变电站第五章第一讲

QGC QLD QL Qres
（电源无功之和-无功负荷之和-网络无功损耗之和=无功 备用） 当 Q ，表示无功功率平衡且有适量的备用， res 0 Qres 0则系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装 置。
以简单的网络为例说明无功功率平衡与电压水平 的关系。 隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去元件 电阻，X是发电机与线路电抗之和，等值电路如图 1(a)，假设发电机和负荷的有功功率为定值。
5.可由用户划分每日的时段，根据不同时段、不同 变压器负荷设置不同的控制参数，从而使电压、无 功控制更符合实际运行要求。 6.对多台变压器、多台电容器、多条母线的变电站 的各种运行方式能自动识别，确定相应的控制策略 。
7.具有异常情况下控制的自动闭锁能力，抗干扰能 力强，防止各类误操作。当系统出现闭锁时，能提 示闭锁原因 。


由此可见，系统的无功电源比较充足，能满足 较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有 较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映 为运行电压水平偏低。 因此，应该力求实现在额定电压下的系统无功 功率平衡。
电力系统调压的基本原理和 主要手段
以下图所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施 所依据的基本原理。
电压降低/升高的危害

电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户 处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本 任务之一。电力系统运行电压水平取决于无功功 率的平衡。 电压降低的危害： （1）灯泡：夜间Un高5-10%使损坏率达30%。 （2）其它光源：Un下降10%，日光灯亮度约减少 10%,寿命缩短10%，水银荧光灯亮度减少10～30%。 Un下降20%，日光灯不能启动，水银灯启动频繁， 影响寿命。
有载调压变压器：改变变压器的变比，可起到调 整电压，降低损耗的作用。但调压本身不产生无 功功率，在整个系统无功不足的情况下不可能用 这种方法来提高全系统的电压水平。 补偿电容器：可产生无功功率，能弥补系统无功 的不足，又可改变网络中的无功分布，但在系统 无功充足但无功分布不合理而造成电压质量下降 时却无能为力。

0
0
0
h
l
U
强切区域
5区 4区 ΔUQ 3区
UH
6区 COSH (QL) ΔUQ 7区 8区 强投区域 1区 9区 COSL (QH) 2区
UL
O
Q
O区是合格，不用调整 1、简单越限情况（单参数越线） 1区： U超过上限―调整变压器分接头使U降低 cosф合格 3区： U合格 cosф低于下限―投入电容器 5区： U低于下限―调整变压器分接头使U升高 cosф合格 7区： U合格 cosф超过上限―切除电容器
电力系统调压的主要手段 1、发电机调压（满足近处地方负荷的电压质量 要求） 发电机电压偏高额定不超过±5%，能够以额 定功率运行。短线路可通过改变发电机端电压来 满足负荷点的电压质量要求。长线路从发电机到 最远处负荷之间在最大负荷时总电压损耗达 35%， 最小负荷时为15%，此时发电机调压不能满足。 2、改变变压器变比调压：降压 /升压变压器分接 头选择 不产生无功功率，但可以改变无功功率，如 无功不足（ cos ↓）时，无法用此法提高全系统 电压水平。
根据状态变量的大小，可将变电站运行状态划分 为9个区域（九区图）。 目标电压的确定： 目标 电压 U (1)根据预测的日负荷曲线； 8 1 2 (2)建立负荷与目标电压的 U U 0 3 7 数学模型。 U U U 为了保证控制过程的 4 6 5 稳定性，避免频繁调节， cos cos cos Q 规定了一个控制死 U ， 当电压在 U 0 U 和U 0 U 图6 运行状态图 之间时，不进行调节。



1.综合运用人工智能、自动控制理论和计算机技术， 对功能和可靠性进行全面整体设计 。 2.采用先进的模糊逻辑控制技术，弥补了传统的基于 九区图进行电压、无功控制的不足，达到最佳的电压、 无功控制效果 。 3.融入反时限概念，保证电压调节的平稳性，并限制 有载调压变压器分接开关和补偿电容器开关每日动作 次数在规定范围内，延长设备使用寿命，同时对多组 电容器采用自动循环投切，均衡了开关和电容器使用 寿命 。 4.可以综合也可以分别单独对有载调压变压器和电容 器组进行闭环自动控制，还可以人工手动开环控制 。
系统中各种无功电源的无功功率输出应能满 足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率 的要求，否则电压就会偏离额定值。 无功电源：发电机（唯一的有功电源和无功电源） 静电电容器（只能吸收容性无功） 同步调相机 无功补偿装置 静止无功补偿器 既吸收容性又 吸收感性无功 静止的无功发生器


无功功率负荷及无功功率损耗：异步电动机(无功负荷)， 变压器和输电线路（无功损耗）。 无功功率平衡用公式表示：


当负荷增加，负荷的无功电压特性曲线为2′所示， 此时电源的无功功率仍旧是曲线1，曲线1和曲线 2′的交点a′就代表了新的无功功率平衡点，并由 此决定了负荷点的电压为Va′。 如果发电机有充足的无功备用，通过调节励磁电流， 增大发电机的电势E，则发电机的无功特性曲线将 上移到曲线1′的位置，从而使曲线1′和2′的交 点c所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值 Va 。

3、无功功率补偿调压：静电电容器、同步调相机 （产生无功功率，对无功充足但分布不合理无能为力） 4、线路串联电容补偿调压
V1 V2
V1
V2c

利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损 耗中QX/V分量减少，从而提高线路末端电压。
变电站调压的主要手段
变电站调压的主要手段 —有载调压变压器和 补偿电容器。
为了提高电压合格率和降低损耗，目前各种电压 等级的变电站中普遍采用了电压、无功综合自动 控制器。 电压无功综合控制装置就是利用有载调压变压器 和并联电容器组，根据运行情况进行本站的电压 和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定 的范围之内及进线功率因素尽可能提高的一种装 置。
电压、无功综合自动控制策 略
VG G P+jQ R+jX 1:k1
k2:1
Vb
PR QX Vb (VG k1 V ) / k2 (VG k1 ) / k2 V 为了调整用户端电压Vb可采取以下措施： （1）调节励磁电流以改变发电机端电压； （2）适当选择变压器的变比； （3）改变线路的参数； （4）改变无功功率的分布。

U L U LN U L min
2、变电站运行方式的识别 多台有载调压变压器运行方式（运行、停运、并 列、独立）。 识别的方式有人工设置和自动识别。 3、变电站运行状态的检测和识别 变电站运行状态是指变电站各种电气量所处的状 态（正常/越限）。 控制的目标是保证主变压器二次侧电压在允许范 围内，且尽可能提高进线的功率因素，故一般选 择电压和进线处功率因数为状态变。
E E I
jX
V

P jQ

& jXI
I
（b)
V
（a)
图1 无功功率和电压关的解释图
根据相量图1（b）可以确定发电机送到负荷节点 的功率为
P VI cos EV sin X
EV V2 Q VI sin cos X X
当P为定值时，得
V2 EV 2 Q P X X


三段式电流保护整定原则 零序方向电流保护 输电线路距离保护 组成、主要元件 自动重合闸 充电作用？ 两种启动方式？区别？使用方式？ 双电源下 与继电保护配合 重合闸方式选择（110kV单、双电源主要区别）


本章知识点：掌握电压、无功自动控制装置、 无功功率平衡与电压水平的关系、调压的主要 手段、运行状态的控制和识别（九区图），故 障录波器。 &1电压、无功综合自动控制补偿装置（VQC） &2备用电源自投装置（AAT/BZT） &3故障录波装置
4：切电容器使COS到下限则调分接头 ΔQq
U
5：切电容器优先，下调分接 头
3：下调分接头 降压 ΔUq
6：切电容器
9 ：电压无功都合 格
2：投电容器
COSH (QL) COSL (QH)
7：上调分接头 升压 ΔQq
1：投电容器优先，上调分接 头
O
8：投电容器使COS到上限则调分接头
Q
电压、无功综合自动控制方 式
5.同一控制对象两次被控时间太短，低于内部设定限 值，不会产生控制。 6.拒动、滑档、错档等故障产生的闭锁，当设备、装 置等故障，或其它原因，VQC控制命令出口后，控制 对象不动作，或动作错误， VQC装置自动闭锁，控 制方式转为手动。故障解除后，需人工操作改为手动， 解除闭锁，方可转入自动或遥控。
2
电源的无功 电压特性
Q 1 1 a a c 2 2
负荷的无功 电压特性
V 0 Va Va
图2 按无功功率平 衡确定电压
当电势E为一定值时， Q同V的关系如图2曲线1 所示，是一条向下开口 的抛物线。负荷的主要 成分是异步电动机，其 无功功率电压特性如图 曲线2所示。曲线1和曲 线2的交点a确定了负荷 节点的电压Va，或者说， 系统在电压Va下，达到 了无功功率的平衡。
2、双参数越限情况 2区： U超过上限―调整变压器分接头使U降低 cosф低于下限―投入电容器。 如果先投入电容器，U会更上升，因此先降 压，后投入电容器。 4区： U低于下限―调整变压器分接头使U升高 cosф低于下限―投入电容器 如果先调整变压器分接头升压，则无功会更加 缺乏。因此先投入电容器，后升压。 6区和8区类似。
1、电压、无功综合自动控制的原理
US
RS
XS
UH
RT jX T
UD
RL IL
XL
UL 负荷