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Word下载.docx

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Word下载.docx

《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Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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Word下载.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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。

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。

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。

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，系统电压降低后，电动机的转差增大，转速下降，输出功率迅速减少，影响发电厂锅炉、气机的工作，进而影响发电机的输出功率[10]。

电力系统电压过高使所有电气设备绝缘受损，且变压器、电动机等的铁芯要饱和，增大损耗，温升增加，寿命缩短。

对电力系统有功及无功功率的影响：

如前所述，在已知电力线路的末端电压和末端负荷功率的条件下，求取始端电压的计算公式为：

（-1）

式中R、X——电力线路的电阻和电抗。

考虑到高压输电线路中,上式可以简化为

（1-2）

由式（1-2）可得

（1-3）

说明了电力系统传输的无功功率的大小和方向主要与电力线路两端电压的大小有关。

因为一般线路两端的相位差不大，可近似认为，故无功功率将由高压一端流向低压一端，且电压差越大，流过的无功功率越大。

若两端电压差为零，则电力线路流过的无功功率近似为零，这时电力线路末端的无功功率必须由设在末端的无功电源供给。

如果电力线路末端的无功负荷必须由始端的无功电源供给，则电力线路流过的无功功率就不能为零者必须通过提高电力线路始端电压或者降低电力线路末端电压来实现。

如果电力线路始、末端电压在允许范围内电力线路输送的无功功率仍不能满足末端的无功负荷的需求，则需在末端设置无功补偿电源来满足。

图1-1负荷无功功率静态电压特性

图1-1所示为负荷无功功率的静态电压特性。

如果某一负荷运行在UN时所需的无功功率为QN，现若负荷的无功功率增加，如果系统对负荷供给的无功功率不相应增加，则负荷无功功率的静态电压特性曲线将平行上移，如图中虚线所示，负荷的端电压将相应降低Ul。

由此可见，电力系统的无功功率必须保持平衡，这是保持电力系统电压水平的必要条件。

所谓电力系统的电压中枢点是指那些能够反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所的母线[11]。

因为电力系统结构复杂，负荷极多，不可能也没有必要对所有的负荷点的电压都进行监视和调整，所以只能通过监视和调整电压中枢点的电压水平对电力系统的电压进行监控。

而且大多数负荷都由电压中枢点供电，因此控制电压中枢点的电压偏移量就等于控制了大多数负荷的电压偏离。

所以电力系统的电压调整问题实质上就是保证电力系统各电压中枢点的电压偏移量不超过允许范围的问题。

电压中枢点的调压方式主要有三类，即逆调压、顺调压和常调压[12]。

所谓逆调压是指在最大负荷时提高中枢点电压，在最小负荷时降低电压中枢点电压的调压方式，适用于线路较长，负荷变动较大且负荷变动规律大致相同的中枢点。

这种调压方式在最大负荷时提高电压中枢的电压以抵消最大负荷引起的电压损耗增大，在最小负荷时降低中枢点电压，用以防止负荷电电压过高

所谓顺调压是指在最大负荷允许中枢点电压降低，在最小负荷时允许中枢点电压略高的调压方式。

适用于电力线路不长，负荷变动不大的中枢点。

所谓常调压（又称恒调压）是指在任何负荷下，中枢点电压基本保持一恒定值的调压方式，这是一种介于逆调压与顺调压要求之间的调压方式。

适用于负荷变动甚小、线路电压损耗也很小的中枢点。

1.3无功功率对电力系统电压稳定性的影响

电力系统中的无功功率的作用是形成电路内电场与磁场，在电气设备中建立和维护磁场，相互转换电场能和磁场能，并不真正做功，但无功功率对系统提供电压支撑[13]，为电源与负荷之间提供电压降落所需的势能起到重要作用。

无功功率的交换将引起发电和输电设备上的电压升降和电能损耗，但无功功率不直接作为实际消耗的功率

对无功补偿的作用的讨论，首先无功补偿的结果对电压稳定程度是增大了还是减小了。

应如何衡量无功补偿对系统静态电压稳定是否有利，.从静态电压稳定角度看，无功补偿使系统的临界电压提高，同时也使系统的临界功率提高.所以一种观点认无功补偿增大了临界功率，包括有功功率，因而对电压稳定有利，另一种观点则认为为无功补偿使受端的临界电压增高，对电压稳定不利，因此补偿要适度。

电力系统中无功是否平衡对电压水平有较大的影响[14]。

如果发电机无功备用容量不足，系统的电压质量就难以保证，而且较低的电压水平还会引起输电线路的损耗增加，使电压质量进一步下降，影响系统的安全、稳定、经济运行，反之系统的无功容量比较充足，就能在负荷变化各种情况下提供充足的无功功率，保证系统的电压质量。

当电力系统的无功容量能够满足负荷的需求时，系统电压能够维持在正常的水平上运行。

反之，如果系统的无功备用容量不足，当系统无功负荷加重时，就会导致负荷测电压降低。

所以保证电力系统无功功率的平衡对维持电网的电压水平，确保电能质量至关重要[15]。

1.4国内外研究现状

电压质量是电能质量的重要组成部分，电压水平对电力系统运行的安全性和经济性具有十分重要的影响，一直受到电力运行人员和研究人员的关注。

长期以来，保证电压水平、降低网络损耗的研究重点是无功优化，其主要工作是优化配置各变电所的无功补偿装置及变压器的分接头，从而提高系统运行的经济性。

同步发电机是电力系统的主要电压源，其电压水平对全网电压水平具有极为重要的影响，发电机组的重要控制设备是励磁系统，励磁系统调差系数对机端电压水平和机组间无功的合理分配具有重要作用，因此，合理设置励磁系统调差系数，提高电网运行的经济性已逐渐引起国内外研究人员的重视。

国内外对励磁系统的研究较为深入[16]，研究的主要方面有励磁系统的建模、仿真[17]以及其对电力系统稳定的影响，而针对调差系数对电力系统的影响方面的研究开展较少，主要有以下几个方面：

高压侧电压控制与电力系统功角稳定性的关系[18]，以单机无穷大系统为典型研究对象，分析了高压侧电压控制对于小干扰稳定性和暂态稳定性的影响。

在研究高压侧电压控制对电力系统电压稳定性的影响的基础上，进一步给出了提高系统电压稳定性的高压侧电压控制措施[19]。

基于全网网损最小为目标研究了部分励磁系统负荷补偿系数的优化配置方法，并分析改配置方案对系统暂态稳定性和电压稳定性的影响[20]。

总体来看，目前对励磁系统调差系数的研究重点是在调差系数对电力系统稳定性的影响方面，而对调差系数的优化配置原则及全网调差系数的优化配置方案研究很少，目前没有发现在多运行方式下研究励磁系统调差系数对电力系统运行电压影响的研究报道，同时也没有计及全网运行经济性的发电厂励磁系统调差系数整定方案研究报道。

1.5论文主要内容

本文课题来源于与吉林省电力有限公司电力调度中心合作的项目《发电机励磁系统调差系数对电网运行电压影响》。

借助于省调提供的丰富实测数据和现场试验的优势，在总结前人研究成果的基础上，对励磁系统调差系数的整定方法进行研究。

基于多运行方式下的实测数据，励磁系统调差系数对电力系统电压稳定性的影响这一问题进行了较为深入的研究。

在电力系统暂态电压稳定方面也做了尝试性的研究。

主要的研究工作概述如下:

第1章绪论。

首先介绍了无功功率补偿的意义，接着介绍了电网无功及其对电压稳定性问题的研究现状，以及国内外对励磁系统调差系数现有的研究成果从而阐述了开展本课题研究的背景和现实意义。

第2章励磁系统调差系数的基本原理。

回顾了发电机励磁系统的原理，并着重介绍了励磁系统调差系数的基本原理