第四章电力系统电压和无功功率自动控制PPT课件
合集下载
电压调整及AVC课件
电压调整及AVC
*
主要内容
一. 国家电网无功电压调整新规定 二. 电压调整的相关知识 三. 电力系统的无功功率特性和无功平衡 四. 电压控制的策略 五. 电压调整的方法 六. AVC介绍 七. 操作案例
*
*
一、国家电网无功电压调整新规定
值班监控员负责受控站功率因数、母线电压的运 行监视和调整，加强电网监视，及时投切变电站电容 器、电抗器，遥控变压器分接开关，进行电压调整。
*
*
影响电压的因素
电网发电能力不足、缺无功功率
影响因素
无功母补线偿操能作力不足 供电距离超过合理的供电半径 线路导线截面选择不当
受冲击性负荷或不平衡负荷的影响
系统运行方式改变
生产、生活、气候等条件引起的负荷变化
*
*
4、用户允许电压偏移
（1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对 值之和不超过额定的10％；
X
X
.
U
P+jQ当P为一定值时 Nhomakorabea得.
E
.
Q
EU 2
P2
U2
X
X
δ
φ.
I
.
U
*
Q
EU
2
P2
U2
X
X
. . IN
E
.
U
P+jQ
Q
QD
QD
.
QD
E
.
a
a
a a QG
QG
δ
φ.
I
.
U
U a
U a U a
U
*
电力系统的无功平衡
Q
EU
2
P2
*
主要内容
一. 国家电网无功电压调整新规定 二. 电压调整的相关知识 三. 电力系统的无功功率特性和无功平衡 四. 电压控制的策略 五. 电压调整的方法 六. AVC介绍 七. 操作案例
*
*
一、国家电网无功电压调整新规定
值班监控员负责受控站功率因数、母线电压的运 行监视和调整，加强电网监视，及时投切变电站电容 器、电抗器，遥控变压器分接开关，进行电压调整。
*
*
影响电压的因素
电网发电能力不足、缺无功功率
影响因素
无功母补线偿操能作力不足 供电距离超过合理的供电半径 线路导线截面选择不当
受冲击性负荷或不平衡负荷的影响
系统运行方式改变
生产、生活、气候等条件引起的负荷变化
*
*
4、用户允许电压偏移
（1）35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对 值之和不超过额定的10％；
X
X
.
U
P+jQ当P为一定值时 Nhomakorabea得.
E
.
Q
EU 2
P2
U2
X
X
δ
φ.
I
.
U
*
Q
EU
2
P2
U2
X
X
. . IN
E
.
U
P+jQ
Q
QD
QD
.
QD
E
.
a
a
a a QG
QG
δ
φ.
I
.
U
U a
U a U a
U
*
电力系统的无功平衡
Q
EU
2
P2
第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术
2020/4/8
电力系统自动化
21
解：最大负荷归到高压侧
U' 2max
89.37(KV)
最小负荷归到高压侧
U' 2min
105.61(KV)
P.111
① 选择变比 最小负荷
Ut
U' 2min
U2min
U2N
105.6111 110.69(KV) 10.5
规格化
取110+0%抽头
K
110 10
)
补偿前后相同 U1，可得
XC
U2c Q
U2c
U2
PR QX U2c
PR QX U2
有多种（串并联组成）
补偿度
Kc
xC xL
一般1-4
2020/4/8
m
n
电力系统自动化
有例题 P.113
24
“串补”与“并补” “四”与“三”都可以提高 U2，减小有功损耗
“串补”： 直接减小U 提高U2
过激运行：向系统提供感性无功功率 欠激运行：从系统吸收感性无功功率
大小 改变励磁 →平滑改变无功 方向
实现调压
输出无功功率随端压的下降而增加
同步电动机：过激运行时向系统提供感性无功
2020/4/8
电力系统自动化
9
⑶ 并联电容器 （吸收容性无功，即发出感性无功）
Qc
U2
Xc
U 2C
➢集中使用，分散使用; ➢分相补偿; ➢随时投入（切除）;
2020/4/8
电力系统自动化
7
电力系统的无功功率电源
⑴ 同步发电机 （唯一的有功电源，也是基本的无功电源）
发电机的P-Q曲线：输出P与Q的关系 P(MW)
电力系统的无功功率和电压控制
若大于，则任何分接头都无法满足要求，需其他调压措施配合
双绕组升压变压器一般按高压侧的电压要求选择分接头
Ut1max
U1max U1max U 2max
Ut2
Ut1
U 2 U2
Ut2
U1 U1 Ut2 U2
Ut1min
U1min U1min Ut 2 U 2min
Ut1
Ut1max
发电机的端电压与发电机的无功功率输出密切相关，增加端电 压的同时也增加无功输出，反之，降低端电压也就减小无功输 出，因此发电机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制。 发电机有功出力较小时，无功调节范围会大些，调压能力会强 些。发电机端电压的允许调节范围为0.95~1.05UN，如果端电压 低于0.95UN，输出的最大视在功率要相应减小（小于SN）
仅当系统无功功率电源容量充足时，改变变压器变比调压才有
效。当系统无功不足、电压水平偏低时，应先装设无功功率补偿
设备，使系统无功功率容量有一定的裕度。
例5.1，p191
5.2.5 应用无功功率补偿装置调节电压
常用并联电容器、同步调相机、静止补偿器等并联无功补偿装置
减小线路和变压器输送的无功，从而减小电压损耗、提高电网电
对故障后的非正常运行方式，一般允许电压偏移较正常时大5%
5.2.3 应用发电机调节电压
应用发电机调压不需要另外增加投资。根据励磁电源的不同， 同步发电机励磁系统可分为直流机励磁系统、自励半导体励磁 系统、它励半导体励磁系统 3大类。现代发电机励磁系统都有 自动调节功能，即自动励磁调节器（AER）或自动电压调节器 （AVR），通过改变励磁调节器的电压整定值，自动控制励磁 电流，即发电机空载电势，实现发电机端电压的闭环控制。
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
第四章 电力系统无功平衡与电压调整
另外，发电机还有一些特殊运行方式。 发电机作调相机运行，是指发电机不发有功功率，专 门发无功功率的状态。该方式，水电机组在枯水期时可以 采用。 发电机进相运行，是指发电机欠励磁运行，即从电 网中吸收无功功率。进相运行时，要受到系统稳定性、发 电机定子端部发热等因素的限制，故发电机如要进相运行， 必须符合以下条件：具备进相运行能力的发电机在进行了 进相运行试验后方可进相运行。
二、城网无功补偿 在城市电网建设中，无功补偿应遵循以下原则： ①无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置， 可采用分散和集中补偿相结合的方式，接近用电端的分散 补偿可取得较好的经济效益，集中安装在变电所内有利于 控制电压水平。 ②无功补偿设施应便于投切，装设在变电所和大用户处的电 容器应能自动投切。
据此可作发电机运行极限图：
P ③ C φ δ O' φ O
B ① ② D A Q
④
①定子绕组温升约束； 定子绕组温升取决于发电机定子电流，即取决于发电机 视在功率，当以发电机额定视在功率为限时，图中表现为 不能超出以O为圆心OB为半径的圆弧①。 ②励磁绕组温升约束； 励磁绕组温升取决于发电机励磁电流，而励磁电流正比 与发电机空载电势Eq，当以发电机额定空载电势为限时， 图中表现为不能超出以O’为圆心O’B为半径的圆弧②。 ③原动机功率约束； 发电机能够发出的有功功率受制于原动机的功率，如以 额定有功功率为限，图中表示为直线BC（直线③）之下。 ④发电机进相运行约束； 约束条件需通过计算和试验得到，图中以曲线④示意。
无功补偿设施的安装地点及其容量，可按下列原则考虑： ①220kV变电所应有较多的无功调节能力，使高峰负荷时功 率因数达到0.95以上，电容器容量应经计算，一般取主变 容量的1/6～1/4； ②当变电所带有的容量的无功设施时，如长距离架空线或电 缆，应考虑装设并联电抗器以补偿由线路电容产生的无功 功率；
电力系统无功功率平衡和电压调整
具有更高的动态响应性能，可实现无功功率 的连续调节，但成本较高。
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
Байду номын сангаас谢您的观看
THANKS
06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
Байду номын сангаас谢您的观看
THANKS
06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
电力系统电压及无功功率的自动调节
解：
U 2' max U 1 U
' 2 min
P1max R Q1max X 15 30 12 150 120 101.25kV U1 120
P1min R Q1min X 10 30 8 150 U1 120 107.5kV U1 120
第四章
电力系统电压调整和无功功率控制
一、电压调整的概念
保证供各用户的电压与额定典雅的偏移不 超过规定的数值
二、频率调整与电压调整的区别
有功功率与无功功率
电源 有功功率 无功功率 发电机 分布 发电厂
发电机、调相机、电容器、静止无功补偿器 变电所
频率调整与电压调整
调整手段
频率调整 有功功率控制
调整方式
集中
调整目标
全网额定值
电调整
无功功率控制
分散
各点额定值
三、电力系统的无功功率平衡
电压水平取决于无功功率的平衡 无功功率负荷和无功功率损耗 无功功率电源 无功功率平衡 无功平衡与电压水平
四、电力系统的电压管理与调整
电力系统允许的电压偏移 中枢点的电压管理 电压中枢点的概念 电力系统的电压调整 三种方式：顺调压 逆调压 常调压
五、电力系统的电压调整措施
改变发电机端电压调压 变压器调压 固定变比变压器 双绕组变压器的分接头选择 （1）降压变压器 例 （2）升压变压器 例 三绕组变压器的分接头选择 例
降压变压器分接头的选择
例1:某变压器铭牌参数为：SN=31.5MVA， 110±2×2.5%／6.3kV，ZT=2.5+j40。线路 末端最大负荷功率为30+j15MVA，最小负 荷功率为12+j7MVA。变压器高压侧最大负 荷时的电压为110kV，最小负荷时的电压为 114kV。相应负荷母线允许电压范围为 6~6.6kV。试选择变压器分接头。
第四章变电站自动化精选演示课件.ppt
第四章 变电站自动化
（二）经消弧线圈接地系统单相接地故障时的选线 1。五次谐波判别法
第四章 变电站自动化 VQC控制策略
例如：第一区电压低、无功多，应投入电容，可以减少无 功输入，同时减少无功造成的压降，相应升高电压。而先调 变比则会增加无功输入。只有在电容全部投入后电压仍不符 合要求时再调变比，以首先满足电压质量。其它区域的控制 策略相应可以综合传统站改造模式
1．常规结构
2。分布式结构
第四章 变电站自动化
第三节 变电站自动化系统的结构形式 二．集中式结构模式
第四章 变电站自动化
第三节 变电站自动化系统的结构形式 三．分布式结构模式
第四章 变电站自动化 第六节 变电站的无功-电压综合控制 一．电压无功综合控制的手段 （1）投切电力电容器 投入电容器可以减少变电所高压侧输入的无功功 率，实现无功就地平衡；可以减少流经变压器的电 流，即减少变压器的压降，从而提高变电所低压侧 电压；提高变压器容量利用率。切除则相反。 （2）改变变压器分接头位置，改变变压器变比， 从而改变低压侧电压。 （3）SVG (静止无功发生器) 、Statcom
VQC电压与无功控制九区图的改进—十七区图：
由于电压和无功功率的 相互影响，在临界区域， 由于电压和无功的波动， 按九区图调节往往效果不 佳。
第四章 变电站自动化 十七区图控制策略
第四章 变电站自动化
四、系统综合无功、电压优化控制
从无功功率经济分配出发，依靠从各个变电所
、线路采集的实时运行参数，通过综合分析，以使
第四章 变电站自动化
三．电压、无功综合控制子系统 四．其它自动装置 接地故障选线和测距 低频减负荷控制 备用电源自投控制
第四章 变电站自动化
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
08.11.2020
8
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2 比例式可控硅励磁调节器的工作原理 4.5.2.1 电压测量比较单元--作用及要求
电压测量比较单元的基本作用是把发电机电压变换为与 其成正比的直流电压，与给定电压进行比较，得到两者 的偏差。
测量电路应有足够高的灵敏度，给定电压应稳定，保证 足够的调节范围。
4.5.2.1 电压测量比较单元--比较整定电路
✓稳压管WY1、WY2与R1、 R2组成比较电路 ✓电位器W用于整定发电机 端电压 ✓设R1=R2，
且UWY1=UWY2=Uw
08.11.2020
15
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--比较整定电路
✓当Uab<Uw时，WY1、WY2 不导通，则有
C
B
C’ A
B
C
12
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--测量变压器
• 将从电压互感器二次侧来的电压降为适用于整流电路所 需要的值。
• 测量变压器副边一般为三相。 • 有的励磁调节器为了减小整流后的交流分量，进而减小
滤波电路的电容量，达到减小测量单元时间常数的目的， 将测量变压器副边做成6相，甚至12相。
发 样，电R机W端增电加压的不结会果立会即使下Ua降b↓，→即UUb↓c不，变从。而导这
致发电 Uab↑→
U机b↑的。励当磁上电升到流UILbL≈↑0→时UG，↑→调节U过C↑程→
结束，发电机进入新的稳定运行状态。
可见，Rw增大，发电机电压升高，反之亦然。
08.11.2020
20
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
电路的时间常数要小。 测量电路的输出电压应平稳，纹波要小
08.11.2020
9
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--结构
测量比较单元结构框图
08.11.2020
10
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--正序电压滤过器
A
B
C
Ca
08.11.2020
13
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--整流滤波
• 将测量变压器副边输出的三相电压整流得到一个反映三 相交流电压大小的直流电压。
• 对应测量变压器副边，整流电路有3相，6相，甚至12相 整流。
08.11.2020
14
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
励磁系统
励磁功 UL 手动 率单元 IL
调节
发电机
UG IG CT
PT
励磁 调节器
给定电压 辅助控制信号
同步发电机励磁控制系统构成示意图
08.11.2020
1
08.11.2020
2
输入量 偏差量
控制量
控制器
Байду номын сангаас
执行机构
反馈量
测量元件
输出量 被控对象
电压输入量/ 给定量
08.11.2020
4
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
08.11.2020
5
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.1.2 工作原理 ✓ 正常状态下系统工作在某个
稳定的工作点。 ✓ 当UG升高时，经过调差、测
量环节的输出UC升高，测量 比较单元输出一个负的偏差 电压，将使ILL变小从而使IL 变小，这样可以降低UG； ✓ 当UG降低时，经过调差、测 量环节的输出UC降低，测量 比较单元输出一个正的偏差 电压，将使ILL变大从而使IL 变大，这样可以升高UG；达 到维持机端电压基本不变的 目的。
U1=0 U2=Uab Ub=U1-U2=-Uab
✓当Uab>Uw时，WY1、WY2 导通，两端电压为Uw，则有 U1=Uab-Uw U2=Uw Ub=U1-U2=Uab-2Uw
08.11.2020
16
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--比较整定电路
✓当Uab<Uw时，WY1、WY2 不导通，则有
08.11.2020
ILL（ IL）
UG 励磁调节器的工作特性
6
4.5 比例式励磁自动控制系统的基本原理
励磁功 率单元
可控
UL
整流
IL
同步 信号
α
移相 触发
U k 综合 放大
手动 调节
UG
IG
PT
调差 U’G
Ub 测量 比较
辅助控 制信号
CT
给定 电压
08.11.2020
比例式可控硅励磁调节器的结构框图
偏差量
励磁调节器
励磁 电流
励磁功率单 元
反馈量
测量单元
发电机
电压 输出量
08.11.2020
3
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.1 基本结构与工作原理
4.5.1.1 基本结构
① 调差单元
② 测量比较单元 ③ 综合放大单元
励磁调节器
④ 移相触发单元
⑤ 可控硅整流单元
⑥ 励磁功率单元
⑦ 发电机
4.5.2.2 综合放大单元--作用及要求 作用
综合放大各种励磁控制信号。 改善励磁自动控制系统的静态和动态性能指标。 输出移相单元所需的输入电压。
要求
能线性无关地综合、放大各输入信号。 要有足够的运算精度和放大系数，且放大系数可调。 要有足够的响应速度，即时间常数要小。 工作稳定可靠，输出阻抗低。 输出电压范围应满足移相触发单元的要求。
U1=0 U2=Uab Ub=U1-U2=-Uab
✓当Uab>Uw时，WY1、WY2 导通，两端电压为Uw，则有 U1=Uab-Uw U2=Uw Ub=U1-U2=Uab-2Uw
08.11.2020
17
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--比较整定电路
08.11.2020
18
08.11.2020
19
4.5 比例式励磁自动控制的基本原理
4.5.2.1 电压测量比较单元--发电机端电压 整定过程
发电机端电压整定Ugd是指确定发电机端电 压稳定工作电压。它是通过调整电位器W的
阻值RW来实现的。
设 路发的电输机出运电行压在Ub电=0压。U若G，调与整之W对，应使，阻比值较R电W 增加，其上电压降随之增加。因系统延迟，
Cb
Cc
Ra1
Ra2
Rb1
Rb2
Rc1
Rc2
A’
B’
C’
Ra2 : Rb1 : Xc = 2:1:sqrt(3)
08.11.2020
11
正序滤过器
A
B
C
Ca
Cb
Cc
Ra1
Ra2
Rb1
Rb2
Rc1
Rc2
A’
B’
C’
Ra2 : Rb1 : Xc = 2:1:sqrt(3)
08.11.2020
A
A’
B’