交直流混联系统无功规划研究

摘要 ................................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................................... V 目录 ................................................................................................................... I 第一章绪论 (1)

1.1选题背景和研究意义 (1)

1.1.1 选题背景 (1)

1.1.2 研究意义 (3)

1.2 国内外研究现状综述 (3)

1.2.1 电压稳定评估方法 (3)

1.2.2 无功规划方法 (7)

1.2.3 无功优化算法 (8)

1.3本文的主要工作和创新点 (9)

第二章考虑静态电压稳定性的交直流混联系统无功规划选址研究 (11)

2.1 引言 (11)

2.2 考虑动态无功源的扩展电压灵敏因子 (12)

2.2.1 扩展电压灵敏因子指标定义 (12)

2.2.2 无功电压灵敏度 (15)

2.3 考虑静态电压稳定性的无功规划选址求解流程 (22)

2.4 算例分析 (24)

2.4.1 经典直流输电系统 (24)

2.4.2 IEEE9扩展算例 (25)

2.4.3 IEEE39扩展算例 (28)

2.4.4 某地区实际电网算例 (30)

2.5本章小结 (32)

第三章考虑静态电压稳定性的交直流混联系统无功规划方法 (33)

3.1引言 (33)

3.2 直流输电控制模型 (34)

3.2.1 直流输电运行特性 (34)

3.2.2 直流输电数学模型 (35)

3.3 直流输电电压交互影响因子 (36)

3.3.1 指标定义 (36)

3.3.2 直流输电电压交互影响因子灵敏度 (38)

3.4 考虑静态电压稳定性的无功规划模型 (38)

3.4.1 上层规划 (38)

3.4.2 下层规划 (40)

3.5 改进差分进化算法 (42)

3.5.1 差分进化算法基本原理 (42)

3.5.2 差分进化算法的改进 (44)

3.6 考虑静态电压稳定性的交直流混联系统无功规划求解流程 (45)

3.7 算例分析 (47)

3.7.1 IEEE39扩展算例 (48)

3.7.2 某地区实际电网算例 (50)

3.8本章小结 (52)

第四章考虑暂态电压稳定性的交直流混联系统无功规划选址研究 (53)

4.1 引言 (53)

4.2 暂态电压稳定评估指标 (54)

4.2.1 暂态电压恢复指标 (54)

4.2.2 暂态电压波动指标 (55)

4.3 考虑暂态电压稳定性的无功规划选址方法 (56)

4.3.1 动态无功补偿装置无功补偿灵敏度 (56)

4.3.2 考虑暂态电压稳定性的无功规划选址策略 (57)

4.4 考虑暂态电压稳定性的无功规划选址求解流程 (58)

4.5 算例分析 (59)

4.5.1 IEEE39扩展算例 (59)

4.5.2 某地区实际电网算例 (61)

4.6本章小结 (63)

第五章考虑暂态电压稳定性的交直流混联系统无功规划方法 (64)

5.1 引言 (64)

5.2 考虑暂态电压稳定的无功规划模型 (64)

5.2.1 目标函数 (65)

5.2.2 约束条件 (66)

5.3 基于FONSGA II的多目标优化算法 (74)

5.4 考虑暂态电压稳定性的交直流混联系统无功规划求解流程 (77)

5.5 算例分析 (79)

5.5.1 IEEE39扩展算例 (79)

5.5.2 某地区实际电网算例 (83)

5.6 本章小结 (87)

第六章交直流混联系统综合无功规划方法 (88)

6.1引言 (88)

6.2综合无功规划模型 (89)

6.2.1 上层规划 (89)

6.2.2 下层规划 (91)

6.3 MIAMO多目标优化算法 (93)

6.3.1 免疫克隆操作 (94)

6.3.2 局部搜索因子 (94)

6.3.3 MIAMO算法求解流程 (95)

6.4 综合无功规划求解流程 (96)

6.5 算例分析 (98)

6.5.1 IEEE39扩展算例 (99)

6.5.2 某地区实际电网算例 (102)

6.6 本章小结 (103)

第七章基于多阶段规划的交直流混联系统综合无功规划方法 (105)

7.1引言 (105)

7.2 基于多阶段规划的综合无功规划模型 (106)

7.2.1 目标函数 (106)

7.2.2 约束条件 (107)

7.3 基于多阶段规划的综合无功规划求解流程 (108)

7.4 算例分析 (110)

7.4.1 IEEE39扩展算例 (110)

7.4.2 某地区实际电网算例 (111)

7.5本章小结 (113)

第八章结论与展望 (114)

8.1结论 (114)

8.2展望 (116)

参考文献 (117)

附录 (127)

致谢 (131)

攻读博士学位期间发表的学术论文 (133)

电力系统无功功率平衡与电压调整

另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。二、系统综合负荷的电压静态特性电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态

交直流一体化电源系统技术协议

锦界北区晶登110KV升压站工程交直流一体化电源技术规范书陕西西北火电工程设计咨询有限公司二○一五年九月

一、一般要求 1、交直流一体化电源系统（包括交流电源、直流电源、逆变电源、通信电源）宜由一家供应商提供，统一进行设计、生产、调试、服务。 2、交直流一体化电源系统宜整体使用各种功能模块进行配置，特别是所有进线、出线开关应使用智能开关模块：将开关、传感器、智能电路集成在一个可插拔式机箱模块内。直流绝缘监测功能分散到直流馈线模块内处理。要求模块外部没有二次接线，模块之间没有常规联络电缆，模块对外只有通信接线，以满足变电站上行下达信息传输的核心思想。 3、设置站用电源一体化监控模块，对全站站用电源进行统一管理。 4、取消UPS，使用逆变电源直接挂在变电站直流母线上运行。事故照明电源取自相关逆变电源输出。 5、取消通信蓄电池组配置及通信用充电设备，使用DC/DC模块直接挂在变电站直流母线上运行。 6、站用交流系统采用ATS开关并配置智能设备实现多运行方式自动投切。 7、单体蓄电池监测不宜有跨柜接线，对外只有通信接线，以满足变电站上行下达信息传输的核心思想。 8、操作用直流系统符合国家相关规定。 9、所有站用电源智能模块均采用直流作为装置电源。二、遵从标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版本均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 2900.1-1993 电工术语基本术语 GB/T 2900.11-1988 蓄电池名词术语 GB/T 2900.17-1994 电工术语电气继电器 GB/T 2900.32-1992 电工术语电力半导体器件

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)

第5章电力系统的无功功率平衡和电压调整.

第5章电力系统的无功功率平衡和电压调整一、填空题 1.电力系统的无功电源除了发电机，还有各种类型的装置。 2.输电线路两端电压差值越大，则流过的无功功率也就越（填“大”或“小”）。 3.电力系统的无功平衡是指各种无功电源供给的无功功率要与和_____________相平衡。同时，为了保证运行的可靠性和电能质量，以及适应负荷的发展，还必须具备一定的。 4.电力系统中的无功损耗主要包括的无功损耗和的无功损耗。 5.电力系统的无功电源有、、、_____________和等。 6. 电力系统电压的监视和调整通常只选择一些关键性的母线（节点）来完成，这些关键性的母线称为。 7.中枢点的调压方式分为、和三类。 8.在整个电力系统普遍缺少无功的情况下，（填“能”或“不能”）采用改变变压器分接头的方法提高所有用户的电压水平。 9.在负荷水平较低时，应（填“增加”或“减少”）并联运行的变压器台数，以_________（填“升高”或“降低”）二次母线电压。 10. 如下图所示，A U ?、B U ? 分别为线路AB 两端的电压相量，由此可知：线路中有功功率的流向为；感性无功功率的流向为。 11.电力系统中某两个相邻节点a 、b 的电压分别为kV U a 2228∠=?，kV U b 5192∠=?，该两个节点之间P 的流向为，感性无功Q 的流向为。二、选择题 1.关于输电线路上有功功率和无功功率的传输方向，下列说法正确的是（） A.有功功率从电压相角超前的一端流向电压相角滞后的一端，无功功率从电压幅值较大的一端流向电压幅值较小的一端 B.有功功率从电压相角滞后的一端流向电压相角超前的一端，无功功率从电压幅值较小的一端流向电压幅值较大的一端 C.有功功率从电压幅值较大的一端流向电压幅值较小的一端，无功功率从电压相角超前的一端流向电压相角滞后的一端 D.有功功率从电压幅值较小的一端流向电压幅值较大的一端，无功功率从电压相角滞后的一端流向电压相角超前的一端 2.中枢点的三种调压方式中，实现难度最大的是（） A.顺调压 B.逆调压 C.恒调压 D.无法判断 3.当整个系统缺乏无功电源时，可采取以下哪些调压措施（）（1）改变变压器变比调压（2）串联电容补偿调压 A B B

含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析

含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析近年来,电力电子技术飞速发展,加上PWM控制技术的运用,以IGBT为主的全控型电力电子变换器占据了电流变换器的主导地位,其中IGBT为基础的电压源型变换器VSC的快速发展,使得两端柔性直流输电VSC-HVDC及多端柔性直流输电VSC-MTDC技术得以实现。VSC-MTDC系统可实现多端供受电,相比于VSC-HVDC系统更具安全可靠性、运行方式更具灵活性及分布式电源消纳能力更好。因此,研究含VSC-MTDC交直流混联系统最优潮流及其损耗问题,可为电力系统安全运行、系统方案规划、建设拓展方案等提供强有力依据,具有重要的价值及意义。含VSC-MTDC的交直流混联系统潮流计算方法有别于传统纯交流系统计算,其计算更为复杂。论文针对含VSC-MTDC交直流混联系统运用交替迭代法计算潮流时,Newton-Raphson产生的雅可比矩阵元素在每次迭代时需重新计算,影响潮流计算收敛速度的问题,提出考虑换流站损耗及其容量约束,改进交流部分迭代的雅可比矩阵元素,即将交流侧有功无功与电压偏导与换流站损耗计算式结合,形成交替迭代法的改进算法。含VSC的网格式拓扑的交直流混联系统中,各VSC功率双向流通,其参考量对潮流及损耗的影响较常用的辐射式拓扑结构更大。论文提出将Newton-Raphson法与改进遗传算法相结合,以曲线拟合理论计算的换流站损耗及直流电压偏移量为目标函数的最优潮流算法,通过优化VSC参考电压及参考功率,合理分配潮流,从而提高换流效率,降低换流站损耗。针对含VSC交直流混联系统多区域互联的最优潮流问题,论文考虑了由VSC-MTDC系统互联后各区域市场经济性与损耗分摊的问题。以社会福利最大及损耗分摊最小为目标函数,考虑相应潮流约束,采用

漫谈电力系统无功功率

漫谈电力系统无功功率目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种的特定环境，公用电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser--SC)。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补

偿的要求。 20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator--SVC)所取代，目前有些国家已不再使用同步调相机。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor--SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台。1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了晶闸管的静止无功补偿装置。1978年此类装置投入实际运行。随后，世界各大电气公司都竟相推出了各具特色的系列产品。近10多年来，占据了静止无功补偿装置的主导地位。于是静止无功补偿装置(SVC)成了专指使用晶闸管的静止无功补偿装置，包括晶闸管控制电抗器(Thyristor ontrolled Reactor--TCR)和晶闸管投切电容器(Thyistor Switched Capactor--TSC)，以及这两者的混合装置(TCR+TSC)，或者TCR与固定电容器(Fixed Capacitor--FC)或机械投切电容器(Mechanically Switched Capacitor--MSC)混合使用的装置(即TCR+FC、TCR+MSC)等。随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，一种更为先进的静止型无功补偿装置出现了，这就是采用自换相变流电路的无功补偿，有人称为静止无功发生器(Static Var Generator--SVG)，也有人称其为高级静止无功补偿器(Advanced Static Var Compensator--ASVC)或静止调相器

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

电力系统无功功率平衡与电压调整

电力系统无功功率平衡与电压调整由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为 1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S = (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S = (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。二、系统综合负荷的电压静态特性电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综

电网无功功率计算.docx

电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数如图2所示图中

P——有功功率 S1——补偿前的视在功率 S2——补偿后的视在功率 Q1——补偿前的无功功率 Q2——补偿后的无功功率 φ1——补偿前的功率因数角 φ2——补偿后的功率因数角由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。 2、降低输电线路及变压器的损耗三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为式中 P——有功功率，kW； U——额定电压，kV； R——线路总电阻，Ω。由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。例：某县电力公司某配电所，2005年1月～2月份按实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量152.6万kW·h，无功供电量168.42万kvar·h，售电量133.29万kW·h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW·h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95 时， (1)可降低的线路损耗

特高压交直流混联电网稳定控制探讨

特高压交直流混联电网稳定控制探讨发表时间：2019-05-05T09:39:50.337Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：亢煜王嘉薇 [导读] 摘要：十三五规划后，我国政府对特高压交直流混联电网运行稳定性提出了更高的要求。国网山西省电力公司检修分公司山西太原 030000 摘要：十三五规划后，我国政府对特高压交直流混联电网运行稳定性提出了更高的要求。依据电力系统安全运行原则，对特高压交直流混联电网安全稳定现状进行了简单分析。并依据关键安全稳定风险，提出了几点特高压交直流混联电网稳定控制措施。以期为特高压交直流混联电网稳定性控制方案的制定及电网安全运行提供有效的参考。关键词：特高压；交直流混联电网；稳定控制 1特高压交直流混联电网特性探究（一）受端电网电压调节功能下降特高压电网直流密集投运的特性，在一定程度上为受端常规火电机组提供了支撑。而直流电网大范围馈入机组，极易致使系统电压调节特性恶化，进而导致混联电网电压稳定性风险突出。如××电网受电比例在 46%以下，发生 500kV 线路 N-1 故障，导致××地区出现电压崩溃风险。（二）电网频率性稳定故障频发交流系统转动惯量、机组调频能力是电网频率调节的主要依据。但是随着特高压交直流电网的建设，系统转动惯量不断增加，其需要承受频率波动效能也需要逐步增加。而直流转动特性的缺失，极易导致送受端电网转动惯量下降。如××电网仿真分析数据表明，70GW 负荷水平下，损失 4．0GW 发电功率时，若电网内无风电，则电力系统频率将下跌 0．70Hz。（三）交直流、送受端间全局性故障突出从理论层面进行分析，特高压交直流混联电网的建设，促使交直流及送受端间联系不断紧密。而发生频率较高的单相短路故障，就可能导致多回直流同时换相异常，进而对交流断面造成大规模冲击。如 ××电网某 500kV 线路 A 相故障跳闸，导致该区域特高压直流连续三次换相失败，最终致使送端特高压交流长线产生高达 1800MW 的有功冲击。 2特高压交直流混联电网稳定控制措施 2.1电压稳定电压稳定是指受到小的或大的扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力。受扰后，系统中发电机和调相机、静止电容器、动态无功补偿器、以及线路充电功率等构成的无功电源，以及线路和变压器等设备无功损耗、感应电动机无功消耗等构成的无功负荷，两者间供需平衡能力决定了电压稳定的维持能力。交流长距离供电、多直流馈人、高马达比例等受端电网，电压稳定问题较为突出。 2.2完善电网稳定控制目标体系一方面，在《国家电网安全稳定计算技术规范》的基础上，依据特高压交直流混联电网威胁电网安全运行故障特点，电网维护人员可进一步完善电网稳定控制目标体系。同时综合考虑直流系统单、双击闭锁故障等因素，将不同形态故障因素纳入电网稳定控制目标体系中。如直流连续换相失败、直流功率突降、再启动、受端多回直流同时换相失败等。另一方面，依据特高压交直流混联电网运行特点，为进一步完善交直流混联电网运行控制目标体系，电网维护人员可综合利用直接法、时域仿真等方法，对特高压交直流混联电网运行稳定性进行全方位分析。其中直接法主要是依据函数变化，通过故障对比分析，在初始时间刻能量、临界能量的基础上，构建高维度电网运行模型，以便直接判定电网稳定性；而时域仿真法则是针对干扰源头，利用微分方程，对获得电气运行数据进行分析。常用的时域仿真法主要为电磁暂态仿真、机电暂态仿真等。依据特高压电网规模，可选择合理的仿真分析模型，进而确定仿真控制基准。 2.3构建合理的电网结构构建合理的拓扑互联结构，是提升输电能力的重要保障。为此，依据电网功能的不同定位，选用送端电源分散接人、受端合理分区的差异化设计原则；综合区域电网不同互联模式的技术特点，选择适用的交流互联、直流互联、交直流混联方案；统筹电网整体性能要求，兼顾网源协调发展、多电压等级有序发展、省级电网与区域电网协同发展以及一二次系统同步发展。 2.4优化电力系统运行控制方案首先，在特高压交直流混联电网运行期间，针对电网功率输送不均匀的情况，可以直流紧急功率控制为核心，针对电网交流分担功率超标问题，构建完善的特高压交直流混联电网功率应急控制方案。通过对直流系统传输功率的控制，可以适当强化交直流混联电网中直流传输功率及负载能力，从而提高特高压交直流混联电网运行稳定性。需要注意的是，在直流功率应急控制方案中，为保证电网短路能量的有效释放，特高压交直流混联电网维护人员可将局部潮流故障问题较严重交流电网作为维护重点。在直流系统控制的前提下，设置回降控制直流功率、紧急控制直流功率提升等附加措施。其次，依据修订后《国家电网安全稳定计算技术规范》的相关要求，特高压电网运行系统维护人员可以新一代数模混合仿真平台为依据，进一步拓展电磁暂态仿真分析范围。结合实际稳定性控制装置的设置，对特高压混联电网交直流特性进行全方位分析。如针对单回特高压直流连续换相失败情况，可以主动闭锁直流、联切送端机组为要点，从根本上切断直流换相联锁反应。同时优化直流再启动速切交流滤波方案。结合受端电网交流线路重合闸时间的延长，可有效降低直流扰动现象对混联电网交流系统的不利影响。最后，针对大规模交直流并网导致的同步频率提升问题，电网维护人员可以新能源主要应用地区为管理要点，开展全方位实时同步谐波监测。同时依据新能源次同步振荡原理，制定完善的次同步振荡安全控制方案。结合系统性新能源场站调频调压，可从源头解决电网调节能力不足导致的稳定性故障。 2.5强化特高压交直流主网架结构依据特高压运行理论，只有交流电网、直流容量一致，才可以保证特高压交直流混联电网具有足够的抗频率冲击能力。据此，在特高压交直流混联电网建设阶段，国家电网应以交流电网建设为要点，依据现有特高压混联电网直流电规模及容量，构建坚强交直流同步电网。同时以国家清洁能源发展战略为依据，驱动特高压交直流混联电网全面优化完善，为“强直弱交”问题的彻底解决提供依据。结束语综上所述，在特高压交直流混联电网迅速发展进程中，特高压直流输电规模呈阶跃式提升，导致特高压交直流混联电网出现严重的“强直弱交”问题。这种情况下，依据特高压交直流混联电网运行特性，相关人员可以特高压交直流主网架结构为要点，对特高压交直流主网架结构进行优化完善。同时在完善的电网运行控制目标体系的指导下，进一步优化电网运行控制方案，为特高压交直流混联电网稳定性控制

第四章电力系统的无功功率平衡和电压调整.doc

第四章电力系统的无功功率平衡和电压调整例4-1 某变电站装设一台双绕组变压器，型号为SFL-31500/110，变比为110±2×2.5%/38.5kV ，空载损耗△P 0=86 KW ，短路损耗△P K =200KW ，短路电压百分值U k %=10.5，空载电流百分值I 0%=2.7。变电站低压侧所带负荷为S MAX =20+j10MV A ，S MIN =10+j7MV A ，高压母线电压最大负荷时为102KV ，最小负荷时为105KV ，低压母线要求逆调压，试选择变压器分接头电压。解计算中略去变压器的励磁支路、功率损耗及电压降落的横分量。变压器的阻抗参数 R T =（△P K U N 2）/（1000S N 2）=（200×1102）/（1000×31.52）=2.44（Ω） X T =（U K %U N 2）/（100S N ）=（10.5×1102）/（100×31.5）=40.3（Ω）变压器最大、最小负荷下的电压损耗为 △ U Tmax = max max 1max 20 2.441040.3 4.43()102T T P R Q X KV U +?+?== △ U Tmin =min min 1min 10 2.44740.3 2.92()105 T T P R Q X KV U +?+?== 变压器最大、最小负荷下的分接头电压为 U 1tmax =(U 1max －△U tmax ) 22max N U U =(102－4.43)38.535105%?=102.2(kV) U 1tmin =(U 1min －△U tmin )22min N U U =(105－2.92) ×38.535 =112.3(kV) U 1t =(102.2+112.3)/2=107.25(kV) 选择与最接近的分接头为110－2.5%即分接头电压为107.25KV 。此时，低压母线按所选分接头电压计算的实际电压为

变电站交直流系统运行及故障处理

变电站交直流系统运行及故障处理直流系统变电站的强电直流电压为110V 或220V ；弱电直流电压为48V 。电力系统中直流操作系统采用对地绝缘运行方式。一．直流系统在变电站中的作用： 1.直流系统的主要作用是在正常情况下为继电保护、自动装置、控制信号、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源。当发生交流电源消失时，为事故照明、交流不间断电源提供直流电源。 2.在生产设备发生故障的关键时刻，直流系统故障，特别是全站控制直流消失，必将造成主设备严重损坏或火灾、爆炸、电力系统大面积停电等极其严重的后果和巨大经济损失。直流系统由智能高频开关电源模块、蓄电池、集中监控器、绝缘监测仪二．直流系统的任务

和直流配电装置等组成。三．在变电运行中应注意的几个问题 a、直流母线在正常运行和改变运行方式中，严禁脱开蓄电池组。 b、分裂运行的两条直流母线并列前，应检查两条母线的电压基本一致（有效值差小于1V）； c、整流装置在检修结束恢复运行时，应先合交流侧开关，再带直流负荷。 d、两组蓄电池的直流系统，不得长期并列并列运行。由一组蓄电池通过并解裂接带另一组蓄电池的直流负荷时，禁止在两系统都存在接地故障下进行。 e、分裂运行的两条直流母线并列后，应将其中一个直流绝缘监察装置的固定接地点断开。四．直流系统缺陷定性： 1. 严重缺陷 ?充电装置停止工作； ?运行中蓄电池组温度异常； ?蓄电池室加热通风设备故障； ?蓄电池电解液不合格； ?直流绝缘监测装置工作异常。 2.一般缺陷 ?蓄电池接线接头轻微生盐； ?蓄电池容量下降。

五．直流接地的危害： 1.直流系统一点接地一般不影响直流系统的正常工作，长期运行易发展形成两点接地，造成保护误动、拒动等。 2.直流系统两点接地短路，虽然一次系统并没有故障，但由于直流系统某两点接地短接了有关元件，可能将造成信号装置误动，或继电保护和开关的“误动作”或“拒动”。 1.两点接地可能造成开关误跳闸：当直流接地发生在A 、B 两点时，将电流继电器1LJ 、2LJ 接点短接，而将ZJ 启动，ZJ 接点闭合而跳闸。A 、C 两点短接时短接ZJ 接点而跳闸。在A 、D 两点，D 、F 两点等同样都能造成开关误跳闸。 2.可能造成开关拒动：接地发生在B 、E 两点，D 、E 两点或C 、E 两点，开关可能造成拒动。 L+ B A D F E C *两点接地分析： Ⅰ：A —B A —D D —F Ⅱ：B —E D —E C —E Ⅲ：A —E

交直流混联系统无功规划研究

目录摘要 ................................................................................................................... I ABSTRACT ........................................................................................................... V 目录 ................................................................................................................... I 第一章绪论 (1) 1.1选题背景和研究意义 (1) 1.1.1 选题背景 (1) 1.1.2 研究意义 (3) 1.2 国内外研究现状综述 (3) 1.2.1 电压稳定评估方法 (3) 1.2.2 无功规划方法 (7) 1.2.3 无功优化算法 (8) 1.3本文的主要工作和创新点 (9) 第二章考虑静态电压稳定性的交直流混联系统无功规划选址研究 (11) 2.1 引言 (11) 2.2 考虑动态无功源的扩展电压灵敏因子 (12) 2.2.1 扩展电压灵敏因子指标定义 (12) 2.2.2 无功电压灵敏度 (15) 2.3 考虑静态电压稳定性的无功规划选址求解流程 (22) 2.4 算例分析 (24) 2.4.1 经典直流输电系统 (24) 2.4.2 IEEE9扩展算例 (25) 2.4.3 IEEE39扩展算例 (28) 2.4.4 某地区实际电网算例 (30) 2.5本章小结 (32) 第三章考虑静态电压稳定性的交直流混联系统无功规划方法 (33) 3.1引言 (33) 3.2 直流输电控制模型 (34) 3.2.1 直流输电运行特性 (34) 3.2.2 直流输电数学模型 (35) 3.3 直流输电电压交互影响因子 (36) 3.3.1 指标定义 (36) 3.3.2 直流输电电压交互影响因子灵敏度 (38)

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。

特高压交直流混联电网特点、挑战及未来方向分析

特高压交直流混联格局呈现出哪些特点？需要应对哪些挑战？未来发展方向在哪？本文从浙江电网入手进行了分析。刚刚过去的G20 峰会见证了杭州乃至整个浙江的繁荣辉煌。毫无疑问，浙江的经济发展令人瞩目，而特高压正是支撑浙江腾飞的重要保障。由于一次能源资源的匮乏、地理条件的限制以及本省燃煤装机减排压力的加大，浙江省内发电装机容量难以支撑日益增长的负荷需求，建设特高压是浙江绿色发展的必然选择。也正因如此，浙江成为目前我国特高压落点最为密集的省份之一，浙江电网也是最早进入特高压交直流混联运行的省级电网之一。从浙江电网的运行可以窥见到特高压交直流混联格局所呈现出的特点、需要应对的挑战，以及未来发展的方向。浙江样本特高压入境给浙江带来了巨大的发展动力。同时，保障特高压安全稳定运行也需要配备相应的技术手段。过去，浙江500 千伏主网架主要承载本省及华东区域的电力，随着宾金、浙福、灵绍等特高压交直流工程相继投运，浙江电网结构发生了质的变化：跨区输电规模进一步扩大、省外来电大幅提升、电网交直流混联运行安全稳定特性发生重大改变，交直流耦合关系更趋紧密，电源与电网间交互影响更复杂。目前浙江电网的结构清晰呈现出特高压网架建设过渡时期所面临的新情况。“一个足够坚强的电网结构应分层分区合理，各级电网协调发展，电网结构清晰，大容量直流工程输电到受端电网，要送得出、落得下、用得上。”中国电科院原总工程师印永华这样描述科学的坚强电网。目前在特高压建设发展的过渡阶段，直流强而交流弱，在这样的形势下，需要针对特高压交直流混联电网运行特性进行深入研究，不断提升驾驭大电网运行的能力。为了保障特高压电网安全，国网浙江省电力公司深入研究大电网运行新特性，加强大电网运行管控，并通过“三强化，三提升”，推动大电网运行水平上新台阶。 “三强化”即强化分级分区电力平衡，有效应对发用电平衡复杂局面;强化运行风险预警管控，实现电网运行风险预警预控闭环管理;强化应急预案编制落实，确保应急全面精准、响应及时。“三提升”即提升快速反应技术手段，发电侧创新部署机组AGC 快速群控功能，用电侧创新部署负荷“群控、顺控”功能;提升电网应急处置能力，建立宾金直流应急响应工作机制，常态化开展调度应急演练，切实提升应急协同处置能力;提升网厂协同机制，落实电源开机方式优化、研究燃气机组快速启停，确保日常安全生产管理和应急响应网源协同。这些手段的实施有效保障了浙江电网安全稳定运行。在今年迎峰度夏中，浙江电网应用负荷批量控制功能为全省电网的安全运行增添了一层保护屏障，提升了技术人员对电网调度的预防控制能力，这正是“三提升”的重要组成部分。“事故拉限电序列表植入负荷批量控制系统后，只要输入需要拉掉的量，系统就可自动操作，大大提升了事故处理的响应速度。”国

交直流调速系统

攀钢职教中心2005?2006学年度第2学期期末考试试题评卷人得分一、填空题：（每小题1分，共20分，） 1、直流电机的机械特性是指电机的（）和（）之间的关系。 2、电流截止负反馈是在电动机（）或（）时才起作用。当系统正常运行时是不起作用的。含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”，可起（）作用。 3、根据交流异步电动机的转速公式 n = 60 f1 （1-s ） / p 可归纳出交流电动机的三种调速方法：（），（），（）。 4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的（）频率，变压靠调节晶闸管的（）来完成。 5、转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括（压-频转换器，（），脉冲输出极，（变频调速特有的环节。 &为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交 -交变频器的输出周期 T 必须（）电网的周期，其输出交流电频率只能在电网频率的（）以下调节。 7、电力拖动控制技术是一门以被控电动机的（）为研究对象，根据生产工艺的各种要求，应用（）建立交直流调速控制系统，是生产过程实现自动化的（）学科。 8、在晶闸管三相调压电路中，当负载阻抗角?工 0。，且晶闸管控制角a > ?，则 180°,此时电流波形是（）的。评卷人得分二、单项选择题：（每题2分，共20分）探说明：本题答案全部填在下表中：），绝对值运算器，注意事项：1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。 2、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。 3、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关内容

交直流混联系统无功规划研究

电力系统无功功率平衡与电压调整

交直流一体化电源系统技术协议

电力系统的无功优化与无功补偿

第5章 电力系统的无功功率平衡和电压调整.

含VSC的交直流混联系统最优潮流及其损耗分析

漫谈电力系统无功功率

电力系统无功功率优化

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