基于全局模式的无功电压控制研究.pdf

基于全局模式的无功电压控制 ◇ 李海峰 王小英 杨志新 谈定中 鲁庭瑞 (江苏电力调度通信中心) 摘要 首先简要介绍了无功电压控制的研究现状，并针对目前实际系统中采取的主要 控制方式进行了分析。在此基础上，提出了一种适合省级电网的无功电压控制方案。随 后，对该方案的总体结构、基本特点、各组成部分的主要功能和作用进行了系统化的阐述。 关键词 电压控制 电压稳定 二级电压控制 1 引言 在现代大电网中，随着电力系统联网容量的增大和输电电压的提高，输电功率变化和高压线路的投 切都将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电压的调节和控制能力的要求越来越高。另一方 面，由于受电力市场化变革的影响以及来自环境、经济和技术方面的制约，为了充分利用系统资源，现代 电网越来越接近于其极限运行状态，这使得电网缺乏灵活的调节能力，特别是在某些紧急运行情况下，电 网更加脆弱。 从七十年代末以来，世界范围所发生了多起电压失稳及电压崩溃事故[1]，这些事故的停电时间长，波 及范围广，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。如何有效地防止电压崩溃事故的发生以及如何更 好地进行无功电压控制引起了许多国家电力部门的重视。我国也正朝着超高压、远距离输电、大区互联 和电力市场化的方向发展，电压稳定问题也将会威胁电网的安全稳定运行，对电压稳定问题及措施的研 究必须给予高度的重视。 目前，电力系统电压稳定方面的研究工作主要集中在电压崩溃机理，电压稳定安全性能指标的计算 和防止电压崩溃事故的措施三个方面。二级电压控制作为防止电压崩溃事故的措施，首先由法国EdF (Electricitede 000 Mvar。 级电压控制，相应地有27个控制区，100台火电机组和150台水电机组，控制的总无功功率约30 运行实践证明了二级电压控制，简化了运行控制工作，更好地协调了控制机组间的无功出力。随后，该控 制方式也由意大利Ⅲ、西班牙I-53等国家付诸实施。近一步的研究也表明[6~9]，二级电压控制是管理控制区 内可利用的动态无功功率的有效方法。 2三级电压控制模式 无功电压控制主要是合理安排和充分利用电网中的无功功率补偿容量和调节能力，随时保持正常运 行情况下和事故情况后电网中各枢纽点的电压在正常水平，确保电网的安全稳定运行。为避免长距离输 电线路或多级变压器输送大量无功功率[1…，传统的无功电压控制一般采用分散控制。在这种控制方式 下，各电压控制设备(发电机、电容器组、有载调压变压器等)仅能获取本地信息，独立地控制本地的电压。 这样的分散控制速度快，不依赖于控制中心，但由于控制器之间无法协调，仅保证就地无功电压控制在上 下限范围内，可能会对主网的无功分布、电压水平产生不利影响。与分散控制相对应的是电压集中控制， 他需要系统范围内各点的电压信息，由调度中心产生控制信号，这种控制方式对无功量测精度和数据通 信有较高的要求，实施起来有一定的困难。 分级式的电压控制，作为上述两种控制方式的折衷，是一种比较好的电压控制方式。在法国等一些 欧洲国家，采用了三级电压控制模式，将电力系统的电压控制功能按时间和空间分开，具有分级递阶的控 制结构，如图1所示[1¨。 三级电压控制处于最高层，是对全系统的控制，由系统控制中心执行，其响应时间为几十分钟。主要控制作 》555》》 罐萨。纛冀i气…一。一 用为电压稳定的监视与控制。这类控制主要是协调各二 级控制系统，指导调度人员的干预。除安全监视外，经济 问题是该控制层主要考虑的问题，经济调度是这一控制层 的日常工作。三级电压控制的任务是：利用系统范围的信 息，确定能够满足电网安全约束的、使系统经济运行的各 主导节点的电压幅值：V2}0“”，……，V2}o￡u’。 二级电压控制处于中间层，是对某个区域的控制， 由各地区的控制中心执行，时间常数约为几十秒钟