电力系统电压控制
电力系统中的电压稳定控制研究
电力系统中的电压稳定控制研究一、引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而电压稳定是电力系统运行的核心要素之一。
随着电力负荷的增加以及电能消耗的快速增长，电力系统中的电压稳定问题愈发凸显。
为了确保电力系统的可靠运行，研究电压稳定控制成为现代电力工程领域中不可忽视的课题。
二、电压稳定性的概念电压稳定性是指电力系统中各节点的电压维持在合理范围内的能力。
稳定电压对于维持电力系统的正常运行，提高电能传输和供电质量至关重要。
电压稳定控制的核心目标是维持电力系统中节点的电压值在规定的范围内。
三、电压稳定控制的方法1. 功率-电压稳定控制（P-V控制）P-V控制是一种通过调整有功功率和电压之间的关系来控制电压稳定性的方法。
通过调节电力系统中的发电机输出功率和负荷的调整，可以对电压进行稳定控制。
2. 无功-电压稳定控制（Q-V控制）Q-V控制通过调整无功功率和电压之间的关系来调节电压稳定性。
该方法可以通过调整发电机励磁电流或者连接到网络中的无功设备（如容抗器）的响应来实现。
3. 电力系统稳定控制器（PSS）电力系统稳定控制器（Power System Stabilizers，简称PSS）是一种通过控制发电机的励磁电流或转速来改善电力系统的稳定性的装置。
四、电压稳定控制的关键技术1. 预测电力负荷预测电力负荷是电压稳定控制的基础。
准确预测电力负荷对于调整发电机输出功率、负荷调整以及实施电压稳定控制非常重要。
2. 稳压装置和设备稳压装置和设备能够通过调整电压的分布和补偿来实现电压稳定控制。
常见的稳压装置包括无功补偿器、独立变压器和调压器等。
3. 电力系统调度与运行优化通过合理调度电力系统中各个节点的负荷和发电机的输出功率，可以最大程度地提高电网的稳定性和电压的控制能力。
五、电压稳定控制的挑战与展望1. 大规模可再生能源接入随着可再生能源的大规模接入电力系统，电力系统的复杂性和不确定性将进一步增加，给电压稳定控制带来诸多挑战。
电力系统自动电压控制
省调在满足220kV母线电压合格 的前提下，尽量控制220kV变电站主 变高压侧功率因数满足220kV线路达 到经济分布。 省调AVC对每台220kV主变下发 无功指令，再由地调AVC软件控制该 主变所带电网的电容器投切和变压器 分接头调整。 地调AVC软件将各220kV变电站 主变高压侧无功负荷作为控制目标， 同时要具备与省调通信的能力。
无功优化中的一些难点和问题：
无功优化问题的非线性程度； 无功优化模型中大量不等式条件的处理； 无功优化模型中离散变量的处理； 无功优化方法与AVC分级分区相结合； 无功优化从最优潮流问题中分离成相对独 立的子问题，对最终的最优解的影响； 用于AVC的动态无功优化问题中，各断面 之间有时间耦合约束的变量的处理。
实现AVC的几个热点问题：
无功优化 分区及中枢节点的确定 无功负荷预报
无功优化
无功优化是AVC主站设计的核心 程序，位于三级电压控制系统的最高 层。用于AVC主站设计的无功优化程 序应具有如下特点：计算速度快，收 敛可靠，鲁棒性强，能处理大规模系 统的优化问题。
无功优化的方法
无功优化的方法总体上可分为两 类：一类是基于可解析表达的数学优 化方法，另一类是无需解析表达的就 能进行优化的方法，即具有不同智能 程度的一系列搜索类优化算法。
借鉴欧洲一些国家普遍采用的三 级电压优化控制模式，一般将AVC分 成三级控制，即
一级电压控制(primary voltage control)， 二级电压控制(secondary voltage control)， 三级电压控制(tertiary voltage control)。
一级电压控制由广泛分布在电力 系统中的各种现有的自动控制装置组 成，为本地控制(local control)，只用 到本地的信息。控制器由本区域内控 制发电机的自动电压控制器(AVR)、 有载调压分接头(OLTC)及可投切的电 容器组成，控制时间常数一般为几秒。 在一级控制中，控制设备通过保持输 出变量尽可能的接近设定值来补偿电 压的快速和随机变化。
电力系统电压控制
电力系统电压控制电力系统电压控制是指对电力系统中的电压进行调节和控制，以确保电力系统的稳定运行。
电力系统中的电压控制是一个重要的技术问题，涉及到电力系统运行的安全性和稳定性。
本文将介绍电力系统电压控制的重要性、控制方法以及现代电力系统电压控制的发展趋势。
一、电力系统电压控制的重要性在电力系统中，电压是电力传输和供电的基本参数之一。
电压控制的稳定性直接影响着电力系统的安全运行。
过高或过低的电压都会对电力设备和用户设备产生不利影响，甚至导致设备故障和事故发生。
因此，电力系统电压控制是确保电力系统运行稳定、供电可靠的关键技术。
二、电力系统电压控制的方法1. 发电机调压器调节发电机调压器是电力系统中调节电压的主要手段之一。
通过调节发电机的励磁电压，可以实现电压的调节和控制。
调压器可以根据系统需求来调整励磁电压，使得发电机输出的电压保持在合理的范围内。
2. 变压器调压器调节变压器调压器是在电力系统中常用的电压控制装置。
通过调节变压器的绕组比例，可以实现对电压的调节。
变压器调压器可以根据系统负荷情况来调整变压器的绕组比例，以维持稳定的电压输出。
3. 发电和负荷管理通过发电计划和负荷管理，可以在电力系统中实现对电压的控制。
合理调度发电机组和负荷的运行，在系统负荷变化时调整发电机组的出力，使得系统电压保持在合适的范围内。
三、现代电力系统电压控制的发展趋势随着电力系统的规模扩大和技术的进步，现代电力系统电压控制也不断发展和完善。
以下是现代电力系统电压控制的一些发展趋势：1. 自动化控制现代电力系统电压控制越来越趋向于自动化和智能化。
通过引入先进的自动控制装置和算法，可以实现对电力系统电压的自动调节和控制。
2. 多源电力系统随着可再生能源的不断发展和应用，电力系统中多源电力并网已成为趋势。
对于多源电力系统，电压控制的挑战更大，需要更加复杂的控制策略和装置。
3. 柔性交流输电技术柔性交流输电技术是一种新型的电力输电技术，具备较好的电压控制能力。
电力系统中电压稳定性控制
电力系统中电压稳定性控制在当今社会，电力已经成为了我们生活和生产中不可或缺的能源。
从家庭中的照明、电器设备，到工业领域的大型机器运转，都离不开稳定可靠的电力供应。
而在电力系统中，电压的稳定性控制是确保电力系统安全、高效运行的关键因素之一。
要理解电压稳定性控制，首先得明白电压在电力系统中的重要性。
简单来说，电压就像是电力系统中的“血液压力”，它必须保持在一定的范围内，才能保证各种电力设备正常工作。
如果电压过高，可能会损坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命；而电压过低，则会导致设备无法正常启动或者运行效率低下。
那么，影响电力系统电压稳定性的因素都有哪些呢？电力系统的结构和参数是其中一个重要方面。
例如，线路的长度、电阻、电抗等参数会影响电压的传输和分布。
较长的线路往往会导致电压降落较大，从而影响末端的电压水平。
负荷的变化也是一个关键因素。
当负荷突然增加时，系统的电流会增大，如果电源的供应不能及时跟上，就会导致电压下降。
相反，负荷突然减少时，可能会导致电压升高。
无功功率的平衡同样对电压稳定性有着至关重要的影响。
无功功率不像有功功率那样直接用于做功，但它对于维持电压水平起着关键作用。
如果系统中的无功功率不足，电压就会下降；而无功功率过剩，则可能导致电压升高。
在电力系统中，为了控制电压的稳定性，采取了多种技术和措施。
发电机的励磁控制是一种常见的方法。
通过调节发电机的励磁电流，可以改变发电机输出的无功功率，从而调节系统的电压。
这就像是给发电机这个“电源”装上了一个可调节的“阀门”，能够根据需要控制输出的电压大小。
无功补偿装置的应用也十分广泛。
常见的无功补偿装置有电容器和电抗器。
电容器可以提供无功功率，提高系统的电压；电抗器则可以吸收无功功率，降低系统的电压。
通过合理配置这些无功补偿装置，可以有效地改善系统的电压稳定性。
变压器分接头的调节也是一种常用手段。
变压器的分接头可以改变变压器的变比，从而调整输出电压的大小。
电力系统的电压和频率调节
电力系统的电压和频率调节电力系统中的电压和频率调节是确保供电系统稳定、高效运行的关键措施。
在电力系统中，电压和频率的调节对于保持用电设备的正常运行以及保障用户的电能质量至关重要。
本文将探讨电力系统中电压和频率调节的原理、方法以及相关控制策略。
一、电压调节1. 电压调节的重要性电力系统中的电压调节是对电压进行稳定控制的过程。
电压的稳定控制是为了保持用电设备在正常范围内工作，同时保证电能质量。
过高或过低的电压都会对电力设备的正常运行产生不利影响，甚至导致设备故障。
2. 电压调节的原理电压调节的原理是通过调整发电机励磁电流或变压器的变比来实现。
在电力系统中，通过自动电压调节器（AVR）调节发电机励磁电流，来控制电压。
同时，变压器的变比调整也可以实现电压调节。
3. 电压调节的方法电压调节的方法主要包括电力系统的无功功率补偿、发电机励磁控制和变压器的变压器调节等。
无功功率补偿通过调整无功功率的流动来改变电网的电压；发电机励磁控制通过调节励磁电流来控制发电机输出电压；变压器调节通过调节变压器的变比来实现电网电压的调整。
二、频率调节1. 频率调节的重要性在电力系统中，频率的稳定性对于保证电力设备的运行和电能质量是至关重要的。
电网的负荷波动、运行状态的变化等因素都会导致频率的波动。
频率的稳定性是确保用电设备正常运行的基础。
2. 频率调节的原理频率调节的原理是通过调节电力系统的发电量来实现。
在电力系统中，发电量和负荷之间必须保持平衡，以维持频率的稳定。
当负荷增加时，发电量也需要增加，以保持频率不变。
3. 频率调节的方法频率调节的方法包括机械调节和自动调节两种方式。
机械调节是通过人工干预来调节机组的负荷和发电量，以维持频率的稳定。
而自动调节则通过采用自动调节装置来实现。
现代电力系统中，自动频率调节器（AGC）是常用的调节装置，它可以自动监测频率的变化并控制机组负荷的调整。
三、电压和频率调节的控制策略1. 电压和频率的联合调节为了确保电力系统供电稳定、高效运行，电压和频率调节是需要相互协调的。
电力系统电压调整及控制
13.1基本概念及理论电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。
13.1.1电压合格率指标我国电力系统电压合格指标：35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5%10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7%低压照明负荷： +5% ~ -10%农村电网（正常） +7.5% ~ -10%（事故） +10% ~ -15%按照中调调规：发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。
220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。
带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。
13.1.2负荷的电压静特性负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。
13.1.2.1 有功负荷的电压静特性有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。
电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示13.1. 2.2无功负荷的电压静特性异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。
异步电动机的无功消耗为― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。
―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。
在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为无功负荷的电压调节效应系数（）。
它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。
电力系统电压波动控制
电力系统电压波动控制电力系统的稳定运行对于工业生产和日常生活至关重要。
其中，电压的稳定性是电力系统运行的关键因素之一。
然而，电力系统中存在电压波动的问题，如果不及时控制和调整，可能会导致设备损坏、能源浪费甚至停电等严重后果。
因此，电力系统中的电压波动控制显得尤为重要。
1. 电压波动的原因电力系统中的电压波动通常由以下几个因素引起：a. 负载变化：当电力系统的负载发生变化时，电压波动往往会随之出现。
例如，当大型工厂突然启动一台重型设备时，电压可能会瞬时下降，造成电压波动。
b. 突发事件：突发事件，如短路、闪变等可能会引起电力系统中的电压波动。
这些事件通常具有突发性和瞬时性，需要及时监测和调整以防止波动进一步扩大。
c. 发电机调节问题：电力系统中的发电机调节问题也是电压波动的一个重要原因。
当发电机的调节能力不足或出现故障时，电压的稳定性将受到影响。
d. 输电线路损耗：输电线路的电阻和电感等参数会导致电压波动。
特别是在远距离长线输电时，电压衰减较大，容易出现波动现象。
2. 电压波动控制方法为了控制电力系统中的电压波动，可以采取以下措施：a. 电压稳定器的应用：电压稳定器是一种用于稳定电力系统中电压的设备。
它根据负载变化和电网状况自动调整调压器的工作状态，以实现电压的稳定输出。
b. 预测和调度：通过对电力系统进行预测和调度，可以预测到高负载时段，从而提前采取措施来控制电压波动。
例如，在高负载时段增加输电线路容量或启动备用发电机等。
c. 监测和反馈控制：建立电力系统的监测系统，定期对电压进行检测和监测。
一旦发现电压波动问题，应及时采取反馈控制措施，通过调整发电机的输入功率或调节线路参数来控制电压波动。
d. 调整发电机控制策略：发电机的调节能力对电力系统的电压稳定性至关重要。
可以通过优化发电机的控制策略，提高其调节能力，以减小电压波动的发生。
3. 电力系统电压波动的影响电力系统中的电压波动如果不及时控制，可能会带来以下不良影响：a. 设备损坏：电压波动可能会对电力系统中的设备和电器造成损坏，降低其使用寿命。
电力系统电压和无功功率控制
以负荷侧电压Ub表示，线路的电压降落（折 算到高压侧） ：
S P jQ Ub * I* Ub * (IY jIW )
U I *Z
(IY jI W ) * (R jX )
P jQ * (R jX ) Ub
PR QX j PX QR
Ub
Ub
Ub jUb
其中，Ub
PR QX Ub
/
K2
• 从上述分析可得，影响负荷端电压的因素有： ➢ 发电机端电压UG 或 Eq ➢ 变压器变比K1，K2 ➢ 负荷节点的有功、无功负荷P＋jQ
➢ 电力系统网络中的参数R＋jX
因此，为了有效控制电力系统中的电压，就可以针对 上述因素进行。其中，根据前面推导过程得出的结论，无 功功率的分布起着决定性的作用。
异步电动机的转矩 Md U 2 电炉的功率 P U 2
照明设备发光和亮度大幅度下降。 电压过高时：
电气设备绝缘受损、铁心饱和、铁损增加、 温度升高、寿命缩短。
电压闪变对用户产生不良影响。
1、电压控制的必要性
（2）电压偏移对电力系统的影响 电厂，特别是火电厂，很多辅机由电动机
驱动，电压降低会使它们的出力下降，从而影 响发电厂出力，严重时可能造成“电压崩溃”。
异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重， 故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电 动机决定。异步电动机的无功消耗为：
ห้องสมุดไป่ตู้
QL
Qm
Q
U2 Xm
I 2 X
Qm— 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成 正比。
Qσ—异步电动机漏抗Xσ的无功损耗，与负荷电流平方成 正比。
曲线1、2的交点确定了 节 点 的 电 压 值 UA ， 电 力 系统在此电压水平下达 到无功功率平衡。