無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)論文范文，愿它們成為您寫作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償所采取的方法類型眾多，主要包括同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置以及靜止無(wú)功發(fā)生器等。其中同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐步被電容器以及新型靜止無(wú)功發(fā)生器所取代，而新型靜止無(wú)功發(fā)生器以其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與發(fā)展速度在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域中受到了越來(lái)越廣泛的重視。在以上多種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)當(dāng)中，以同步發(fā)電機(jī)模式為最早應(yīng)用的補(bǔ)償設(shè)備之一，這種補(bǔ)償方式的運(yùn)行效率低下，已逐步被淘汰。在此之后，并聯(lián)電容器在無(wú)功補(bǔ)償中得到了應(yīng)用，它是通過(guò)降低電壓相量與電流相量相位差的方式，提高回路功率因數(shù)，但由于存在諧波干擾的問(wèn)題，同樣較少使用。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置得到了整個(gè)行業(yè)的關(guān)注與重視。1967年，英國(guó)首先制成了第一批自飽和電抗器下的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，被嘗試應(yīng)用于115kV電網(wǎng)系統(tǒng)中，取得了滿意的無(wú)功補(bǔ)償效果。當(dāng)前，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的具體結(jié)構(gòu)有兩種類型：第一是基于半導(dǎo)體控制投切電容的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。這種無(wú)功補(bǔ)償裝置的主回路上有多臺(tái)電容器保持并聯(lián)關(guān)系，根據(jù)系統(tǒng)所需的無(wú)功電流大小來(lái)決定補(bǔ)償電流的水平以及電容的投入數(shù)量；第二是基于可抗電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，它的主回路上通過(guò)控制雙向晶閘管導(dǎo)通角的方式發(fā)揮對(duì)電抗器電流的控制目的。當(dāng)然，在具體工作中，以上兩種結(jié)構(gòu)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可以混合使用，一方面解決因單獨(dú)使用半導(dǎo)體控制投切電容可能出現(xiàn)的電流無(wú)法持續(xù)補(bǔ)償問(wèn)題，另一方面可以解決因單獨(dú)使用可抗電抗器可能出現(xiàn)的大容量補(bǔ)償體積過(guò)大問(wèn)題。在靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)之上，新型靜止無(wú)功發(fā)生器的應(yīng)用同樣得到了各方人員的關(guān)注與重視。這種無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要通過(guò)電抗器或采取直接的方式將自換相橋式電路與電網(wǎng)并聯(lián)，對(duì)交流側(cè)輸出電壓相位以及電壓幅值進(jìn)行調(diào)整的方式，讓電路實(shí)現(xiàn)吸收或發(fā)出所需無(wú)功電流的目的。相對(duì)于靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置而言，這種無(wú)功發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)在于調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍廣、諧波干擾小。

二無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展

根據(jù)以上分析來(lái)看，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在近年來(lái)取得了非常顯著的發(fā)展成效，在無(wú)功補(bǔ)償效能方面也有一定的完善。然而在當(dāng)前的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案中，還存在一定的不足，未來(lái)在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)上還需要向著以下三個(gè)方向做進(jìn)一步的發(fā)展：第一，合理應(yīng)用新型信息檢測(cè)技術(shù)以及信號(hào)處理技術(shù)，當(dāng)前大量的理論與實(shí)踐研究已經(jīng)證實(shí)——廣義瞬時(shí)無(wú)功功率檢測(cè)方法即便是在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)畸變或不對(duì)稱問(wèn)題的情況下，仍然能夠?qū)ㄕ蛩矔r(shí)無(wú)功電流以及不對(duì)稱（高次諧波）瞬時(shí)無(wú)功電流進(jìn)行準(zhǔn)確的分離。在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)分離得到的不同類型的瞬時(shí)無(wú)功電流，在無(wú)功補(bǔ)償時(shí)有選擇性地進(jìn)行部分補(bǔ)償或完全補(bǔ)償，整體運(yùn)行效能好，未來(lái)需要進(jìn)一步探索將這種信息檢測(cè)技術(shù)與無(wú)功補(bǔ)償裝置的融合方法。除此以外，考慮到電力系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、數(shù)據(jù)質(zhì)量整體水平較低以及數(shù)據(jù)量大等方面的特點(diǎn)，同時(shí)系統(tǒng)要求相關(guān)裝置能夠根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)快速、高效地做出反應(yīng)，因此，在無(wú)功補(bǔ)償裝置方面，還需要探索將其與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及粗糙集技術(shù)的融合方法，以提高無(wú)功補(bǔ)償裝置在處理龐大數(shù)據(jù)以及獲取重要信息方面的能力。第二，促進(jìn)控制理論、控制方法的發(fā)展。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，無(wú)功補(bǔ)償裝置中現(xiàn)代化的控制器、控制方法以及控制理論得到了非常深刻的體現(xiàn)。在無(wú)功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)設(shè)置中，通過(guò)引入新型的數(shù)字化處理器，不但能夠使數(shù)據(jù)采集的工作效率得到提高，還對(duì)處理的精度、實(shí)時(shí)性有重要影響，通過(guò)對(duì)控制方法的完善達(dá)到提高無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行效能的目的。第三，提高電力電子器件性能。在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中，所使用電子器件的具體性能將對(duì)整個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效率產(chǎn)生直接性的影響。因此，為了提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效能，可以嘗試從材料、技術(shù)、工藝等多個(gè)方面入手，提高基于半控制或全控制電力電子期間的性能。特別是在國(guó)內(nèi)當(dāng)前技術(shù)水平比較薄弱的全控型電子期間中苦下功夫，能夠?yàn)闊o(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)非常深遠(yuǎn)的影響。

三結(jié)語(yǔ)

篇(2)

Abstract： In the coal mine there are lots of perceptual load in power system. Reactive power can't meet the demand. This paper use FPGA for rapid real time calculation of reactive power， with the improved nine area chart as a reactive power compensation strategy， avoid frequent for compensation equipment， prolong the service life of equipment. For fast dynamic reactive power compensation， improve system power factor， and improve the level of grid voltage. It also played a certain role in protecting the electrical equipment.

關(guān)鍵詞： 無(wú)功補(bǔ)償；FPGA；改進(jìn)九區(qū)圖

Key words： reactive power compensation；FPGA；improved nine area chart

中圖分類號(hào)：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）29-0045-02

0 引言

當(dāng)前，煤炭資源在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍然占有很大比重，所以煤炭資源的穩(wěn)定生產(chǎn)關(guān)系極其重要。煤炭資源的開發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中所用到的大型設(shè)備如主、副井提升機(jī)、采煤機(jī)等都是以電能作為其動(dòng)力能源的設(shè)備，因此一定要保證煤炭部門的正常用電。煤炭工業(yè)屬于一級(jí)電力用戶，但因地域環(huán)境等因素，不少煤礦距離大電網(wǎng)較遠(yuǎn)，使得用電電壓較低，功率因數(shù)低于正常水平，無(wú)功功率不足，且廣泛存在著三相異步電動(dòng)機(jī)等大量的感性負(fù)荷，消耗大量無(wú)功，使得功率因數(shù)進(jìn)一步降低，致使用電設(shè)備無(wú)法正常工作或損壞。

1 井下無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備與補(bǔ)償方式

井下的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備一般有以下幾種靜止電容器、靜止補(bǔ)償器與靜止無(wú)功發(fā)生器等，常用的補(bǔ)償方式有就地?zé)o功補(bǔ)償、分散無(wú)功補(bǔ)償和集中無(wú)功補(bǔ)償?shù)龋@幾種補(bǔ)償設(shè)備和補(bǔ)償方式各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)根據(jù)井下電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是提高功率因數(shù)最直接、最經(jīng)濟(jì)的方式，且一般采用就地補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)投切電容器，無(wú)功補(bǔ)償?shù)木嚯x最短，減少無(wú)功在電力線路上的傳輸，節(jié)約電能。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>

電力系統(tǒng)中的感性負(fù)荷需要消耗系統(tǒng)無(wú)功功率，使得系統(tǒng)無(wú)功減少，相應(yīng)的功率因數(shù)降低，電壓水平下降，而電容器等可產(chǎn)生無(wú)功功率的設(shè)備可以并聯(lián)在感性負(fù)荷處，產(chǎn)生容性無(wú)功功率，以補(bǔ)償感性設(shè)備消耗的無(wú)功，使功率因數(shù)增大，電壓水平上升，起到補(bǔ)償目的。

若系統(tǒng)的有功功率為P，我們假設(shè)有功功率P一定的情況下，感性負(fù)荷需要的無(wú)功功率為Q。沒(méi)有進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)無(wú)功功率為Q1，功率因數(shù)角為θ1，在此處進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為Q2，則相應(yīng)的功率因數(shù)角增大為θ2，功率因數(shù)值也相應(yīng)增大，而復(fù)功率的有效值卻減少了，提高了送電量，減少了無(wú)功在電力線路上的傳播，節(jié)約了電能。另外，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)，產(chǎn)生的直接后果就是線路的電壓過(guò)低，導(dǎo)致線路的電壓損耗增大。

圖2中系統(tǒng)的無(wú)功需求為QS，由電源提供的無(wú)功為QN，無(wú)功功率平衡后所決定的電壓水平為正常電壓水平UN，但當(dāng)系統(tǒng)電源所提供的無(wú)功功率較少（圖2中為QM）時(shí)，無(wú)功功率經(jīng)過(guò)一定的條件也能達(dá)到平衡，但此時(shí)所決定的電壓水平就會(huì)低于正常水平為U，使得一些設(shè)備因電壓過(guò)低而被迫停機(jī)，所以當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功不足時(shí)需要及時(shí)進(jìn)行合理的補(bǔ)償，才可以有效避免這類情況的發(fā)生。

3 實(shí)現(xiàn)方法

在計(jì)算無(wú)功功率時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行快速傅里葉變換的復(fù)化計(jì)算，用以得到近乎瞬時(shí)的無(wú)功功率值，然后通過(guò)FPGA的相應(yīng)的控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)并聯(lián)電容器組地投切，起到補(bǔ)償或減少無(wú)功的目的。系統(tǒng)電網(wǎng)中某次諧波的無(wú)功功率的計(jì)算式Qk=■（WukNik-NukWik）（1）

上式中的 Wuk、Nik、Nuk、Wik分別對(duì)應(yīng)該次諧波下電壓和電流信號(hào)的傅立葉變換系數(shù)。經(jīng)FFT運(yùn)算即可得到無(wú)功功率的表達(dá)式為

Qk=■{H2（k）+L2（S-k）-L2（k）-H2（S-k）}（2）

其中H、L為復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)數(shù)組，進(jìn)行FFT時(shí)相應(yīng)的蝶形運(yùn)算的因子為D′s=cos？茲-jsin？茲 ？茲=■r

計(jì)算得到無(wú)功功率值后需要進(jìn)行相應(yīng)的控制策略分析，得到并聯(lián)電容器的動(dòng)作方式。控制策略一般選取無(wú)功功率補(bǔ)償常用到的九區(qū)圖控制策略，但因其本身存在著振蕩及裝置頻繁動(dòng)作的缺陷，所以需對(duì)九區(qū)圖進(jìn)行一些優(yōu)化。

即在原有九個(gè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，把其中2、4、6、8四個(gè)區(qū)域又各自分成兩個(gè)小區(qū)域，其中ΔQ為分接頭調(diào)節(jié)一檔引起的無(wú)功最大變化量，ΔU為為投切一組電容器組引起的電壓最大變化量。這樣進(jìn)行改進(jìn)之后使得無(wú)功功率的判斷更為準(zhǔn)確，不會(huì)在邊界線上來(lái)回振蕩，造成并聯(lián)電容器的頻繁投切。在使用FPGA完成對(duì)電容器的投切控制操作時(shí)需要在軟件中設(shè)置采集電壓電流信號(hào)的硬件接口和控制并聯(lián)電容器投切的硬件接口而且需要對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，減少延時(shí)，以保證準(zhǔn)確快速地實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)煤礦電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，文中用FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功功率的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，且采用改進(jìn)九區(qū)圖進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目刂撇呗栽O(shè)置，避免了設(shè)備的誤動(dòng)作與振蕩現(xiàn)象的發(fā)生。改善了電網(wǎng)電壓水平，提高了功率因數(shù)，極大地改善了煤礦電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，具有很好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧軍曉，王富元.煤礦井下電力系統(tǒng)諧波與無(wú)功功率綜合補(bǔ)償?shù)难芯縖J].裝備制造技術(shù)，2010（8）.

[2]李明鋒.煤礦無(wú)功優(yōu)化方案與應(yīng)用[D].山東科技大學(xué)碩士論文，2011.

篇(3)

論文摘要：電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備只有在電壓為額定值時(shí)才有最好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，用電負(fù)荷和系統(tǒng)運(yùn)行方式是經(jīng)常變化的，由此引起電壓發(fā)生變化，不可避免地出現(xiàn)電壓偏移。而電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無(wú)功功率的平衡，系統(tǒng)中各種無(wú)功電源的無(wú)功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無(wú)功功率的需求，否則就會(huì)偏離額定值。

1、前言

總體來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)有效和可靠的運(yùn)行，電壓和無(wú)功功率的控制應(yīng)滿足以下目標(biāo)：

1.1系統(tǒng)中有所有裝置的在端電壓應(yīng)在可接受的限制內(nèi)。

1.2為保證最大限度利用輸電系統(tǒng)，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

1.3應(yīng)使無(wú)功功率傳輸最小，以使得RI2和XI2損耗減小到最小。

當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，輸電系統(tǒng)的無(wú)功功率的要求也要變化。由于無(wú)功功率不能長(zhǎng)距離傳輸，電壓只能通過(guò)遍布整個(gè)系統(tǒng)的具體裝置來(lái)進(jìn)行有效控制。

2、無(wú)功功率的產(chǎn)生和吸收

同步發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率，這取決于其勵(lì)磁情況。當(dāng)過(guò)勵(lì)時(shí)產(chǎn)生無(wú)功功率，當(dāng)欠勵(lì)時(shí)吸收無(wú)功功率。

架空線路產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率取決于負(fù)荷電流。當(dāng)負(fù)荷低于自然負(fù)荷（波阻抗），線路產(chǎn)生純無(wú)功功率；當(dāng)高于自然負(fù)荷時(shí)，線路吸收無(wú)功功率。

地下電纜，由于它們對(duì)地電容較大，因此具有較高的自然負(fù)荷。它們通常工作在低于自然負(fù)荷情形下，因此在所有運(yùn)行條件下總發(fā)生無(wú)功功率。

變壓器不管其負(fù)載如何，總是吸收無(wú)功功率。空載時(shí)，起主要作用的是并聯(lián)激勵(lì)電抗；滿載時(shí)，起主要作用的是串聯(lián)漏抗。

負(fù)荷通常吸收無(wú)功功率。由電力系統(tǒng)的供電的典型負(fù)荷節(jié)點(diǎn)由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節(jié)和氣候的變化而不同。通常負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷特性是吸收無(wú)功功率的，復(fù)合負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率都是電壓幅值的函數(shù)。具有低的滯后功率因數(shù)的負(fù)荷使傳輸網(wǎng)絡(luò)有大的電壓降落，因而供電也不經(jīng)濟(jì)，對(duì)于工業(yè)用戶，無(wú)功功率通常和有功功率一樣要計(jì)費(fèi)，這就鼓勵(lì)企業(yè)通過(guò)使用并聯(lián)電容器來(lái)提高負(fù)荷功率因數(shù)。

3、無(wú)功功率的補(bǔ)償

3.1無(wú)功功率不足的危害：交流電力系統(tǒng)需要電源供給兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來(lái)建立磁場(chǎng)，用于交換能量使用的，對(duì)于外部電路它并沒(méi)有做功，稱為“無(wú)功功率”，無(wú)功是相對(duì)于有功而言，不能說(shuō)無(wú)功是無(wú)用之功，沒(méi)有這部分功率，就不能建立磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)，變壓器等設(shè)備就不能運(yùn)轉(zhuǎn)。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無(wú)功功率不足，無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來(lái)諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設(shè)備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。

3.2無(wú)功補(bǔ)償原理：在交流電路中，純電阻元件中負(fù)載電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中電流之后電壓九十度，純電容負(fù)載中電流超前電壓九十度，也就是說(shuō)純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當(dāng)電源向外供電時(shí)，感性負(fù)荷向外釋放的能量由榮幸負(fù)荷儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)感性負(fù)載需要能量時(shí)，再由榮幸負(fù)荷向外釋放的能量來(lái)提供。能量在兩種負(fù)荷間相互交換，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率就可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功功率就地解決，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?轉(zhuǎn)貼于

3.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜N形式：

3.3.1集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償就是把電容器組集中安裝在變電所的二次側(cè)的母線上或配電變壓器低壓母線上，這種補(bǔ)償方式，安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，利用率高，但當(dāng)電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷時(shí)，又無(wú)自動(dòng)控制裝置時(shí)，會(huì)造成過(guò)補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓升高，電壓質(zhì)量變壞。季節(jié)性用電較強(qiáng)，空載運(yùn)行較長(zhǎng)又無(wú)人值守的配電變壓器不宜采用。

3.3.2分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)償是將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所個(gè)分路的出線上，形成抵押電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式，它能與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投切，適合負(fù)荷比較分散的補(bǔ)償場(chǎng)合，這種補(bǔ)償方式效果較好，且補(bǔ)償方式靈活，易于控制。

3.3.3個(gè)別補(bǔ)償

個(gè)別補(bǔ)償是對(duì)單臺(tái)用電設(shè)備所需無(wú)功就近補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ央娙萜髦苯咏拥絾闻_(tái)用電設(shè)備的同一電氣回路，用同一臺(tái)開關(guān)控制，同時(shí)投運(yùn)或斷開，俗稱隨機(jī)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法的效果最好，它能實(shí)現(xiàn)就地平衡無(wú)功電流，又能避免無(wú)負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償，是農(nóng)網(wǎng)中隊(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ā?/p>

3.4無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備

根據(jù)補(bǔ)償?shù)男Ч裕娙萜骺梢匝a(bǔ)償負(fù)荷側(cè)的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。電抗器可以吸收電網(wǎng)多余的線路充電功率，改善電網(wǎng)低谷負(fù)荷時(shí)的運(yùn)行電壓，減少發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行深度，提高電網(wǎng)運(yùn)行性能。

3.4.1無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備裝置

并聯(lián)電抗器，并聯(lián)電容器和串聯(lián)電容器。這些裝置可以是固定連接式的或開閉式的，無(wú)源補(bǔ)償設(shè)備僅用于特性阻抗補(bǔ)償和線路的阻抗補(bǔ)償，如并聯(lián)電抗器用于輸電線路分布電容的補(bǔ)償以防空載長(zhǎng)線路末端電壓升高，并聯(lián)電容器用來(lái)產(chǎn)生無(wú)功以減小線路無(wú)功輸送，減小電壓損失；串聯(lián)電容器可用于長(zhǎng)線路補(bǔ)償?shù)取ｋ娏ο到y(tǒng)變電站內(nèi)廣泛安裝了無(wú)功補(bǔ)償電容器，用來(lái)就地?zé)o功平衡，減少線損，提高電壓水平。

3.4.2有源補(bǔ)償裝置

通常為并聯(lián)連接式的，用于維持末端電壓恒定，能對(duì)連接處的微小電壓偏移做出反應(yīng)，準(zhǔn)確地發(fā)出或吸收無(wú)功功率的修正量。如用飽和電抗器作為內(nèi)在固有控制，用同步補(bǔ)償器和可控硅控制的補(bǔ)償器作為外部控制的方式。

4、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)功補(bǔ)償對(duì)提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降損節(jié)能、提高供電設(shè)備的出力都有很好的作用。只要依靠科技進(jìn)步，加大資金投入，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償配置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)平衡是完全可能的。

參考文獻(xiàn)：

[1] PRABHA KUNDUR 著.電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與控制[M]．中國(guó)電力出版社．

篇(4)

【關(guān)鍵詞】：中壓配電網(wǎng)絡(luò)；低電壓補(bǔ)償調(diào)控技術(shù)；實(shí)現(xiàn)

1、低電壓特征分類

長(zhǎng)期性低電壓指用戶低電壓情況持續(xù)3個(gè)月或日負(fù)荷高峰低電壓持續(xù)6個(gè)月以上的低電壓現(xiàn)象；季節(jié)性低電壓是指度夏度冬、春灌秋收、逢年過(guò)節(jié)、烤茶制煙等時(shí)段出現(xiàn)的具有周期規(guī)律的低電壓現(xiàn)象；短時(shí)性低電壓主要是指由農(nóng)村居民臨時(shí)性掛接負(fù)荷或建筑用電負(fù)荷引起的不具有長(zhǎng)期性和季節(jié)性特點(diǎn)的階段性不規(guī)律低電壓現(xiàn)象。

2、工程實(shí)例

2.1實(shí)施點(diǎn)自然狀況及分析

本文以某線為例。線路亙長(zhǎng)78km，電桿1161基，干線長(zhǎng)33km（1#-498#大嶺溝）干線導(dǎo)線類型1-468號(hào)LGJ-70，469-498號(hào)LGJ-50；有線路真空開關(guān)4組；線路固定抵償電容器4組288kvar；配電變壓器63臺(tái)，總?cè)萘繛?760kVA。2012年運(yùn)行數(shù)據(jù)標(biāo)明最大負(fù)荷時(shí)首端電壓為10.4kV，結(jié)尾電壓為8.22kV，配電變壓器首端相電壓189V。銅臺(tái)線2012年月典型日有功和無(wú)功功率基本情況如表1所示。

2.2實(shí)施點(diǎn)的實(shí)施方案研究

經(jīng)過(guò)表1首先挑選月最大有功負(fù)荷線路沒(méi)有無(wú)功補(bǔ)償條件下進(jìn)行潮流計(jì)算，重新斷定無(wú)功優(yōu)化計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上斷定線路調(diào)壓器的容量和裝置方位，并進(jìn)行校驗(yàn)。

（1）無(wú)功優(yōu)化方案

經(jīng)過(guò)銅臺(tái)線的自然情況和表1可知，線路固定抵償容量為288kvar，而線路最小有功功率對(duì)應(yīng)的最小無(wú)功功率為?236kvar，可知線路的最小無(wú)功功率是288?236=52kvar，單臺(tái)50kvar是線路的固定抵償容量。線路固定抵償容量假如沒(méi)有運(yùn)行材料可由下式確定：

（1）

式中?Q0i為線路中每臺(tái)配電變壓器的空載無(wú)功損耗（不含高壓用戶高壓抵償配電變壓器），kvar。由表1和原有安裝無(wú)功抵償容量可推算出銅臺(tái)線最大無(wú)功需求量為656kvar，在原有安裝容量288kvar下最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)為0.97。依據(jù)表1線路的最大有功功率和最大無(wú)功功率的需求，規(guī)劃抵償總?cè)萘繛?40kvar，其間50kvar為固定抵償，390kvar為動(dòng)態(tài)抵償。規(guī)劃抵償點(diǎn)為3處，其間237號(hào)桿，抵償90kvar（動(dòng)態(tài)90kvar）；353分支21號(hào)桿，抵償180kvar（動(dòng)態(tài)60kvar+動(dòng)態(tài)120kvar）；426號(hào)桿，抵償170kvar（動(dòng)態(tài)120kvar+固定50kvar）。上位機(jī)體系依據(jù)變電站出口的無(wú)功潮流將4組動(dòng)態(tài)加1組固定抵償運(yùn)轉(zhuǎn)方法能夠構(gòu)成17種排列組合，上位機(jī)體系本著無(wú)功功率平衡的準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化組合，再指令安點(diǎn)綴下位機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)途控制，完成整條線路的無(wú)功動(dòng)態(tài)平衡。圖1所示為無(wú)功抵償前整條線路無(wú)功潮流分布，圖2為抵償后無(wú)功潮流的變化分布。

圖2補(bǔ)償后無(wú)功潮流

10kV線路無(wú)功優(yōu)化體系已在某區(qū)域農(nóng)電體系10kV線路進(jìn)步行了實(shí)施研討，起到了良好的作用，為本課題的研討積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。圖3為線路2組動(dòng)態(tài)抵償裝置實(shí)例，電容器分體裝置，與以往常用的H臺(tái)無(wú)功抵償箱比較重量輕、體積小、占地面積小等優(yōu)勢(shì)。圖4為上位機(jī)管理體系抵償以后的功率因數(shù)日運(yùn)轉(zhuǎn)曲線圖，運(yùn)轉(zhuǎn)曲線顯現(xiàn)功率因數(shù)是接近于1的一條直線。

（2）線路調(diào)壓器安裝位置和容量的確定

在無(wú)功優(yōu)化的基礎(chǔ)上，潮流計(jì)算要按首端最大負(fù)荷狀況進(jìn)行，滿足電壓損失率不超越5%的范圍內(nèi)判定線路調(diào)壓器方位。線路調(diào)壓器設(shè)備方位可由下式確定：

（2）

圖3線路兩組動(dòng)態(tài)補(bǔ)償安裝實(shí)例

圖4補(bǔ)償后功率因數(shù)日曲線圖

經(jīng)無(wú)計(jì)算功優(yōu)化后電壓降可知，線路調(diào)壓器裝置方位只需選在間隔首端小于7.76km就能滿足條件，固裝置方位選在107號(hào)桿位。線路調(diào)壓器的容量裝置點(diǎn)最大潮流的要求要滿足，按線路配電變壓器容量份額統(tǒng)計(jì)和首端最大有功功率，線路最大潮流是1230kVA在裝置點(diǎn)以后，考慮后期開展線路調(diào)壓器的容量選為1600kVA。線路調(diào)壓器的參數(shù)如表2所示。

表2線路調(diào)壓器參數(shù)

該調(diào)壓器為SVR型線路主動(dòng)調(diào)壓器，具有遙信、遙測(cè)、遙諧和遙控功用，同時(shí)調(diào)壓范圍在0-+20%。經(jīng)過(guò)計(jì)算整個(gè)配電線路臺(tái)區(qū)的潮流分布，得到節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)臺(tái)區(qū)變化的靈敏度及線路每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓降。在線路結(jié)尾裝置饋線終端裝置，對(duì)線路結(jié)尾電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且由GPRS通訊技能將線路結(jié)尾電壓實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)再依據(jù)結(jié)尾電壓和線路調(diào)壓器的檔位實(shí)際情況，指令線路調(diào)壓器進(jìn)行檔位調(diào)整，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途調(diào)壓的目的。

結(jié)語(yǔ)

線路無(wú)功抵償控制方法以往都是裝置點(diǎn)就地采樣就地控制方式，并且多數(shù)是功率因數(shù)控制型，裝置點(diǎn)的無(wú)功負(fù)荷只要大于裝置容量時(shí)才干投入運(yùn)轉(zhuǎn)。因而，抵償電容器的投運(yùn)率受裝置點(diǎn)的無(wú)功潮流約束。論文研討的無(wú)功優(yōu)化智能體系特點(diǎn)在于線路首端收集無(wú)功功率的大小，整條線路由上位機(jī)管理模式，與無(wú)功抵償裝置點(diǎn)的無(wú)功潮流沒(méi)有關(guān)系，抵償點(diǎn)宜選在從結(jié)尾計(jì)算無(wú)功潮流抵償容量的一半處，實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抵償點(diǎn)向結(jié)尾和首端雙向無(wú)功輸送，使線路無(wú)功潮流為最小，有用的減少了無(wú)功潮流導(dǎo)致的線路有功損耗和電壓損耗。

【參考文獻(xiàn)】：

篇(5)

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配電線路；無(wú)功補(bǔ)償；存在問(wèn)題；對(duì)策分析

中圖分類號(hào)： TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一、前言

改革開放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了迅速的發(fā)展，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制得到不斷的完善，科學(xué)技術(shù)得到不斷的突破，不僅僅大大的改善了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，改善了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)，也極大的帶動(dòng)了電力事業(yè)的發(fā)展，伴隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的全面繁榮發(fā)展，我國(guó)對(duì)電力的需求量也大大增加，對(duì)供電，配電水平和質(zhì)量有了更高的要求。但是，由于我國(guó)的電力事業(yè)發(fā)展起步較晚，雖然發(fā)展迅速，但是依然存在著很多問(wèn)題，在快速發(fā)展的途中，面臨著來(lái)自各個(gè)方面的干預(yù)和限制，使得我國(guó)的電力系統(tǒng)中依舊存在著很多缺陷和不足。比如目前變電站普遍存在著供電半徑長(zhǎng)、電壓質(zhì)量差、功率因數(shù)低、無(wú)功功率分配不合理等狀況。因此，在新時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)中配電線路的無(wú)功補(bǔ)償研究具有社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義。

二、無(wú)功補(bǔ)償概述

無(wú)功補(bǔ)償是指為滿足電力網(wǎng)和負(fù)荷端電壓水平及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，必須在電力網(wǎng)和負(fù)荷端設(shè)置的無(wú)功電源，如電容器、調(diào)相機(jī)等。

我國(guó)的電力事業(yè)起步較晚，雖然這些年發(fā)展十分迅速，但是從整體而言，發(fā)展不均衡，區(qū)域差別大，同時(shí)，在電力網(wǎng)絡(luò)逐漸完善的過(guò)程中，長(zhǎng)期存在著一個(gè)弊端，那就是我國(guó)的變電站很多時(shí)候都存在著無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘坎蛔悖以诖诉^(guò)程中配備缺乏規(guī)范性，造成配備不合理的現(xiàn)象，雖然電力設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)在近些年得到了更多的重視，技術(shù)有了突破，設(shè)備也有了更新，但是，一些關(guān)系到核心技術(shù)的快速響應(yīng)設(shè)備依舊嚴(yán)重缺乏。伴隨著我國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，大功率的非線性負(fù)荷量也大幅度增加，整個(gè)電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，面臨的無(wú)功沖擊和各種諧波污染情況也越來(lái)越嚴(yán)重，由于無(wú)功調(diào)節(jié)的手段缺乏，或者是調(diào)節(jié)效率低下，母線的電壓變化很大，電壓合格率較低，同時(shí)，電網(wǎng)的配電系統(tǒng)中的線損率逐漸上升。

實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償可以很大程度的讓整個(gè)電網(wǎng)中的電壓更加穩(wěn)定，既可以讓整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全防護(hù)戰(zhàn)略得到貫徹落實(shí)，也能夠使得電網(wǎng)的運(yùn)行更為安全穩(wěn)定，如此，便推動(dòng)了整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，使得電網(wǎng)中的電能質(zhì)量得到提升，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況得到改善。

三、電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償方案存在的問(wèn)題分析

伴隨著我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展，結(jié)合筆者多年的電力事業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，從用戶在用電過(guò)程中的反饋情況，以及外部特性和相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)而言，在現(xiàn)階段使用的一些無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)補(bǔ)償器都存在著一些問(wèn)題，主要而言，表現(xiàn)在，其一，目前的自動(dòng)補(bǔ)償方式一般都是針對(duì)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，這樣一來(lái)，控制器間會(huì)缺乏必要的信息交流，其二，采用的算法相對(duì)而言比較落后，控制器難以綜合整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀況，從而難以讓整個(gè)無(wú)功潮流的分布從整體而言，難以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。其三，對(duì)電網(wǎng)的遙測(cè)技術(shù)相對(duì)缺乏，難以適應(yīng)不斷發(fā)展進(jìn)步的發(fā)展要求。因此，要想保證優(yōu)質(zhì)的電力輸配送，需要結(jié)合具體的情況做出分析，并提出解決方案措施和改進(jìn)措施。

1.智能型單節(jié)點(diǎn)最優(yōu)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)

在進(jìn)行電力系統(tǒng)的配電線路無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中，要達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償最優(yōu)控制的目的，需要在特定的所給定的補(bǔ)償電容的基礎(chǔ)上，找到一種允許的控制方式，從而可以使得電路的功率因素可以變得最大，如果在現(xiàn)場(chǎng)是三相平衡或者是負(fù)荷相對(duì)較小的一些無(wú)關(guān)緊要的節(jié)點(diǎn)，一般而言，可以使用單片機(jī)作為比較核心的控制器，在此過(guò)程中，可以運(yùn)用線性規(guī)劃的控制算法，通過(guò)這種方式可以更好的控制投切電容器的容量，如此，可以達(dá)到最為優(yōu)化的控制效果。

補(bǔ)償電容采用步進(jìn)控制以提高控制精度

一般可在得出需投切組數(shù)n1后一次投入,但由于存在實(shí)際電容值與標(biāo)稱值不一致,且在運(yùn)行中電容器可能損壞等因素,可能產(chǎn)生控制誤差,同時(shí)也容易造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊過(guò)大。所以,在實(shí)際運(yùn)行時(shí),采用步進(jìn)控制,即每個(gè)時(shí)間間隔投切一組電容器,直到n1組投切完畢為止。

（二）優(yōu)化時(shí)間控制

在步進(jìn)投切電容器時(shí),采用不等距時(shí)間控制,先以較小的時(shí)間間隔t1完成前n1-1組電容的投切,等待一段時(shí)間t2后,觀察電網(wǎng)各項(xiàng)參數(shù),確認(rèn)可繼續(xù)投切電容器后,計(jì)算通斷率,再完成最后一組電容器的投切工作。這樣,在保證控制精度的同時(shí),提高系統(tǒng)動(dòng)作的快速性,實(shí)現(xiàn)精度約束下的智能型最優(yōu)時(shí)間控制。在實(shí)際控制中,電容容量隨電壓變化而波動(dòng),電容分級(jí)的量化誤差ΔQ′也是變化的。ΔQ是額定電壓為UN時(shí)的量化誤差;U為實(shí)際電壓。控制器根據(jù)電壓變化自動(dòng)修正量化誤差,使得每次控制誤差小于ΔQ ′/2 。當(dāng)電容已“加滿”或“減空”而仍需增減電容時(shí),控制器將輸出最大或最小值,從而避免了由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤動(dòng)作而對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。

2.變電所的二次集中補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

此方式指的是將變電所的母線(10干伏)上集中進(jìn)行電容器的配置安裝。而補(bǔ)償?shù)娜葚箘t是根據(jù)主變?nèi)萘?5％—30％進(jìn)行配備，但是，此方式對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)具有以下的缺點(diǎn)：由于配電網(wǎng)其負(fù)荷具有很強(qiáng)的季節(jié)性．并且設(shè)備的負(fù)載率較低．因而變電所選擇的無(wú)功補(bǔ)償容量不能很好地適應(yīng)各個(gè)季節(jié)的變化以及晝夜之問(wèn)的大幅度變化所需無(wú)功負(fù)荷的需要。

3.配電線路其桿上的集中補(bǔ)償方式

采用這種補(bǔ)償方式，一般而言，多指在線路的各個(gè)負(fù)荷集中點(diǎn)上，選擇集中點(diǎn)實(shí)施電容器的集中安裝，用這種補(bǔ)償方式，相對(duì)于一些變電所的二次集中補(bǔ)償方式而言，具有相對(duì)的比較優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，這種方式也需要有些也問(wèn)題和缺陷要解決，所以要有選擇性的進(jìn)行使用。

4.智能型無(wú)功控制策略

采集線路中三相電壓和電流信號(hào)，跟蹤系統(tǒng)中的無(wú)功變化，取無(wú)功功率作控制物理量，取用戶設(shè)定功率因數(shù)做投切參考限量，依據(jù)模糊控制理論，智能選擇電容器組合，針對(duì)星角結(jié)合情況智能投切；通過(guò)設(shè)定過(guò)壓與欠壓保護(hù)值，設(shè)置低谷高電壓禁投與高峰低電壓禁切電壓值，以無(wú)功功率為投切門限值，科學(xué)限制電壓條件，使其具有缺相保護(hù)功能，同時(shí)采用智能控制理論設(shè)置電容投切控制，以自動(dòng)及時(shí)地投切電容補(bǔ)償，補(bǔ)償無(wú)功功率容量；根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無(wú)功功率大小，智能選擇電容器組合；依據(jù)“取平補(bǔ)齊”原則投入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電容器投切的智能控制，提高補(bǔ)償精度。

5.智能無(wú)功補(bǔ)償容量選擇

智能無(wú)功補(bǔ)償容量的主要達(dá)成目的是平衡線路的無(wú)功功率。因其補(bǔ)償容量計(jì)算與選擇較為復(fù)雜，目前多根據(jù)靜態(tài)容量極值進(jìn)行選擇。主要為單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量選擇和多負(fù)荷補(bǔ)償容量選擇。

四、結(jié)束語(yǔ)

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和人民生活水平的提高將會(huì)對(duì)我國(guó)的供配電線路有著更為嚴(yán)格的要求，在此過(guò)程中，合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量，科學(xué)應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，設(shè)計(jì)配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，能有效提高電壓的穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)電壓的質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低電力系統(tǒng)設(shè)備的損壞和有功網(wǎng)損，減少能耗和發(fā)電費(fèi)用，從而使得電力系統(tǒng)能夠更好的服務(wù)于社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊建軍，戰(zhàn)紅，魯成杰. 配電線路集中無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化的改進(jìn)遺傳算法.《電力系統(tǒng)保護(hù)與控制》 ISTIC EI PKU -2010年1期.

[2]王彬.農(nóng)村電網(wǎng)系統(tǒng)中配電線路無(wú)功補(bǔ)償.《城市建設(shè)理論研究（電子版）》 -2012年8期.

[3]馬國(guó)清.試論配電線路的無(wú)功補(bǔ)償.《北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》 -2011年7期.

[4]張勇軍,任震,李本河,鄭風(fēng)雷.配電線路桿上無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化算法.《華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》 ISTIC EI PKU -2008年4期.

篇(6)

論文摘要：本文對(duì)靈活交流輸電技術(shù)進(jìn)行了綜述，對(duì)靈活交流輸電系統(tǒng)中主要的幾種控制器進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)介紹了相間功率控制器技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。

引言

靈活交流輸電(FACTS)技術(shù)是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的潮流控制相結(jié)合的產(chǎn)物。它采用可靠性高的大功率可控硅元件代替機(jī)械式高壓開關(guān)，使電力系統(tǒng)中影響潮流分布的三個(gè)主要電氣參數(shù)(電壓、線路阻抗及功率角)可按照系統(tǒng)的需要迅速調(diào)整，以期實(shí)現(xiàn)輸送功率的合理分配，電壓的合理控制，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，可靠性。此項(xiàng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)、綜合控制的重要手段。

FACTS技術(shù)一經(jīng)提出立即受到各國(guó)電力工作者的高度重視，國(guó)內(nèi)外一些權(quán)威人士已經(jīng)將靈活交流輸電、綜合自動(dòng)化和EMS技術(shù)一起預(yù)測(cè)將其確定為“未來(lái)輸電系統(tǒng)新時(shí)代的三項(xiàng)支撐技術(shù)”。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，以及我國(guó)都投入了大量的人力和物力對(duì)此進(jìn)行開發(fā)研究，很多裝置已經(jīng)投入了實(shí)際運(yùn)行，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

FACTS中的控制器

1、靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC

靜止無(wú)功補(bǔ)償器的典型代表是晶閘管投切的電容器(TSC)，和晶閘管控制的電抗器(TCR)。實(shí)際應(yīng)用中，將TCR與并聯(lián)電容器配合使用，根據(jù)投切電容器的元件不同，可分為TCR與固定電容器配合使用的靜止無(wú)功補(bǔ)償器，和TCR與斷路器投切電容器配合使用的補(bǔ)償器，以及TCR與TSC配合使用的無(wú)功補(bǔ)償器。這些組合而成的SVC的重要特性是它能連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使補(bǔ)償點(diǎn)的電壓接近維持不變，但SVC只能補(bǔ)償系統(tǒng)的電壓，其無(wú)功輸出與補(bǔ)償點(diǎn)節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時(shí)其補(bǔ)償作用會(huì)減弱。SVC的主要作用是電壓控制，采用適當(dāng)?shù)目刂品绞胶螅琒VC也可以有阻尼系統(tǒng)功率振蕩和增加穩(wěn)定性等作用。目前，SVC技術(shù)已經(jīng)比較成熟，國(guó)外從60年代就已經(jīng)開始應(yīng)用SVC，七十年代末開始用于輸電系統(tǒng)的電壓控制，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，不僅將靜止無(wú)功補(bǔ)償器，用于輸電系統(tǒng)的電壓控制，也用于配電系統(tǒng)的補(bǔ)償和控制，還可用于電力終端用戶的無(wú)功補(bǔ)償一電壓控制。

2、靜止同步補(bǔ)償器STATCOM

靜止同步補(bǔ)償器也可以稱為ASVG——有源靜止無(wú)功發(fā)生器。它的基本原理是將自換相橋式電路直接或者通過(guò)電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，就可以使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。ASVG根據(jù)直流側(cè)采用的電容和電感兩種不同的儲(chǔ)能元件，可以分為電壓型和電流型。它可以通過(guò)控制其容性或感性電流，與系統(tǒng)交換無(wú)功，在任何系統(tǒng)電壓的情況下，都能輸出額定的無(wú)功功率，與SVC相比，在系統(tǒng)故障的情況下靜止同步補(bǔ)償器維持系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性和抑制系統(tǒng)振蕩的作用較明顯；近二十幾年，靜止同步補(bǔ)償器受到了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的普遍重視，日本從1980年研制出第一臺(tái)20Mvar的強(qiáng)迫自換相的橋式ASVG，1991年又投入了一臺(tái)±80Mvar的ASVG成功地運(yùn)行在154kV的輸電線路上，而美國(guó)于1995年投入了一臺(tái)±100Mvar的ASVG。我國(guó)清華大學(xué)和河南電力局共同研制成功了一臺(tái)±20Mvar的靜止無(wú)功補(bǔ)償器，并于1999年在河南洛陽(yáng)朝陽(yáng)變電所投入運(yùn)行。

3、并聯(lián)蓄能系統(tǒng)

并聯(lián)蓄能裝置包括蓄電池蓄能系統(tǒng)(BESS)和超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)器(SMES)等，是采用并聯(lián)式電壓源換流器的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其換流器可通過(guò)快速調(diào)節(jié)向交流系統(tǒng)供給或吸收電能。將SMES用于兩機(jī)系統(tǒng)的頻率控制，可以有效地抑制兩系統(tǒng)之間的頻率偏移。也可將SMES與靜止移相器相結(jié)合用于互聯(lián)系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制。但這種超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置不但技術(shù)要求高，而且在目前的條件下投資費(fèi)用比較昂貴，大量投入系統(tǒng)運(yùn)行還存在一定的困難。

4、晶閘管控制的串聯(lián)電容器TCSC

晶閘管控制的串聯(lián)電容器的模塊主要由串聯(lián)電容和含有電抗、晶閘管開關(guān)的并聯(lián)回路組成，通過(guò)可控硅控制可以靈活、連續(xù)地改變補(bǔ)償容量，達(dá)到快速響應(yīng)的效果。TCSC在改善電力系統(tǒng)性能方面有很多優(yōu)點(diǎn)，將TCSC用于高壓輸電系統(tǒng)，可發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的潛力，提高功率傳輸極限，靈活地調(diào)節(jié)系統(tǒng)潮流，增加系統(tǒng)阻尼作用，是保證超高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。

TCSC與其它FACTS裝置相比，潮流控制功能比較簡(jiǎn)單，受到了GE、ABB和Siemens等大公司的關(guān)注和重視。在美國(guó)有三處已經(jīng)安裝了TCSC，并且運(yùn)行良好，瑞典、巴西等國(guó)家也相繼將TCSC投入實(shí)際運(yùn)行。我國(guó)在伊敏電廠至齊齊哈爾地區(qū)的馮屯變電站的雙回輸電線上采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。

5、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器SSSC

靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器是以DC/AC逆變器為基本結(jié)構(gòu)，它的基本原理是向線路注入一個(gè)與電壓相差90的可控電壓，以快速控制線路的有效阻抗、從而進(jìn)行有效地系統(tǒng)控制。它在系統(tǒng)中的作用有些類似于TCSC，但是，它控制潮流的能力遠(yuǎn)大于單方向減少線路阻抗功能的TCSC控制器，并且諧波含量小。

6、晶閘管控制的移相變壓器TCPST

晶閘管控制的移相變壓器是利用可控硅開關(guān)控制移相角度從而改變線路兩側(cè)的移相角來(lái)控制潮流的大小或方向。移相器的發(fā)展比較早，早在三十年代第一臺(tái)移相器已經(jīng)在美國(guó)投入運(yùn)行，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，70年代開始各國(guó)電力專家將晶閘管與移相器相結(jié)合開始進(jìn)行晶閘管控制的移相器TCPST的研究。經(jīng)研究表明TCPST具有提高聯(lián)絡(luò)線傳輸潮流，抑制小干擾，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，阻尼功率振蕩，母線電壓控制，規(guī)約聯(lián)絡(luò)線潮流等功能，晶閘管控制的移相器的控制速度快，相角階梯可以很小，甚至達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但晶閘管控制的移相器有一個(gè)缺點(diǎn)，它本身需要消耗無(wú)功功率，運(yùn)行中一般需要與無(wú)功補(bǔ)償裝置聯(lián)合使用，并且諧波的含量較高，因此對(duì)電能質(zhì)量有一定的影響。

7、可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器CSC

可轉(zhuǎn)換式靜止補(bǔ)償器是近兩年推出的FACTS控制器的一種新產(chǎn)品，它實(shí)際上是將基于同步變流器的串并聯(lián)補(bǔ)償器技術(shù)，通過(guò)在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)柔性化，使其可以更加靈活地應(yīng)對(duì)不斷變化的電力系統(tǒng)要求。CSC是由2臺(tái)電壓源換流器、一個(gè)與輸電線并聯(lián)的變壓器和2個(gè)串聯(lián)的變壓器組成。通過(guò)開關(guān)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償器的不同運(yùn)行工作狀態(tài)，根據(jù)控制目標(biāo)的不同，CSC可以提供靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器，靜止同步串聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償器、統(tǒng)一潮流控制器和線間潮流控制器4種基本控制方式。

8、統(tǒng)一潮流控制器UPFC

UPFC的概念是由美國(guó)西屋科技中心的L.Gyugyi于1992年首次推出的，統(tǒng)一潮流控制器是一種從原有潮流控制裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型潮流控制裝置，它由一個(gè)并聯(lián)的換流器和一個(gè)串聯(lián)的換流器通過(guò)公共側(cè)的電容耦合而成，僅僅通過(guò)控制量的變化就可以分別實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償或移相器的功能，也可以將三者的功能結(jié)合使用。通過(guò)不同控制策略的設(shè)計(jì)，UPFC不但可以用于控制母線電壓。線路潮流、提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)振蕩，而且可以快速地轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)以適應(yīng)系統(tǒng)的緊急狀態(tài)的需要。它被認(rèn)為是FACTS家族中最有代表性、功能最強(qiáng)大和技術(shù)最復(fù)雜的成員。

篇(7)

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電場(chǎng)；無(wú)功；優(yōu)化配置

1.存在的問(wèn)題分析

2012年6月生效的國(guó)標(biāo)《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》（GB/T 19963-2011）對(duì)通過(guò)110（66）kV及以上電壓等級(jí)線路與電力系統(tǒng)連接的新建或擴(kuò)建風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功容量配置原則進(jìn)行了闡明，具體見標(biāo)準(zhǔn)第19、20兩大條，分別對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功電源的符合要求和無(wú)功容量配置進(jìn)行了規(guī)定。

上述標(biāo)準(zhǔn)條文僅給出了指導(dǎo)性建議，其所規(guī)定的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功容量配置存在的主要問(wèn)題在于，在現(xiàn)行工程計(jì)算中，往往采取風(fēng)電場(chǎng)額定容量一定百分比的形式粗略計(jì)算。計(jì)算結(jié)果極容易造成容量浪費(fèi)，帶來(lái)投資浪費(fèi)；或者容量不足；再者，目前風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功容量配置缺乏對(duì)無(wú)功補(bǔ)償類型細(xì)分。在現(xiàn)行工程計(jì)算中，往往“寧枉勿縱”，對(duì)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能較好、價(jià)格較高的無(wú)功補(bǔ)償裝置配置過(guò)剩。此外，該規(guī)程在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用存在局限性，按照規(guī)程要求進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量較小、送出線路較短時(shí)，其無(wú)功補(bǔ)償容量裕度較大，經(jīng)濟(jì)性略差；當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量較大，送出線路長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，其無(wú)功補(bǔ)償容量裕度較小，可靠性略差。風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制可以分為無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化和無(wú)功運(yùn)行優(yōu)化兩個(gè)部分。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化控制的文章并不是很多，但是對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的討論已經(jīng)比較成熟。對(duì)于無(wú)功優(yōu)化的的研究，學(xué)者們大都關(guān)注于電力系統(tǒng)內(nèi)部或含有風(fēng)電場(chǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)部的無(wú)功優(yōu)化研究，專門研究風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)無(wú)功優(yōu)化的文獻(xiàn)較少。[1]以電網(wǎng)有功損耗和無(wú)功補(bǔ)償裝置投資的綜合費(fèi)用作為電力系統(tǒng)無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，將電壓穩(wěn)定性作為無(wú)功會(huì)話問(wèn)題的約束條件，求得在和合理電壓水平下的最佳無(wú)功補(bǔ)償配置方案。[2]針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償模型，提出無(wú)功投資、電壓穩(wěn)定和有功網(wǎng)損的多目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用靈敏度發(fā)和改進(jìn)遺傳算法分別來(lái)確定風(fēng)電場(chǎng)的補(bǔ)償?shù)胤胶腿萘浚闹袥](méi)有充分考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的無(wú)功支撐能力。[3]通過(guò)對(duì)調(diào)壓變壓器、投切電容器、SVC和SVG等無(wú)功補(bǔ)償裝置制定不同的無(wú)功控制策略，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力和最小有功損耗，但也只考慮了無(wú)功補(bǔ)償裝置和補(bǔ)償能力。文獻(xiàn)[4]綜合考慮風(fēng)速和負(fù)荷的變化對(duì)風(fēng)電場(chǎng)有功和無(wú)功輸出的影響，對(duì)系統(tǒng)各種工況進(jìn)行計(jì)算，得出總的補(bǔ)償容量值。在基于遺傳算法求得無(wú)功補(bǔ)償值下，可使得風(fēng)電場(chǎng)母線電壓在允許值范圍內(nèi)并且電容器動(dòng)作次數(shù)最少，但文中對(duì)風(fēng)機(jī)無(wú)功出力分配只采取了簡(jiǎn)單的平均分配原則，沒(méi)有更細(xì)致的研究，且基于遺傳算法的無(wú)功優(yōu)化配置方法計(jì)算復(fù)雜。

綜上所述，提供一種能夠考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)功容量、綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)接入方式、無(wú)功補(bǔ)償與電壓管理多目標(biāo)的并易于工程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的無(wú)功容量計(jì)算方法及相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償配置方案，解決目前風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化配置問(wèn)題，十分必要。本文以華能大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)為分析研究對(duì)象。針對(duì)規(guī)劃中風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)和已建電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置改造設(shè)計(jì)中涉及的容量?jī)?yōu)化配置分別提出了基于潮流計(jì)算的無(wú)功配置方法和基于現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)仿真模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式。

2.風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償安裝地點(diǎn)

風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置加裝地點(diǎn)主要有集中補(bǔ)償點(diǎn)和分散補(bǔ)償點(diǎn)兩類，示意圖如下所示，集中補(bǔ)償點(diǎn)根據(jù)又可以分為匯流站主變高壓側(cè)、低壓側(cè)，分別對(duì)應(yīng)圖中的集中補(bǔ)償點(diǎn)A和集中補(bǔ)償點(diǎn)B，分散補(bǔ)償點(diǎn)在風(fēng)機(jī)端，見圖中的分散補(bǔ)償點(diǎn)C。感應(yīng)異步風(fēng)機(jī)由于本身需要較多的無(wú)功功率，一般在風(fēng)機(jī)端加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行分散補(bǔ)償，并在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)出安裝集中補(bǔ)償。雙饋風(fēng)機(jī)和直驅(qū)風(fēng)機(jī)由于變流器可控輸出功率因數(shù)，并且可發(fā)少量的無(wú)功功率補(bǔ)償，因此，不需要在風(fēng)機(jī)端分散補(bǔ)償，只需要在風(fēng)場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行集中補(bǔ)償即可。并網(wǎng)點(diǎn)集中補(bǔ)償，受限于目前的電力電子功率器件電壓等級(jí)和SVG拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制，若在主變高壓側(cè)設(shè)置動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，SVG連接專用變壓器和SVG裝置本體成本會(huì)很高，因此，目前國(guó)內(nèi)外集中補(bǔ)償點(diǎn)均選擇安裝在主變低壓側(cè)35kV母線支路下。SVG拓?fù)湟话銥殒準(zhǔn)蕉嚯娖浇Y(jié)構(gòu)，根據(jù)補(bǔ)償功能，可選擇星接或角接拓?fù)洹?/p>

3.規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償容量評(píng)估方法

對(duì)無(wú)功功率補(bǔ)償前的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行潮流分析，是風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償方案的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)潮流計(jì)算結(jié)果的分析，可以掌握風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行問(wèn)題。下文通過(guò)含有風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的迭代算法，綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)母線電壓、有功功率、無(wú)功功率之間的關(guān)系，能夠在風(fēng)電場(chǎng)母線電壓不變的情況下，計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)不同有功功率下需要的無(wú)功補(bǔ)償容量的實(shí)時(shí)值。

3.1風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)態(tài)等值數(shù)學(xué)模型

相比較傳統(tǒng)潮流計(jì)算分析方法，含風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)系統(tǒng)潮流計(jì)算不同之處就在于如何正確處理風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。異步發(fā)電機(jī)的型等值電路如下圖所示，s為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，r1、x1分別為定子電阻和漏抗，r2、x2分別為轉(zhuǎn)子電阻和漏抗，rm，xm分別為勵(lì)磁電阻和電抗[6]。

轉(zhuǎn)差率為

可得發(fā)電機(jī)向并網(wǎng)點(diǎn)注入的無(wú)功功率

另一種廣泛應(yīng)用的雙饋風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等值電路如下圖所示[5]，U2為轉(zhuǎn)子外機(jī)電源電壓。當(dāng)風(fēng)速為已知時(shí)，可以通過(guò)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)功率特性求得該風(fēng)速下發(fā)電機(jī)注入系統(tǒng)的中的總有功功率pe，其由兩部分組成，一部分是由定子繞組發(fā)出的有功功率，另一部分是轉(zhuǎn)子繞組發(fā)出或消耗的有功功率 pr。

風(fēng)電機(jī)組注入系統(tǒng)的有功功率為

其中pe可由風(fēng)功率曲線確定，轉(zhuǎn)差s可由雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制規(guī)律求取。

目前雙饋電機(jī)基本是以恒功率因數(shù)方式運(yùn)行為主。該運(yùn)行方式下，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子繞組外接電源電壓的幅值和相角，可以維持風(fēng)電機(jī)組定自測(cè)功率因素恒定不變。由于轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器傳遞的有功功率比較小，因而由變頻器吸收或發(fā)出的無(wú)功功率很小，可近似認(rèn)為風(fēng)電機(jī)組的無(wú)功功率等于定子繞組的無(wú)功功率，則有：當(dāng)風(fēng)速給定后，風(fēng)電場(chǎng)總的有功功率即為已知，此時(shí)無(wú)功功率僅僅是風(fēng)電場(chǎng)電壓函數(shù)，因此，方便進(jìn)行潮流計(jì)算。

3.2大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)概況

大龍?zhí)渡龎赫居?10kV龍洱線供電，升壓站110kV I段母線與龍洱線相連，I段母線上有兩臺(tái)110kV/35kV主變，分別為1號(hào)主變和和2號(hào)主變，容量均為50MVA，其中1號(hào)主變35kV側(cè)與35kV I段母線相連，2號(hào)主變35kV側(cè)與35kV II段母線相連，I段母線和II段母線之間通過(guò)母聯(lián)開關(guān)連接，35kV I段母線上連接有大龍?zhí)禝回線和大龍?zhí)禝I回線，以及35kV 1號(hào)無(wú)補(bǔ)償器；35kV II段母線上連接有觀音山I回線，觀音山II回線和觀音山III回線，以及35kV 2號(hào)無(wú)功補(bǔ)償器。各回線上連接風(fēng)機(jī)情況如下：1）35kV大龍?zhí)禝回線：1#、11#～22#、27#、29#～33#風(fēng)機(jī)，共17臺(tái)；2）35kV大龍?zhí)禝I回線：2#～10#、21#、22#～26#、28#風(fēng)機(jī)，共16臺(tái)；3）35kV觀音山I回線：8#～20#風(fēng)機(jī)，共13臺(tái)；4）35kV觀音山II回線：21#～26#風(fēng)機(jī)，共6臺(tái)；5）35kV觀音山III回線：1#～7#風(fēng)機(jī)，共7臺(tái)。

3.3風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)潮流分析計(jì)算

由于PSASP中沒(méi)有合適的風(fēng)電機(jī)組模型，用發(fā)電機(jī)代替，按照上文給出的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，搭建基于PSASP的華能大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)單線圖模型，主要包括59臺(tái)風(fēng)電機(jī)組、2臺(tái)主變壓器、以及相應(yīng)的集電線和送出線路。系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量為100MVA，110kV母線基準(zhǔn)電壓115kV，35kV母線基準(zhǔn)電壓35kV。大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)均采用雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)雖然可以發(fā)出或吸收少量的無(wú)功功率，但是范圍有限，故潮流計(jì)算時(shí)可是做功率因數(shù)1.0運(yùn)行，從而將其視作PQ節(jié)點(diǎn)，此模型不考慮尾流效應(yīng)[7]。在潮流計(jì)算過(guò)程中，需要對(duì)電源節(jié)點(diǎn)的電壓、變壓器變比等進(jìn)行調(diào)整，才能得到可行的潮流計(jì)算結(jié)果。全風(fēng)電場(chǎng)潮流計(jì)算時(shí)，針對(duì)不同的系統(tǒng)運(yùn)行方式（以大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)110kV匯流站母線電壓作為系統(tǒng)電壓）、風(fēng)電場(chǎng)輸出功率、主變壓器投運(yùn)臺(tái)數(shù)、主變壓器分接頭位置，分別進(jìn)行了24中不同運(yùn)行方式的潮流計(jì)算。24種不同運(yùn)行方式下大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)潮流計(jì)算結(jié)果，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)，如下表1所示。50%PN（#1主變）是指#2主變檢修停運(yùn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)#1主變并網(wǎng)，并網(wǎng)發(fā)電功率44.25MW運(yùn)行情況；50%PN（#2主變）是指#1主變檢修停運(yùn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)#2主變并網(wǎng)，并網(wǎng)發(fā)電功率44.25MW運(yùn)行情況。

表1 大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)全場(chǎng)潮流計(jì)算結(jié)果―關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓

計(jì)算條件 節(jié)點(diǎn)電壓

系統(tǒng)運(yùn)行 風(fēng)場(chǎng)輸出 主變分接 作業(yè)編號(hào) 110kV 35kV/I段 35kV/II段

最大運(yùn)行方式

（U=1.03） 最大

（2臺(tái)主變） 最高 7 1.013 0.954 0.939

主抽頭 8 1.012 1.002 0.984

最低 9 1.010 1.054 1.033

最小

（2臺(tái)主變） 最高 2 1.006 0.958 0.940

主抽頭 1 1.004 1.004 0.983

最低 3 1.001 1.054 1.029

50%PN

（#1主變） 最高 18 1.024 0.971 ―

主抽頭 17 1.021 1.017 ―

最低 16 1.019 1.068 ―

50%PN

（#2主變） 最高 19 1.023 ― 0.951

主抽頭 20 1.021 ― 0.995

最低 21 1.018 ― 1.043

最小運(yùn)行方式

（U=0.93） 最大

（2臺(tái)主變） 最高 12 0.890 0.831 0.821

主抽頭 11 0.891 0.875 0.862

最低 10 0.891 0.922 0.906

最小

（2臺(tái)主變） 最高 6 1.006 0.958 0.940

主抽頭 4 1.004 1.004 0.983

最低 5 1.001 1.054 1.029

50%PN

（#1主變） 最高 13 0.923 0.872 ―

主抽頭 14 0.921 0.915 ―

最低 15 0.919 0.961 ―

50%PN

（#2主變） 最高 24 0.922 ― 0.854

主抽頭 23 0.920 ― 0.894

最低 22 0.918 ― 0.937

通過(guò)上述各種典型運(yùn)行方式的潮流計(jì)算，可以全面了解風(fēng)電場(chǎng)在無(wú)功功率補(bǔ)償前節(jié)點(diǎn)電壓、支路功率等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況，對(duì)潮流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析，該風(fēng)電場(chǎng)在加裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝之前，主要問(wèn)題為：系統(tǒng)電壓最低時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)110kV母線電壓偏低，改善主變分接頭位置效果不明顯，尤其是觀音山和大龍?zhí)?條回線滿發(fā)功率時(shí)，110kV母線電壓更低，這主要是因?yàn)榇簖執(zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)集電線大都采用架空集電線，充電無(wú)功較小，系統(tǒng)主要是感性無(wú)功，導(dǎo)致母線電壓低。

3.4大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量評(píng)估

針對(duì)上述結(jié)果分析，在系統(tǒng)電壓最低時(shí)，對(duì)每一確定的風(fēng)機(jī)有功功率，可以計(jì)算出補(bǔ)償不同無(wú)功容量（PSASP可以批處理作業(yè)，無(wú)功補(bǔ)償容量可以按照0.1Mvar步長(zhǎng)逐漸遞增）后相應(yīng)的不同的風(fēng)電場(chǎng)母線電壓值，從這些母線電壓中可以比較出達(dá)到最低電壓下限，最靠近額定電壓的電壓值，此電壓值對(duì)應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償容量即為系統(tǒng)所需的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償容量[8]。

表2 確定大龍?zhí)讹L(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量的潮流計(jì)算結(jié)果

計(jì)算條件 節(jié)點(diǎn)電壓

系統(tǒng)運(yùn)行 風(fēng)場(chǎng)輸出 主變分接 作業(yè)編號(hào) 110kV 35kV/I段 35kV/II段 #1

SVG #2

SVG

最小運(yùn)行方式

（U=

0.93） 最大

（2臺(tái)主變）

最高 30 0.939 0.884 0.889 0.03 0.03

29 0.960 0.911 0.916 0.05 0.05

28 0.982 0.939 0.943 0.08 0.08

主抽頭 25 0.943 0.935 0.940 0.03 0.03

26 0.967 0.966 0.970 0.05 0.05

27 0.991 0.998 1.002 0.08 0.08

最低 31 0.948 0.990 0.995 0.03 0.03

32 0.974 1.026 1.031 0.05 0.05

33 1.000 1.064 0.067 0.08 0.08

50%PN

（#1主變） 最高 34 1.033 1.088 ― 0.03

主抽頭 35 1.032 1.032 ― 0.03

最低 36 1.033 1.088 ― 0.03

50%PN

（#2主變） 最高 37 1.031 ― 0.981 0.03

主抽頭 38 1.032 ― 1.032 0.03

最低 39 1.033 ― 1.088 0.03

根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果，穩(wěn)態(tài)情況下，I/II段母線需至少配備3Mavr的容性動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，再考慮一定的設(shè)計(jì)裕量即可。

4.已建風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置改造優(yōu)化

對(duì)于已建風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備改造或者容量重新匹配應(yīng)用場(chǎng)合，利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)更能準(zhǔn)確的優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量。

對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償容量，各個(gè)無(wú)功負(fù)荷自身的模型并非是最重要的，其對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)表現(xiàn)出的電氣特性是最重要的，由于風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的外部總體特性可近似為電流源，因此，為克服上述建模方法計(jì)算復(fù)雜的特點(diǎn)，本課題還擬采用基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功負(fù)荷電流源模型的方法，并根據(jù)系統(tǒng)短路容量配置仿真模型電源負(fù)荷和短路阻抗，以模擬風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率、電壓的變化，從而為風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考指導(dǎo)，但是這種方法只能針對(duì)已建成風(fēng)電場(chǎng)，無(wú)法應(yīng)用于風(fēng)電場(chǎng)前期設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置定型。

4.1基于現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)的模型建立

基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建的風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)模型如圖1所示，仿真環(huán)境采用PSCAD軟件，主要包括系統(tǒng)電源、主變壓器、集電線以及基于風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建的無(wú)功負(fù)荷電流源模型。

在風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)主變壓器高、低壓側(cè)，各集電線及選定風(fēng)機(jī)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，利用電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器實(shí)時(shí)記錄測(cè)點(diǎn)的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等關(guān)鍵電氣變量數(shù)據(jù)，這些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際無(wú)功、電壓變化錄波數(shù)據(jù)經(jīng)相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換成無(wú)功電流數(shù)據(jù)導(dǎo)入到PSCAD仿真環(huán)境的FileRead模塊，輸出分別控制風(fēng)電場(chǎng)負(fù)荷等效無(wú)功電流源，以達(dá)到模擬實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功、電壓等動(dòng)態(tài)變化的目的。

4.2現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)處理

實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)處理步驟如下：

1）將數(shù)據(jù)復(fù)制轉(zhuǎn)存成txt格式；

2）在Matlab中通過(guò)textread命令讀取各列數(shù)據(jù)；

3）通過(guò)str2num命令將字符型轉(zhuǎn)換為數(shù)值型；

4）將取出的各列數(shù)據(jù)另存為PSCAD軟件認(rèn)可的text格式如下：

5）錄波數(shù)據(jù)導(dǎo)入，通過(guò)PSCAD的File Reader模塊直接讀取；

將錄波的電流數(shù)據(jù)作為電流源作為風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)仿真模型的無(wú)功負(fù)荷模型。

為進(jìn)一步模擬復(fù)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，在基于風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際錄波數(shù)據(jù)構(gòu)建無(wú)功負(fù)荷電流源模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)短路容量配置仿真模型電源負(fù)荷和短路阻抗，可以依據(jù)仿真模型電壓與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)錄波電壓有效值波動(dòng)差異進(jìn)行調(diào)整修正，修正后的結(jié)果如下圖所示，模型仿真與現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)基本一致，為下面的仿真奠定基礎(chǔ)。

4.3 補(bǔ)償容量仿真確定

通過(guò)SVG的無(wú)功補(bǔ)償，通過(guò)兩臺(tái)110kV變壓器注入到系統(tǒng)的無(wú)功功率都補(bǔ)償為零。

如圖7所示，6月6號(hào)該天中1號(hào)SVG需要輸出的最大無(wú)功功率為7.6Mvar，2號(hào)SVG需要輸出的最大無(wú)功功率為10Mvar。如圖8所示，6月8號(hào)改天#1 SVG需要輸出的最大無(wú)功功率為12.4Mvar，#2 SVG需要輸出的最大無(wú)功功率為10.4Mvar。

根據(jù)這兩天的仿真數(shù)據(jù)可見，要滿足風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)無(wú)功功率為零目標(biāo)，穩(wěn)態(tài)無(wú)功需求#1號(hào)SVG容量應(yīng)大于12.4Mvar，#2號(hào)SVG的容量應(yīng)大于10.5Mvar。

但是，若以滿足風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)電壓滿足0.97～1.07pu范圍為目標(biāo)，#1號(hào)SVG容量應(yīng)大于3Mvar，#2號(hào)SVG的容量應(yīng)大于3.5Mvar。與上述潮流計(jì)算的結(jié)果較為接近。

5.結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有國(guó)標(biāo)規(guī)程在風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功容量設(shè)計(jì)過(guò)程中的局限性，本文以實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)為分析研究對(duì)象，針對(duì)規(guī)劃中風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)和已建電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置改造設(shè)計(jì)中涉及的容量?jī)?yōu)化配置分別提出了基于潮流計(jì)算的無(wú)功配置方法和基于現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)仿真模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，避開了繁雜的計(jì)算，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉明波.計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的無(wú)功優(yōu)化規(guī)劃.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29（5）.

[2]張平.風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償技術(shù)研究.湖南：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

[3]Daniel F O Wind farm reactive support and voltage control. Proceeding of the IREP 2010.

[4]張洋.風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量及其控制方法研究.吉林電力大學(xué)，2005

[5]陸以軍.基于雙饋機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)潮流計(jì)算模型研究.新能源發(fā)電控制技術(shù)，Vol.31，No.4，2009.

[6]劉序.計(jì)及集電線路的風(fēng)電場(chǎng)潮流計(jì)算變PQ迭代法及應(yīng)用.吉林電力，Vol.38，No.6，2010.

[7]饒成誠(chéng).基于PSASP的并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)潮流分析.水力發(fā)電，Vol.39，No.4，2013.

[8]劉艷妮.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中風(fēng)電場(chǎng)模型研究.華東電力，Vol.36，No.4，2008.

作者簡(jiǎn)介

孫大南（1986.1―），博士，安徽桐城人，2012年畢業(yè)于北京交通大學(xué)電氣工程專業(yè)，現(xiàn)供職于思源電氣股份有限公司，主要進(jìn)行高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置研發(fā).

基金項(xiàng)目