文档介绍：无功优化的一般原则和实际地区无功优化补偿的措施探究
【摘要】电压是电能质量的重要指标之一,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素,电压质量与无功是密不可分的,可以说,电压问题本质上就是无功问题。解决好无功补偿问题,具有十分重要的意义。
【关键词】无功优化;电能质量;线路损失;无功功率;电压调节;补偿容量;经济压差
0 引言
在电力系统中,由于电感、电容元件的存在,系统中不仅存在着有功功率,而且存在无功功率。无功功率是在正弦电路中当平均功率为零时,在电源和储能元件之间来回交换的变动功率,无功功率并不是无用功率,而是在电能传输和转换过程中建立电磁场和提供电网稳定不可缺少的功率之一,无功经不同的电磁耦合反映不同的电压等级,同一等级电压的电网中,电压高低直接反映本级的无功平衡,是电能质量的重要指标之一。
1 无功优化的一般原则
由于电力系统的供电地区幅员广阔,无功功率传输要引起有功功率损耗和电压的损耗,因此负荷需要的无功功率应尽量作到就地供应,不仅实现整个系统的无功功率平衡,还要实现各区域的无功功率平衡。
理论上,无功分布可以达到最优,无功优化潮流就是使电网无功潮流最优。但在一个实际复杂的电力系统中,却几乎不可能在线实现。如当运行条件变化时,要维持系统无功潮流优化,根据电网无功功率与电压分布的特点,势必要求全系统各点各种无功功率调节手段与电压调节手段频繁动作,没有高度发达的通信网络和自动化条件就办不到,实际上,许多无功控制设备也不允许频繁调节;其次,与频率调节不同的是,变压器分接头、电容(抗)器的无功调节无法做到均匀调节,由于不可能建立全网电压标准,只能以就地测量电压为依据,而分散的量测误差势必给优化带来影响;另外,由于无功电压的非线性很强,理论上的无功优化潮流算法的收敛性得不到保证,且即使收敛性能够解决,无功优化潮流计算的基础——电网运行状态估计(se)结果的准确性也无法保证。现实中的电力系统无功只能实现次优分布,目前还没有统一模式。一般认为,比较接近无功次优分布的做法是,无功功率尽量做到分区分层平衡,减少因大量传送无功功率而产生的压降和线损,在留足事故紧急备用的前提下,尽可能使系统中的各点电压运行于允许的高水平。这不但有利于系统运行的稳定性,也可以获得接近优化的经济效益。国内有学者和工程人员最近提出的一种“经济压差”方法,通过把高压线路经济运行的条件运用到复杂电网中,实现电网的无功优化分布,减小系统的电压降落、降低系统的运行网络损耗。维持输电线路无功分点恰恰位于线路中点,线路首末端电压之差称为经济压差(△u1)。只有有功在电阻上的电压降落如下式: △u1=(pr+qx)/u=pr/u。
电压质量最好,接近直流线路运行;线路传输无功造成的有功损耗最小,它为无功分点在线路首端或末端时有功损耗的1/4。
与频率调节概念相似,电压调节也可分为一次、二次和三次调节。电压的快速无规则变化由发电机组无功功率“一次调节”进行补偿。一次调节要求快速(毫秒级),必须自动(类似机组一次调频),主要由机组励磁调节器(avr)实现;二次调节是补偿电压的慢变化,控制的是控制区域内“控制机组”所吸收和发出的无功功率,以使区域内电压合格,其反应时间为1min-5