape r makes a summar y of sev er al cla ssical optima l models and the model in elect ricity mar ke t,and ana ly ses some compar ativ ely ex cellent optima l algo rithm.So me ex istent pro blems ar e also bro ught o ut accor ding to the demand of r ea l-time optima l co ntro l. Key Words　Reactiv e po w er optimizatio n(RPO),Algo-rithm,M o del,Electric po w er system 摘要　本文简要介绍了电力系统无功优化的历史,综合评述了比较经典的优化模型和电力市场下的无功优化模型,分析比较了多种较为优秀的优化算法,并根据全网无功实时优化控制的要求提出了现存的一些有待解决的问题。关键词　无功优化　算法　模型　电力系统 1　引言自J.Carpentier在上世纪60年代初首先提出了电力系统最优潮流(OPF)的概念后,电力系统潮流优化问题在理论上和实际应用上已经有了很大发展。而无功优化问题是O PF中一个重要的组成部分,几十年来国内外很多专家学者对此开展了大量的研究工作[1～4]。随着电力系统的复杂化,除了系统规划、运行要考虑无功优化,高压支流输电及灵活交流输电、电力市场等更多的领域也涉及到无功优化问题,对无功优化方案及控制手段的要求也越来越苛刻[5][6]。本文对其中的无功优化问题及其研究现状进行分析,通过对以往无功优化模型算法的优缺点的比较,希望能够对今后的研究有所帮助。 2　无功优化的数学模型无功优化问题是指某电力系统在一定运行方式下,满足各种约束条件,达到预定目标的优化问题,它涉及无功补偿装备投入地点的选择、无功补偿装置投入容量的确定、变压器分接头的调节和发电机机端电压的配合等,是一个多约束的非线性规划问题。 2.1　经典的数学模型电力系统无功优化问题一般可以表示为以下的数学模型: min f(u,x) s.t.g(u,x)=0 h(u,x)≤0 (1) 式(1)中涉及到控制变量(u)和状态变量(x)。u是可人为调节的变量,可包括:P Q发电机节点的无功功率、可调变压器的抽头位置、无功补偿设备的容量及PV和平衡节点的电压模值。x可包括除平衡节点外其它所有节点的电压相角、除发电机或具有无功补偿设备的节点的电压模值。目标函数有多种考虑角度。从经济性角度出发的经典模型是考虑系统的网损最小化,目标函数为[7]: min f1=min∑ n l k=1 G k(i,j)[U2i+U2j-2U i U j cos(W i-W j)](2)式中:n l为网络总支路数;G k(i,j)为支路i-j的电导;U i、U j分别为节点i、j的电压;W i、W j分别为节点i、j的相角。从系统安全性出发的经典模型是选取节点电压偏离规定值最小为目标函数[7]: min f2=min∑ n j=1 |U j-U spec j| ΔU j(3) ①本文2002年5月17日收到本文修改稿2002年7月9日收到

无功补偿计算公式

1、无功补偿需求量计算公式：补偿前：有功功率：P 1= S 1 *COS 1 ? 有功功率：Q 1= S 1 *SIN 1 ? 补偿后：有功功率不变，功率因数提升至COS 2 ?，则补偿后视在功率为：S 2= P 1 /COS 2 ?= S 1 *COS 1 ?/COS 2 ? 补偿后的无功功率为：Q 2= S 2 *SIN 2 ? = S 1 *COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ? 补偿前后的无功差值即为补偿容量，则需求的补偿容量为： Q=Q 1- Q 2 = S 1*( SIN 1 ?-COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ?) = S 1*COS 1 ?*(1 1 1 2 - ? COS —1 1 2 2 - ? COS ) 其中：S 1-----补偿前视在功率；P 1 -----补偿前有功功率 Q 1-----补偿前无功功率；COS 1 ?-----补偿前功率因数 S 2-----补偿后视在功率；P 2 -----补偿后有功功率 Q 2-----补偿后无功功率；COS 2 ?-----补偿后功率因数

2、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在30%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*30%，则： 0.3= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.749 即：当起始功率因数为0.749时，在补偿量为30%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。 3、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在40%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*40%，则： 0.4= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.683 即：当起始功率因数为0.683时，在补偿量为40%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。

设备功率-负荷计算公式

专设备功率确定负荷计算公式一、计算设备功率的确定进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率r P 或额定容量r S 是指铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率 N P 。（1）连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。（2）短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%下的有功功率。 ,225 .0r r r r N P P P εε==kW （5-2-1）当采用利用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为100%下的有功功率。 r r N P P ε= （5-2-2）式中 r P ——电动机额定功率，kW ； r ε——电动机额定负载持续率。（3）电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率。 ,cos ?εr r N S P = kW （5-2-3）式中 r S ——电焊机的额定容量，kV A ； ?cos ——功率因数。（4）电炉变压器的设备功率是指额定功率因数时的有功功率。 ,cos ?r N S P = kW （5-2-4）式中 r S ——电炉变压器的额定容量，kV A 。（5）整流器的设备功率是指额定直流功率。（6）成组用电设备的设备功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。（7）白炽灯的设备功率为灯泡额定功率。气体放电灯的设备功率为灯管额定功

电力系统无功优化算法综述

文章编号:1004-289X(2007)05-0016-06 电力系统无功优化算法综述寸巧萍 (西南交通大学电气工程学院,成都　610031) 摘　要:综合分析了用于电力系统无功优化的各种优化算法,特别是一些新兴算法,指出了各种方法的优缺点。同时还对无功优化算法进一步发展做了一些探讨。关键词:电力系统;无功优化;常规优化方法;人工智能方法中图分类号:TM71 文献标识码:B O verview on R eactive O p ti m izati on A lgo rithm fo r Pow er System CUN Q iao-p ing (Co llege of E lectron ic Engineering,Sou thw est J iao tong U n iversity,Chengdu,610031,Ch ina) A b stract:T h is paper syn thetically analyzes all k inds of the op ti m izati on m ethods u sed in reactive pow er op ti m izati on of pow er system,especially som e new techno logy.A nd their advan tages and disadvan tages are po in ted ou t resp ectively.M eanw h ile th is paper discu sses som e of its fu tu re developm en t. Key w o rds:pow er system;reactive op ti m izati on;classical algo rithm;artificial in tellectual algo rithm 1　引言电力系统无功优化是电力系统安全经济运行的一个重要方面[1],是降低有功损耗,提高电压合格率的有效手段。电力系统无功优化是指在系统有功潮流分布确定的情况下,通过对某些控制变量的优化调节,在满足系统各种约束条件的前提下使系统有功网损最小[2]。电力系统的无功优化问题是一个多目标、多变量、多约束的混合非线性规划问题,其操作变量既有连续变量(发电机、调相机的无功出力,母线电压),又有离散变量(有载调压变压器的分接头档位,并联电容器和电抗器的分组投切),这使得优化过程十分复杂。其通常的数学描述为: m in f(u,x) s.t.g(u,x)=0 h(u,x)≤0 式中:u—控制变量,是人为可调节的变量,通常可取发电机端电压、可调变压器的抽头位置和节点装设无功补偿设备的补偿容量; x—状态变量,包括除发电机节点和平衡节点外所有节点的电压、发电机无功出力和线路无功功率; (,)—无功优化的目标函数; g(u,x)—等式约束条件,即节点潮流方程; h(u,x)—控制变量与状态变量须满足的约束条件。近年来,人们对此进行了大量的研究,并取得了一定的成果。但由于无功优化目标函数、约束条件的非线性、控制变量的离散性与连续性相混合等特点,到目前为止,已有的无功优化方法还未能圆满解决这些问题。就无功优化的方法而言,大致分为常规优化方法和人工智能方法两类。 2　常规优化算法电力系统无功优化的常规优化算法主要有:线性规划、非线性规划、混合整数规划法及动态规划法等,这类算法是以目标函数和约束条件的一阶或二阶导数作为寻找最优解的主要信息。 2.1　非线性规划法由于无功优化问题自身的非线性,所以非线性规划法最先被运用到电力系统无功优化之中。最具代表性的是简化梯度法、牛顿法、二次规划法(Q P)。非线性规划法能够兼顾电力系统的安全性、经济性和电能质量,因而受到重视。其形式为设定一个目标函数,以节点功率平衡为等式约束条件,利用引入松弛