电力系统及其自动化论文-考虑多运行方式协调的区域电网励磁系统调差系数整定研究_精品.doc

第1章 绪 论 第1章 绪 论 1.1 问题的提出 电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或者机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统的运行状态是由运行参数决定的，也就是说运行参量描述了系统的当时的运行状态[1]。随着负荷的峰谷差不断增大，负荷不断的增长，以及近年来城市电网大力改造，电力用户对负荷的需求、供电可靠性，以及电能质量和客户服务水平等，要求越来越高。从严格意义上讲，衡量电能质量的主要指标有频率、电压和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其中电压质量是电能质量中的很重要的部分。如果电压偏差过大会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起“电压崩溃”造成大面积停电[2]，除了电压的大幅度波动会造成严重影响外，即使电压细小的波动也会造成不良的后果例如电压波动引起的灯光闪烁也给人们带来视觉疲劳。影响系统电压质量的很重要的因素就是系统的无功分布[3]。维持电网的电压水平对电力系统安全运行具有重要意义。此外电压水平的高低对电力系统运行的经济性也具有重要的影响。因此，保证电压水平是电力运行人员关心的重点之一。 电网在进行有功规划和建设的同时，要切实搞好无功平衡和无功运行的优化补偿。电力系统运行电压在满足电力设备的额定电压的基础上尽量使电网电压维持在一个较高的水平上，从而降低线损，产生显著的经济效益和社会效益。以降低网损作为出发点，通过合理分配无功来进行电压调控[4]。因此，无功功率补偿就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，无功优化的目的就是使无功补偿设备的布局和配置容量最合理，电力系统在保证电压质量的条件下，无功运行的网损最小。这也是当今电气自动化技术 - 1 - 第1章 绪 论 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。 维持电网的电压水平对电力系统安全运行具有重要意义。电压也是电能质量的指标之一，此外电压水平的高低对电力系统运行的经济性也具有重要的影响。因此，保证电压水平是电力运行人员关心的重点之一。 同步发电机是电力系统中的电压源，是维持系统电压水平的主要设备[5]。而励磁系统是实现对发电机进行电压控制和无功调节，保证机端电压的重要控制设备。其调差系数的大小一方面对机端电压水平具有重要影响，另一方面也对并列运行的发电机之间的无功分配具有决定作用。因此如何合理整定励磁系统的调差系数，提高发电厂对系统电压的调节能力，对提高系统运行的经济性具有十分重要的作用。 迄今为止，励磁系统调差系数的整定是由各个电厂单独完成的，仅考虑本厂本机对电压和无功的要求，并没有考虑到对全网运行的影响[6]，对发电机励磁系统调差系数的确定，一直没有在立足于电网的基础上找到方法和依据。因此有必要对励磁系统的调差系统对系统安全性和经济性的影响进行深入分析，给出电力系统各发电厂的励磁系统调差系数的整定方案，从而规范发电厂励磁系统调差系数的设置，最终提高电力系统运行的经济水平。 1.2 电力系统的电压管理及调压措施 电力系统中的电抗远远大于电阻[7]，从而电力系统各节点的电压的变化主要是由无功负荷的变化引起的，而电力系统的无功负荷与有功负荷一样也随时随地都在发生变化，为了满足电力系统运行的基本要求，确保良好的电能质量，满足负荷的正常需求，在电力系统运行过程中必须对系统中各节点电压进行调整。 为保证良好的电能质量，确保用电设备正常运行，电力系统各节点电压变化应限制在一定的范围内。如我国规定节点电压允许范围为额定电压的。[8]之所以要规定各节点的电压变化允许范围，是因为电力系统各节点电压的变化，无论是对电力还是对电力系统本身以及电力系统负荷运行的稳定性，都会产生许多不良影响，具体如下。 - 2 - 第1章 绪 论 对电力用户的影响：因为所有用电设备都按照在额定电压下运行而设计的，故当其端电压偏离其额定电压时，用电设备性能将受到影响，有时甚至会缩短用电设备使用寿命；因为异步电机的转矩与其端电压的平方成正比，所以端电压下降过多时，会引起电动机停止运转或者不能启动[9]，影响电力用户正常工作。另外，端电压降低，还会是电动机从系统中吸收无功功率和电流显著增大，一方面使电动机绕组温度升高，有时甚至使电动机烧毁。另一方面从下面的分析可以看出，从系统吸收过多的无功功率反过来使电力系统的电压水平进一步降低，即“电压崩溃”；电力系统电压的不稳定，将会影响电热和电子设备的使用寿命和使用效率。 对电力系统本身的影响：电力系统电压降低后，发电机定子电流将因其功率因数的增大而增大，为使发电机定子绕组不致过热，不得不降低发电机输出功率；电力系统电压降低后变压器励磁电流也增大，为使变压器铁芯不致过热，不得不降低变压器负荷功率；发电厂的厂用机械都是异步电机，系统电压降低