發(fā)布時(shí)間：2022-03-21 11:12:30
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)，并聯(lián)移相電容，諧波，電網(wǎng)，力率調(diào)整金額，浪涌電流
0.引言：
并聯(lián)移相電容提高功率因數(shù)在工廠中廣泛使用，往往結(jié)合諧波治理，實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)及電能質(zhì)量，節(jié)能；保證力率調(diào)整金額為負(fù)數(shù)。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1.影響我廠功率因數(shù)，產(chǎn)生諧波主要因素及對(duì)策：
1.1 電力變壓器對(duì)功率因數(shù)的影響：
電力變壓器的變壓過(guò)程是由電磁感應(yīng)來(lái)完成，是由無(wú)功來(lái)建立和維持磁場(chǎng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的，變壓器消耗無(wú)功的主要成分是空載無(wú)功，與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，為提高變壓器功率因數(shù)，應(yīng)避免變壓器空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處理低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。
1.2 異步電動(dòng)機(jī)對(duì)功率因數(shù)的影響：
工廠內(nèi)大部分動(dòng)力負(fù)荷都是異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子氣隙是決定異步電動(dòng)機(jī)需要較多無(wú)功的主要因素，而異步電機(jī)所耗用的無(wú)功同空載無(wú)功和一定負(fù)載下無(wú)功增加值兩部分組成，因此提高異步電機(jī)功率因數(shù)應(yīng)從兩方面著手：
1.2.1儘量避免電機(jī)空載運(yùn)行；
1.2.2提高負(fù)載率。
我們?cè)谶x購(gòu)異步電機(jī)時(shí)，既要注意其機(jī)械性能，又要考慮其電氣指標(biāo)，合理選擇異步電機(jī)的型號(hào)、規(guī)格和容量，使其處理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。還有要提高異步電機(jī)檢修質(zhì)量，因?yàn)楫惒诫姍C(jī)定子繞組匝數(shù)變動(dòng)和定子，轉(zhuǎn)子間氣隙變動(dòng)時(shí)都會(huì)影響異步電機(jī)無(wú)功大小。
1.3直流調(diào)速電機(jī)對(duì)功率因數(shù)的影響及諧波治理：
橡膠行業(yè)大量使用密煉機(jī)，主要是直流調(diào)速電機(jī)，其負(fù)荷波動(dòng)大，變化迅速，也是一個(gè)典型的諧波源，採(cǎi)用普通的接觸器投切電容補(bǔ)償柜，容易產(chǎn)生過(guò)被及欠補(bǔ)，補(bǔ)償效果差，諧波污染嚴(yán)重，電容柜元件容易損壞，必須採(cǎi)用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，在密煉機(jī)出線處加裝叁相叁線有源濾波器（德國(guó)IN-POWER產(chǎn)品），效果好。
2.提高功率因數(shù)及治理諧波的主要措施：
2.1 提高自然功率因數(shù)：
提高自然功率因數(shù)主要靠提高變壓器，電動(dòng)機(jī)負(fù)載率，優(yōu)化負(fù)荷分配，對(duì)負(fù)荷比較低的變壓器，一般採(cǎi)取“撤、換、并、停”等方法，使負(fù)載率達(dá)到最佳值；提動(dòng)電動(dòng)機(jī)檢修質(zhì)量，使功率因數(shù)達(dá)到最佳；
2.2并聯(lián)移相電容器提高功率因數(shù)：
2.2.1補(bǔ)償方式的選擇：
根據(jù)電容柜安裝位置，分為“低壓集中補(bǔ)償”和“低壓就地補(bǔ)償”兩種電容補(bǔ)償方案。
1）低壓集中補(bǔ)償：就是將電容補(bǔ)償裝設(shè)在低壓配電房的低壓母線上，這種補(bǔ)償方式可以補(bǔ)償母線前的電力變壓器和廠內(nèi)高壓配電線及前面電力系統(tǒng)無(wú)功，補(bǔ)償范圍大，安裝在低壓配電房?jī)?nèi)，運(yùn)行維護(hù)方便。
2）低壓就地補(bǔ)償：又稱個(gè)別補(bǔ)償，將電容柜安裝在大型用電設(shè)備附近，這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位前的所有高、低壓線路和主變壓器的無(wú)功，它的補(bǔ)償范圍最大，效果也較好，但設(shè)備投資大，補(bǔ)償柜隨同用電設(shè)備工作，利用率較低。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
根據(jù)我廠實(shí)際情況，我們選擇低壓集中補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償相結(jié)合的電容補(bǔ)償方式，在低壓配電房集中裝設(shè)電容柜，重點(diǎn)消耗無(wú)功機(jī)臺(tái)就地補(bǔ)償。
2.2.2補(bǔ)償容量的確定：
對(duì)於低壓配電房，安裝的容性無(wú)功量應(yīng)等於母線上負(fù)載按提高功率因數(shù)所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功和變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功之和：
1）負(fù)載所需的容性無(wú)功（Kvar千乏）按下式計(jì)算：
QC1＝P（tanφ1- tanφ2）
QC1→負(fù)載所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功（Kvar）
P→平均有功（KW）
φ1→補(bǔ)償前的功率因數(shù)角
φ2→補(bǔ)償后的功率因數(shù)角
2)變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功按下式計(jì)算：
QC2＝（UK%/100+I0%/100）Se
QC2→變壓器所需補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功（Kvar）
UK%→變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)
I0%→變壓器阻抗電流百分?jǐn)?shù)
Se→變壓器額定容量（KVA）
3.諧波治理方案：
根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，低壓配電房配電系統(tǒng)主要以5次諧波為主，採(cǎi)用在電容補(bǔ)償柜中加裝電抗係數(shù)為5.5%的電抗器串聯(lián)電容器組成無(wú)源濾波器治理諧波。在主諧波源密煉機(jī)出線處加裝叁相叁線有源濾波器，來(lái)治理諧波。有源濾波器為德國(guó)原裝進(jìn)口IN-POWER產(chǎn)品，諧波抑制與消除效果達(dá)98%以上。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
4.電容補(bǔ)償設(shè)備的選擇：
選擇電容補(bǔ)償設(shè)備，應(yīng)充分考慮安全性、可靠性、實(shí)用性，從工程實(shí)際出發(fā)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。
4.1採(cǎi)用微電腦控制，循環(huán)投切電容器，延長(zhǎng)電容使用壽命；
4.2移相電容器的選擇：
我廠選用BSMJ0.45-20-3型自愈式移相電容器。該電容器額定工作電壓450V，容量20Kvar，叁相叁角形接法，具有自放電功能，可承受工頻1.1倍額定電壓，和1.3倍額定電流。
電容容量的確定要考慮以下因素：開(kāi)關(guān)，接觸器容量，補(bǔ)償梯度大小對(duì)電氣設(shè)備影響及維修成本，以及工廠實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我廠大都採(cǎi)用20 Kvar電容，補(bǔ)償梯度較合理，設(shè)備費(fèi)效較高。
4.3接觸器的選擇：
電容器接通時(shí)產(chǎn)生瞬態(tài)充電過(guò)程，出現(xiàn)狠大合閘涌流，因此投切電容器應(yīng)用選用專用的接觸器，如ABB公司的B25C，B275C系列，使合閘涌流抑制20倍額定電流之下，接觸器及開(kāi)關(guān)應(yīng)按電容器1.5倍額定電流選型。如果電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，可考慮接觸器線圈由專用穩(wěn)壓器供電，防止接觸器吸合不良，出現(xiàn)抖動(dòng)，影響接觸器工作壽命。
5.實(shí)施效果
通過(guò)對(duì)全實(shí)施綜合電容補(bǔ)償，使公司功率因數(shù)提高到0.95以上，上交供電局的力率調(diào)整金額每月由原來(lái)的加2000元以上，轉(zhuǎn)為每月減1500元以上，效果明顯，通過(guò)治理諧波降低了電子設(shè)備維修率，節(jié)省了電容柜檢修，維護(hù)成本，改善了電能質(zhì)量，減輕了電機(jī)發(fā)熱和設(shè)備機(jī)械損耗，間接經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。
6.結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)橡膠行業(yè)的特點(diǎn)，從我廠實(shí)際出發(fā)，介紹了影響我廠功率因數(shù)的主要因素，并提出了相應(yīng)解決辦法，提供了一種行之有效的諧波治理方案。希望能對(duì)廣大橡膠行業(yè)的工程技術(shù)人員有所幫助。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 靳龍章,丁毓山.電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].中國(guó)水利水電出版社. 2004
[2] 謝運(yùn)祥.諧波與無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀[J].華南理工大學(xué)電力學(xué)院.
[論文摘要]低壓電網(wǎng)如何有效保持良好的工作狀態(tài)，降低電能損失，與電網(wǎng)穩(wěn)定工作、設(shè)備安全運(yùn)行、工安全生產(chǎn)及人民生活用電都有直接影響。分析無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔煤椭饕胧?/p>
無(wú)功補(bǔ)償是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
從電網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無(wú)功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配
置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。
一、低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>
隨機(jī)補(bǔ)償：隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)，同時(shí)投切。
隨器補(bǔ)償：隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。
跟蹤補(bǔ)償：跟蹤補(bǔ)償是指以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。
二、無(wú)功功率補(bǔ)償容量的選擇方法
無(wú)功補(bǔ)償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時(shí)，補(bǔ)償容量的選擇分兩大類討論，即單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇（主要指電動(dòng)機(jī)）和多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇（指集中和局部分組補(bǔ)償）。
（一）單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法
1．美國(guó)：Qc=（1/3）Pe
2．日本：Qc=（1/4~1/2）Pe
3．瑞典：Qc≤√3UeIo×10-3 (kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe )
若電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，即負(fù)載率β=1，則：Qo
根據(jù)電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，對(duì)于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī)（少極、大功率電動(dòng)機(jī)），在較高的負(fù)載率β時(shí)吸收的無(wú)功功率Qβ與激勵(lì)容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導(dǎo)線較長(zhǎng)，無(wú)功當(dāng)量較高的大功率電動(dòng)機(jī)以較高的負(fù)載率運(yùn)行方式下，此式來(lái)選取是合理的。
4．按電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)計(jì)算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K為與電動(dòng)機(jī)極數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù)
極數(shù)：2468 10
K值： 0.70.750.80.850.9
考慮負(fù)載率及極對(duì)數(shù)等因素，按式（4）選取的補(bǔ)償容量，在任何負(fù)載情況下都不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，而且功率因數(shù)可以補(bǔ)償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，特別適用于Io/Ie比值較高的電動(dòng)機(jī)和負(fù)載率較低的電動(dòng)機(jī)。但是對(duì)于Io/Ie較低的電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，其補(bǔ)償效果較差。
（二）多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇
多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇是根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來(lái)確定。
1．對(duì)已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：
Qc=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù)；tgφ1、tgφ2是指負(fù)載阻抗角的正切，tgφ1=Q1/P，tgφ2= Q2/P；tgφ（UI）可由有功和無(wú)功電能表讀數(shù)求得。
2．對(duì)處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè)，無(wú)功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊(cè)近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。
多負(fù)荷的集中補(bǔ)償電容器安裝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠、利用率較高。
三、無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б?/p>
在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無(wú)功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無(wú)功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無(wú)功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來(lái)效益。
（一）節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開(kāi)支。提高功率因數(shù)對(duì)企業(yè)的直接效益是明顯的，因?yàn)閲?guó)家電價(jià)制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)。使用無(wú)功補(bǔ)償不但減少初次費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。
（二）降低系統(tǒng)的能耗。補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補(bǔ)償后的電壓U2稍大于補(bǔ)償前電壓U1，為分析問(wèn)題方便，可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，這樣線損 P減少的百分?jǐn)?shù)為：
ΔP%= (1-I2/I1)×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%
當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，由上式可求得有功損耗將降低20%～45%。
（三）改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個(gè)集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X，有功和無(wú)功為P、Q，則電壓損失ΔU為：
U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的；QX/Ue輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的；
配電線路：X=（2~4）R，U大部分為輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的
變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器U幾乎全為輸送無(wú)功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。
可以看出，若減少無(wú)功功率Q，則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。
（四）三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)就地補(bǔ)償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計(jì)算公式如下：
S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]
如一臺(tái)額定功率為155KW水泵的電機(jī)，補(bǔ)前功率因數(shù)為0.857，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計(jì)算其增容量為：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
四、結(jié)束語(yǔ)
在配電網(wǎng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)和做好無(wú)功優(yōu)化，是一項(xiàng)建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡(jiǎn)要分析了三種無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ê蛢煞N無(wú)功功率補(bǔ)償容量的選擇方法以及無(wú)功補(bǔ)償后的良性影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要具體問(wèn)題具體分析，使無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用獲得最大的效益。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)、無(wú)功功率、損失、補(bǔ)償裝置
0引言 焦煤自供電網(wǎng)在2002年將東西部聯(lián)網(wǎng)并通過(guò)馮營(yíng)電廠的韓營(yíng)東線、韓營(yíng)西線與國(guó)網(wǎng)并網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)后自網(wǎng)功率因數(shù)低長(zhǎng)期存在倒吸國(guó)網(wǎng)無(wú)功功率現(xiàn)象。目前集團(tuán)公司各礦所用的用電設(shè)備絕大多數(shù)都是基于電磁感應(yīng)原理而工作的變壓器、電動(dòng)機(jī)、冶煉爐等，這些設(shè)備除消耗必要的有功功率外，還必須要消耗或占用相當(dāng)大的無(wú)功功率。資料顯示，循環(huán)在工礦企業(yè)電網(wǎng)中的無(wú)功功率，一般達(dá)到相當(dāng)于有功功率值的65%――110%，工礦企業(yè)6――10kv母線功率因數(shù)僅有0.65---0.84，無(wú)功功率環(huán)流所造成的損耗是極為可觀的。因此提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)損勢(shì)在必行。
1、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析
1.1天官區(qū)變電站、九里山變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況如下：
1.1.1天官區(qū)變電站35kv變壓器一臺(tái)運(yùn)行、另一臺(tái)備用。加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺(tái)運(yùn)行、另一臺(tái)備用。加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)0.72.
1.2無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備為用電系統(tǒng)設(shè)備提高一定的無(wú)功功率，以提高用電設(shè)備乃至整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，改善供電質(zhì)量，提高供電效率，減少電費(fèi)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)：
補(bǔ)償前：1000×0.8=800kw；補(bǔ)償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺(tái)1000kvA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)180kw的負(fù)荷。天官區(qū)變電站、九里山變電站是集團(tuán)公司整個(gè)自供電網(wǎng)架通東西聯(lián)網(wǎng)的110kv樞紐變電站。天官區(qū)變電站、九里山變電站功率因數(shù)低，那么整個(gè)自供電網(wǎng)功率因數(shù)也低，嚴(yán)重影響礦井安全。鑒于此，對(duì)天官區(qū)、九里山變電站展開(kāi)研究以提高自網(wǎng)功率因數(shù)。詳見(jiàn)圖1。
1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數(shù)0.85，演馬升壓站側(cè)演九二線路功率因數(shù)0.91，但演東線功率因數(shù)0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補(bǔ)償裝置。九里山變電站6kv母線側(cè)功率因數(shù)應(yīng)由0.68補(bǔ)償?shù)?.95，實(shí)際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補(bǔ)償原因是九九線路功率因數(shù)0.95；九羅線路不考慮補(bǔ)償。）因此，九里山變電站6kv母線側(cè)無(wú)功補(bǔ)償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補(bǔ)償前功率因數(shù)0.68，補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.97。詳見(jiàn)圖2
1.4天官區(qū)變電站分析：天官區(qū)變電站6kv母線功率因數(shù)由0.85補(bǔ)償至0.95，實(shí)際有功功率為2000kw。則：天官區(qū)變電站6kv側(cè)補(bǔ)償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區(qū)變電站加裝DWZB-2000電壓型無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償成套裝置；該裝置的原理是根據(jù)電容器無(wú)功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關(guān)系，即Q=2πfcu通過(guò)調(diào)節(jié)電容器的端電壓來(lái)調(diào)節(jié)其無(wú)功功率輸出，滿足系統(tǒng)無(wú)功功率的需要。達(dá)到穩(wěn)定電壓提高功率因數(shù)。容量為1500kvar；加裝無(wú)功功率補(bǔ)償裝置后功率因數(shù)達(dá)到0.99。詳見(jiàn)圖3
2提高功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)
2.1通過(guò)改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。
2.2減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。
2.3在補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)可以動(dòng)態(tài)抑制系統(tǒng)諧波,改善電壓畸變率.
2.4可以提高電氣設(shè)備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說(shuō)明：天官區(qū)變電站：將5000KVA變壓器的功率因數(shù)從0.85提高到0.99時(shí)：補(bǔ)償前：5000×0.85=4250KW；補(bǔ)償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)7000KW的負(fù)載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.72提高到0.98時(shí)：補(bǔ)償前：10000×0.72=7200KW；補(bǔ)償后：10000×0.98=9800KW。功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)2600KW的負(fù)載。
2.5減少了用戶的電費(fèi)支出；透過(guò)上述各元件損失的減少及功率因數(shù)的提高,減少了電費(fèi)的支出。
2.6改善電能質(zhì)量：電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無(wú)功功率變化而變化的。當(dāng)線路輸送一定數(shù)量的有功功率，若輸送的無(wú)功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當(dāng)用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無(wú)功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質(zhì)量。
3結(jié)論
關(guān)鍵詞 農(nóng)電低壓；無(wú)功控制；自動(dòng)補(bǔ)償；400V以下；功能設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）55-0058-02
0 引言
電壓質(zhì)量作為衡量電能質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，受到供電企業(yè)和電力用戶的極大關(guān)注和重視，一方面供電企業(yè)為了電網(wǎng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，另一方面電力用戶也需要供電企業(yè)提供符合電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電力供應(yīng)，以滿足生產(chǎn)和生活的需要。農(nóng)網(wǎng)的電壓無(wú)功管理工作直接影響著供應(yīng)電能電壓的高低，同時(shí)影響電能損耗。如能在400kV低壓用戶側(cè)實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)補(bǔ)償電容器來(lái)補(bǔ)償無(wú)功，可以減少變電站的無(wú)功輸送容量，不但改善電壓，也可以大大降低線路損耗。
1 應(yīng)用背景
1.1 低壓無(wú)功補(bǔ)償器應(yīng)用現(xiàn)狀
我們首先在河南省市場(chǎng)和各地、縣電業(yè)局進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)省內(nèi)雖然有電網(wǎng)低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償器的生產(chǎn)廠家和使用單位，但它們一般具有共補(bǔ)功能而不具備分補(bǔ)共補(bǔ)混合功能，據(jù)用戶反映，大部分設(shè)備的自動(dòng)控制部分故障率較高，并且效果都不甚理想。根據(jù)對(duì)上海、南京、煙臺(tái)、西安等地的電力部門進(jìn)行考察，我們發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)情況和使用情況均大體一樣。
1.2 效益分析
低壓無(wú)功控制自動(dòng)補(bǔ)償裝置對(duì)低壓用戶可以降低生產(chǎn)用電成本，大大減少用戶電費(fèi)支出 ：
可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。 用戶無(wú)功負(fù)荷當(dāng)?shù)陀谝欢ㄖ禃r(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，需繳納無(wú)功貼費(fèi)。當(dāng)使用該裝置補(bǔ)償無(wú)功后，功率因數(shù)提高，用戶不必繳納無(wú)功貼費(fèi)，為用戶減少費(fèi)用支出。
可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無(wú)功功率造成的有功功率損耗，減少電費(fèi)的支出。
2 研究方向
通過(guò)多方考察和論證后，我們確立電網(wǎng)低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償研制方向，就是高度自動(dòng)化、高可靠性、操作簡(jiǎn)便。
其次，我們擬定了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制所要達(dá)到的目標(biāo)要求。電網(wǎng)低壓無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償器的研制基于以下目的要求：
1）用于380V、50Hz三相電力系統(tǒng)中，根據(jù)電網(wǎng)電壓以及功率因數(shù)自動(dòng)控制補(bǔ)償電容器；
2）抗嚴(yán)重的諧波干擾，不會(huì)出現(xiàn)控制電壓誤判并引起誤動(dòng)作；
3）1min內(nèi)，對(duì)同一電容發(fā)出相反指令時(shí)，停止控制；
4）電網(wǎng)出現(xiàn)某相電壓過(guò)壓、欠壓或缺相運(yùn)行時(shí)，能快速切除補(bǔ)償電容器和實(shí)現(xiàn)其他保護(hù)；
5）電路故障保護(hù)電路保證電子電路本身?yè)p壞后切除所有的電容器；
6）故障消失后，控制器可自動(dòng)復(fù)歸；
7）有動(dòng)態(tài)自檢功能，微機(jī)內(nèi)部控制參數(shù)出錯(cuò)可閉鎖控制；
8）調(diào)試功能可現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)所有外部接入信號(hào)和輸出接點(diǎn)；
9）有RS-232通信接口，可傳送遙測(cè)、遙控、遙信量；
10）所有設(shè)置或修改后的控制參數(shù)永久保存，不受停電的影響；
11）顯示日期、時(shí)間。內(nèi)部的電子鐘可在斷電十年內(nèi)保持準(zhǔn)確。各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不受停電影響；
12）產(chǎn)品應(yīng)具備液晶顯示器、中文界面，便于人員查看信息；
13）產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制、循環(huán)測(cè)試等功能；
14）產(chǎn)品應(yīng)具備高度的可靠性，不會(huì)出現(xiàn)控制電壓誤判或引起誤動(dòng)作。
研究方向和目標(biāo)確定之后，我們開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制階段。
3 功能設(shè)計(jì)
3.1 硬件設(shè)備的選擇
目前，市場(chǎng)上的電子元器件、電源、電容器等產(chǎn)品很多，著重選擇國(guó)內(nèi)外名牌產(chǎn)品，同時(shí)進(jìn)行抗干擾、抗震動(dòng)、功率消耗等多項(xiàng)測(cè)試、比較，應(yīng)選定質(zhì)量較高的名牌硬件設(shè)備。
3.2 模塊設(shè)計(jì)
無(wú)功補(bǔ)償控制器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容的自動(dòng)控制。要實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能，該裝置需具備以下功能模塊。
測(cè)量信號(hào)變換模塊：實(shí)現(xiàn)將三相電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可供裝置采集的電壓變化信號(hào)。
通道選擇及S/D轉(zhuǎn)化電路：實(shí)現(xiàn)中央處理器分時(shí)采集每一相上的電壓電流信號(hào)并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給中央處理器進(jìn)行處理。
輸出控制及驅(qū)動(dòng)隔離電路：實(shí)現(xiàn)中央處理器對(duì)電容開(kāi)關(guān)的控制。
顯示及鍵盤電路：實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，便于對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置及各種數(shù)據(jù)查詢。
中央處理器及最小電路：包括CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、地址鎖存器、解碼電路、時(shí)鐘電路等。這一部分實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制，是系統(tǒng)的核心部分。
通訊電路：可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集。
3.3 設(shè)計(jì)原理
3.4 設(shè)備操作需求分析
設(shè)備針對(duì)農(nóng)網(wǎng)低壓用戶，設(shè)計(jì)應(yīng)操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)全中文顯示，易于理解。測(cè)量數(shù)據(jù)、電容投切狀態(tài)完全顯示，使操作人員可以方便地了解電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。
有多種參數(shù)可以設(shè)置，以適應(yīng)用戶對(duì)無(wú)功補(bǔ)償箱的不同需求；所設(shè)置的參數(shù)有密碼保護(hù)，可以防止非操作人員意外修改參數(shù)。在控制方法上，通過(guò)考察電網(wǎng)的功率因數(shù)、電壓、無(wú)功功率等各種因素的綜合影響來(lái)確定對(duì)電容的投切操作，從而有效地避免了某一參數(shù)單獨(dú)變化而引起控制器的誤操作；在測(cè)量方面采取對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)直接測(cè)量集中處理的方法，減少硬件電路中對(duì)測(cè)量信號(hào)的過(guò)多變換，以減少員器件參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響?？刂破髦性O(shè)有數(shù)字補(bǔ)償增益，用于在安裝現(xiàn)場(chǎng)方便地校準(zhǔn)測(cè)量偏差而無(wú)須開(kāi)機(jī)調(diào)節(jié)參數(shù)。
控制器控制出口，應(yīng)可方便地設(shè)置為S相、G相、C相、共補(bǔ)或無(wú)效。出口控制容量范圍在1-100KvSr之間任意調(diào)節(jié)，這樣可以靈活地滿足用戶的各種需求。
該控制器設(shè)計(jì)可對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并預(yù)留無(wú)線Modem接口，裝配無(wú)線數(shù)傳模塊后可以拓展手抄器對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抄錄的功能。
4 研發(fā)流程設(shè)計(jì)
開(kāi)發(fā)計(jì)劃流程
制出PCG板調(diào)試液晶顯示器，編制顯示部分程序調(diào)試并定型模擬電路部分調(diào)試其他器件并編制相應(yīng)程序程序界面部分與控制計(jì)算部分連接制定成品PCG板確定整體結(jié)構(gòu)整機(jī)調(diào)試
5 結(jié)論
隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展和社會(huì)生活的需要，我們必須加強(qiáng)無(wú)功控制自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的開(kāi)發(fā)、改進(jìn)和換代產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)工作，應(yīng)用新技術(shù)，不斷提高設(shè)備質(zhì)量，從硬件上為農(nóng)電低壓400V以下低壓管理水平的提高提供支撐。
參考文獻(xiàn)
[1]中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.南方電網(wǎng)公司低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置技術(shù)規(guī)范，2010.
關(guān)鍵詞：電網(wǎng) 節(jié)能 管理
中圖分類號(hào)：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
從降損節(jié)能的角度考慮電網(wǎng)布局，關(guān)鍵是合理選擇供電半徑和控制最長(zhǎng)電氣距離，供電半徑應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分布并按電壓降進(jìn)行選擇，以損耗校核。降損節(jié)能是衡量和考核電力行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管理水平的一項(xiàng)綜合性經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，線損由技術(shù)線損和管理線損組成。在電網(wǎng)中，只要有電流流進(jìn)，就要消耗電能。電能在電力網(wǎng)輸、變、送、配電過(guò)程中產(chǎn)生的電量損耗稱技術(shù)線損。管理線損是指由于電力管理部門和有關(guān)人員管理不夠嚴(yán)格，出現(xiàn)漏洞，造成用戶竊電或違章用電，電網(wǎng)元件漏電，電能計(jì)量裝置誤差以及抄表人員錯(cuò)抄、漏抄等引起的電能損失；這種損失既沒(méi)有規(guī)律性，又不易測(cè)算，所以又稱為不明損失。降損節(jié)能是有效提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一。如何降低線損，從兩個(gè)方面進(jìn)行討論：
技術(shù)措施
改善電力網(wǎng)絡(luò)的布局和結(jié)構(gòu)：一個(gè)結(jié)構(gòu)布局合理的電網(wǎng)，對(duì)客戶能夠提供合格的電能，對(duì)電力企業(yè)本身能夠長(zhǎng)期以低損、高效的供電方式，實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益。
（1）電源應(yīng)設(shè)在負(fù)荷中心，線路由電源向四周輻射。10kv線路供電半徑應(yīng)不大于15km，0.4kv線路供電半徑應(yīng)不大于0.5km。
（2）縮短供電半徑，避免近電遠(yuǎn)供和迂回供電。
（3）合理選擇導(dǎo)線截面積。增加導(dǎo)線截面會(huì)降低導(dǎo)線電阻，減少電能損耗和線路壓降。導(dǎo)線截面積與電能損耗成反比關(guān)系，但增加導(dǎo)線截面積會(huì)增加投資，在增加導(dǎo)線截面積時(shí)，要綜合考慮投入與降損的關(guān)系。（二）合理配置變壓器：對(duì)于長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行狀態(tài)的變壓器，應(yīng)更換小容量變壓器；對(duì)于長(zhǎng)期處于滿載、超載運(yùn)行的變壓器，應(yīng)更換容量較大的變壓器。變壓器容量的選擇，一般負(fù)荷在65%～75%時(shí)效益最高。配電變壓器應(yīng)盡量安裝于負(fù)荷中心，且其供電半徑最大不超過(guò)500米。農(nóng)村用電有其自身的特點(diǎn)，受季節(jié)和時(shí)間性的影響，用電負(fù)荷波動(dòng)大，有條件的地方可采用子母變供電，在負(fù)荷大時(shí)進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，一般負(fù)荷可采用小容量變壓器供電，負(fù)荷較大時(shí)可用大容量變壓器供電。無(wú)條件的地方一般要考慮用電設(shè)備同時(shí)率，可按可能出現(xiàn)的高峰負(fù)荷總千瓦數(shù)的1.25倍選用變壓器；轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心
（三）改善供電電壓水平：“改善電壓水平”就是根據(jù)負(fù)荷情況使運(yùn)行電壓始終處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的水平上。正確的做法是使用電設(shè)備電壓水平控制在額定值允許的偏移范圍內(nèi)。在忙季、高峰負(fù)荷和可變損占線損比重大時(shí)適當(dāng)提高電壓使其接近上限運(yùn)行；在閑季、低谷負(fù)荷和固定損占線損比重大時(shí)可適當(dāng)降低電壓使其接近下限運(yùn)行。可以通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償或在變電所調(diào)節(jié)變壓器分接頭等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。 （四）合理配置電力網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功補(bǔ)償：在有功負(fù)荷不變的條件下，提高負(fù)荷的功率因數(shù)，可減少負(fù)荷的無(wú)功功率在線路和變壓器中引起的有功損耗。減少無(wú)功功率的輸送不僅對(duì)提高農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量有好處，而且對(duì)降低線損有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。提高功率因數(shù)，首要的辦法是合理調(diào)整負(fù)荷和設(shè)備容量，使用電設(shè)備在最佳負(fù)載率下運(yùn)行，以提高線路的自然功率因數(shù)，其次針對(duì)農(nóng)電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)較低的特點(diǎn)，開(kāi)展家電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償工作十分必要。10kV線路一般，可采取分散補(bǔ)償和集中補(bǔ)償相結(jié)合的技術(shù)措施以便獲得經(jīng)濟(jì)技術(shù)的最佳綜合效果。當(dāng)電容器組裝于變電所的10kV母線上時(shí)，僅能減少35kV級(jí)線損，而當(dāng)電容器組裝于變電所的10kV線路上時(shí)，則可以同時(shí)減少35kV和10kV兩級(jí)線損。為了提高無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，電容器組應(yīng)盡可能地裝在配電線路上是合理的，但在變電所10kV母線集中裝設(shè)部分電容器組亦是必需的，只有采取分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方式，才能獲得最佳綜合效果。
（五）加強(qiáng)對(duì)電力線路的維護(hù)和提高檢修質(zhì)量；定期進(jìn)行線路巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理線路泄漏和接頭過(guò)熱事故，可以減少因接頭電阻過(guò)大而引起的損失。對(duì)電力線路沿線的樹(shù)木應(yīng)經(jīng)常剪枝伐樹(shù)，還應(yīng)定期清掃變壓器、斷路器及絕緣瓷件。
二、管理措施
（一）經(jīng)常進(jìn)行用電普查：用電普查以營(yíng)業(yè)普查為重點(diǎn)，查偷漏、查電度表接線和準(zhǔn)確度以及查私增用電容量。對(duì)大用戶戶口表，配備和改進(jìn)用專用計(jì)量箱，合理匹配電流互感器變比，設(shè)二次壓降補(bǔ)償器和斷相監(jiān)視裝置，提高計(jì)量準(zhǔn)確度。增強(qiáng)檢查力度，利用舉報(bào)、頻繁性突擊檢查等各種方式來(lái)杜絕違章用電。 （二）加強(qiáng)線損管理：建立健全線損管理工作的目標(biāo)管理制度，將線損指標(biāo)分解到線路、配電變壓器臺(tái)區(qū)和管理人員，嚴(yán)格考核，獎(jiǎng)懲兌現(xiàn)，用經(jīng)濟(jì)手段來(lái)保證降損工作的落實(shí)。建立線損分析例會(huì)制度，定期開(kāi)展理論線損的計(jì)算工作，以便找出線損管理工作中存在的問(wèn)題。 （三）開(kāi)展線損理論計(jì)算，明確降損方向。根據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)線方式及負(fù)荷水平，對(duì)各元件的電能損耗進(jìn)行計(jì)算，以便為電網(wǎng)改造和考核線損是否合理提供依據(jù)。不斷收集整理線損理論計(jì)算資料，經(jīng)常分析線損變化情況及原因，為制定降損方案和年、季度線損計(jì)劃指標(biāo)提供數(shù)據(jù)。 （四）提高農(nóng)網(wǎng)售電準(zhǔn)確性：嚴(yán)格抄、核、收制度，加強(qiáng)對(duì)抄表員、檢定員、用電監(jiān)查員的管理，防止錯(cuò)抄、漏抄、少抄、估抄等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)用電量大的用戶要求在每月最后一天的24點(diǎn)、變電所與用戶端同時(shí)抄錄用電量，對(duì)其它一般用戶分別在逐月的固定日期進(jìn)行抄錄。
(五）加強(qiáng)對(duì)計(jì)量工作的管理，確保計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性，要按規(guī)定定期校驗(yàn)和輪換電能表，以減少計(jì)量損失。
加強(qiáng)計(jì)量裝置的配置管理，根據(jù)客戶的設(shè)備容量、負(fù)荷性質(zhì)和變化情況，使計(jì)量裝置在較高的負(fù)載率下運(yùn)行，提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。對(duì)農(nóng)村生活用電的計(jì)量，應(yīng)采用戶外集中計(jì)量的方式，把若干戶的電能表集中在計(jì)量箱內(nèi)這樣便于管理和防止竊電。
固定專人安裝電能表。電能表的安裝人員應(yīng)經(jīng)過(guò)崗前培訓(xùn)，熟悉各種接線方法和安裝質(zhì)量要求。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)，電壓崩潰，無(wú)功控制，靜止無(wú)功發(fā)生器
電力系統(tǒng)是一個(gè)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一個(gè)方面。無(wú)功供給不足將導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。
一、電壓穩(wěn)定及電壓崩潰的定義
所謂電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)各母線電壓在正常和受擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)過(guò)程中被控制在額定電壓的允許偏差范圍內(nèi)的能力。在電力系統(tǒng)中，人們把因擾動(dòng)、負(fù)荷增大或系統(tǒng)變更后造成大面積、大幅度電壓持續(xù)下降，并且運(yùn)行人員和自動(dòng)系統(tǒng)的控制無(wú)法終止這種電壓衰落的情況稱之為電壓崩潰。這種電壓的衰落可能只需幾秒鐘，也可能長(zhǎng)達(dá)10~20min，甚至更長(zhǎng)，電壓崩潰是電壓失穩(wěn)的最明顯的特征，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。而所謂的電壓安全性是指在出現(xiàn)任何適當(dāng)而又可信的預(yù)想事故或有害的系統(tǒng)變更后，系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的能力。綜觀國(guó)內(nèi)外的電網(wǎng)電壓崩潰事故的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，從根本原因看，電壓失穩(wěn)歸因于系統(tǒng)不能滿足無(wú)功功率需求的增加。典型的電壓崩潰過(guò)程可以描述為：在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)后，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)和負(fù)荷需求的減少，系統(tǒng)能夠保持電壓穩(wěn)定之后，有載調(diào)壓變壓器OLTC 的連續(xù)調(diào)節(jié)使負(fù)荷電壓和功率得到恢復(fù)，同時(shí)OLTC原電壓下降，電流上升，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)無(wú)功功率越限，發(fā)電機(jī)無(wú)功功率越限的連鎖反應(yīng)使得負(fù)荷電壓急劇下降，這又使得補(bǔ)償電容器輸出的無(wú)功減少，以及電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)而吸收更多的無(wú)功，從而引起附近的電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)以及電容器端電壓的進(jìn)一步下降，如此惡性循環(huán)最終導(dǎo)致了電壓急劇下降，出現(xiàn)電壓崩潰。
二、防止電壓崩潰的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)合理選取補(bǔ)償設(shè)備的大小、額定值和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)；
(2)電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出的綜合控制，在正常運(yùn)行中要備有一定的可以瞬時(shí)自動(dòng)調(diào)出的無(wú)功功率備用容量；
(3)保護(hù)控制設(shè)備和電力系統(tǒng)的要求之間協(xié)調(diào)；
(4)正確使用有載調(diào)壓變壓器；
(5)完善低電壓自動(dòng)聯(lián)切負(fù)荷設(shè)備；
(6)運(yùn)行中保證系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度；
其中：合理選取補(bǔ)償設(shè)備的大小、額定值和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償方法，電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出的綜合控制，安裝足夠容量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,這是做好電壓調(diào)整，防止電壓崩潰的基礎(chǔ)。隨時(shí)校正正常負(fù)荷變化引起的電壓變化，需要一定的調(diào)節(jié)手段，而為了滿足事故緊急控制的需要，所要求的無(wú)功補(bǔ)償容量還必須能快速投入使用。在正常運(yùn)行中要備有一定的可以瞬時(shí)自動(dòng)調(diào)出的無(wú)功備有容量。不同的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備有不同的調(diào)節(jié)性能要求和不同的用途，如在由受端系統(tǒng)端的短路電流水平很低的電網(wǎng)中，樞紐變電所中裝設(shè)靜止補(bǔ)償器(SVC)往往不能起到預(yù)期的作用，在系統(tǒng)故障后的動(dòng)態(tài)擺動(dòng)過(guò)程中，支持受端系統(tǒng)側(cè)電壓的作用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)ACTS 技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中新型靜止無(wú)功發(fā)生器ASVG，具有響應(yīng)速度快，可以在從感性到容性的整個(gè)范圍中進(jìn)行連續(xù)的無(wú)功調(diào)節(jié)，特別是在欠壓條件下仍可有效地發(fā)出無(wú)功功率，在系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行條件下所需儲(chǔ)能電容容量較小，從而可以減小裝置體積等優(yōu)點(diǎn)，得到了電力工業(yè)界越來(lái)越大的關(guān)注。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的負(fù)荷補(bǔ)償可調(diào)節(jié)其高壓側(cè)或通過(guò)升壓變壓器的一部分無(wú)功。在很多情況下，縮短了恒定電壓點(diǎn)同負(fù)載的電氣距離，有利于提高電壓穩(wěn)定性。另外，勵(lì)磁控制的二級(jí)控制也可用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)局部電壓。提高電壓安全性的緊急無(wú)功補(bǔ)償電源的最優(yōu)配置地點(diǎn)的選擇，對(duì)于事故緊急無(wú)功補(bǔ)償控制效果影響很大，根據(jù)電壓崩潰的機(jī)理，將電網(wǎng)的電壓弱節(jié)點(diǎn)作為緊急無(wú)功補(bǔ)償電源的配置點(diǎn)是比較直接的方法，在無(wú)功電源規(guī)劃中應(yīng)用的也較多。當(dāng)然也有其它選擇配置地點(diǎn)的方法，例如將先導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的概念應(yīng)用到電力系統(tǒng)無(wú)功配置的規(guī)劃研究中，選擇目標(biāo)為保證系統(tǒng)受擾動(dòng)后所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓偏移最小，并給出了易于實(shí)現(xiàn)的先導(dǎo)節(jié)點(diǎn)選擇算法。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整器(PSVR)的應(yīng)用將明顯提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。
三、典型事例分析
2006 年某煉化公司電站2# 發(fā)電機(jī)由于主氣門不正常關(guān)閉無(wú)法正?；謴?fù)，被迫緊急停車。8 分鐘后1# 發(fā)電機(jī)也因低電壓跳閘。造成兩臺(tái)發(fā)電機(jī)全部跳閘的嚴(yán)重后果。這是一起典型的電力系統(tǒng)無(wú)功不足的電壓崩潰事故。電氣微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)記錄如下:
1.1# 發(fā)電機(jī)7UM622（見(jiàn)表一）
表1 分析說(shuō)明:
（1)1# 發(fā)電機(jī)跳車時(shí)發(fā)電機(jī)發(fā)出69.44MW 有功功率，從系統(tǒng)吸收59.74MVAR 無(wú)功功率。
（2)1# 發(fā)電機(jī)端口電壓下降至4.23kV(約為正常時(shí)的67%，保護(hù)定值為75%、35;65V、0.55跳閘)
（3)4、5、6 項(xiàng)保護(hù)動(dòng)作情況說(shuō)明此時(shí)1# 發(fā)電機(jī)端口系統(tǒng)發(fā)生了系統(tǒng)振蕩，電流、電壓波動(dòng)較大。
2.1# 發(fā)電機(jī)7UM622 保護(hù)內(nèi)波形圖
從波形分析，保護(hù)裝置錄波啟動(dòng)后600ms 時(shí)電壓己下降至4.72kV(75％左右)，1100ms 時(shí)下降至4.41kV(70%左右)，說(shuō)明系統(tǒng)電壓波動(dòng)明顯。
四、系統(tǒng)電壓波動(dòng)原因分析
（1）說(shuō)明在2# 發(fā)電機(jī)停車后，電站系統(tǒng)無(wú)功功率大量不足，從外系統(tǒng)吸收大量無(wú)功功率。
（2）2# 發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)還發(fā)有37.29MVAR 無(wú)功功率，瞬時(shí)的停機(jī)對(duì)系統(tǒng)造成較大波動(dòng)，引起1# 發(fā)電機(jī)端口出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、波動(dòng)。
（3）1# 發(fā)電機(jī)在2# 機(jī)停機(jī)后，有功功率出現(xiàn)波動(dòng)，從數(shù)據(jù)顯示最大值達(dá)69.44MW，此時(shí)1# 機(jī)受總視在功率75MVA 限制，無(wú)功無(wú)法達(dá)到最大出力，限制了1# 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，所以從1#發(fā)電機(jī)功率曲線分析，1# 發(fā)電機(jī)無(wú)功功率有明顯上揚(yáng)(均達(dá)10MVAR)，但上升后明顯無(wú)法維持穩(wěn)定運(yùn)行。
（4）所以說(shuō)明在2# 發(fā)電機(jī)停機(jī)后電站系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)功功率嚴(yán)重不足，電壓明顯下降，此時(shí)1# 發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作，但受總能力所限，無(wú)法維持發(fā)電機(jī)端口電壓在正常水平，引起發(fā)電機(jī)低電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。
五、解決方案
在電站一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳車情況下，總變兩臺(tái)主變壓器電流最大均達(dá)到150A(額定電流為316A)，基本達(dá)到半負(fù)荷運(yùn)行。有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)自動(dòng)閉鎖，無(wú)法通過(guò)變壓器分接頭優(yōu)化控制達(dá)到調(diào)整電壓的目的。由于公司備用無(wú)功均采用手動(dòng)操作的水平，在事故狀態(tài)下，無(wú)法及時(shí)調(diào)整。由此，采用了新型靜止無(wú)功發(fā)生器(ASVG)和電力系統(tǒng)電壓調(diào)整器(PSVR)的無(wú)功/ 電壓控制策略，作為提高系統(tǒng)可靠性的改進(jìn)方案。
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【摘 要】針對(duì)大型變電站以及廠礦企業(yè)配電網(wǎng)等在濾除諧波的同時(shí)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)墓こ桃?，開(kāi)發(fā)應(yīng)用大功率混合有源濾波器進(jìn)行諧波治理，動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償無(wú)功和諧波抑制以提高電能質(zhì)量成為配電網(wǎng)諧波治理方面研究的重要課題。
【關(guān)鍵詞】諧波；檢測(cè)；混合型濾波器；有源濾波器；無(wú)源濾波器
1、前言：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷大量增加，相應(yīng)的各種非線性和時(shí)變性電子裝置得以廣泛應(yīng)用，帶來(lái)了配電網(wǎng)中電流和電壓波形的嚴(yán)重失真，從而取代了傳統(tǒng)的變壓器等鐵磁材料的非線性引起的諧波，成為最主要的諧波源，其負(fù)面效應(yīng)是電能質(zhì)量的下降，同時(shí)嚴(yán)重影響著供、用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使供電和用電企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)諧波進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、有效地補(bǔ)償是目前急待解決的重要問(wèn)題之一。消除諧波的方法是加裝濾波裝置，而有源電力濾波器由于具有高度可控性和快速響應(yīng)性，能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，因而受到廣泛的重視，成為目前國(guó)內(nèi)外供電系統(tǒng)諧波抑制研究的熱點(diǎn)，有源電力濾波器作為抑制電網(wǎng)諧波、補(bǔ)償供電系統(tǒng)無(wú)功功率的新型電力電子裝置得到快速發(fā)展，其中并聯(lián)型有源電力濾波器的使用最為廣泛。本課題通過(guò)開(kāi)發(fā)應(yīng)用大功率混合有源濾波器在大型鋁型材廠的配電網(wǎng)諧波治理中的應(yīng)用，動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償無(wú)功和諧波抑制來(lái)提高電能質(zhì)量。
2、本論文研究的主要內(nèi)容：鑒于有源電力濾波器在電網(wǎng)諧波抑制中如此重要的地位，人們對(duì)有源電力濾波器的研究也越來(lái)越深入，新的研究方法和研究理論不斷涌現(xiàn)。本論文針對(duì)配電網(wǎng)中諧波源的特征，構(gòu)建了一種基于電壓檢測(cè)的混合型有源電力濾波器。該混合方案既可以使無(wú)源濾波器的濾波效果更為顯著，又能極大地節(jié)省有源部分的容量。
3、諧波治理方法介紹：目前諧波治理的基本方法有以下三種：（1）減小非線性用電設(shè)備與電源間的電氣距離。通過(guò)減少系統(tǒng)阻抗來(lái)提高供電電壓等級(jí)。（2）隔離諧波。非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波，不僅直接影響到本級(jí)電網(wǎng)，而且經(jīng)過(guò)變壓器的傳變影響到上級(jí)電網(wǎng)。如何把這些非線性用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波不影響或少影響其他幾級(jí)電網(wǎng)，這也是諧波治理的一個(gè)基本思路。這一思路在電網(wǎng)中廣泛采用，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)Y/、Y0/、Y0/Y等接線組別的變壓器，把發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三次等零序分量的諧波與上級(jí)電網(wǎng)隔離開(kāi)來(lái)，因此在110kV以上高壓電網(wǎng)上，三次諧波分量很小，幾乎是零。35kV也有少量Y/Y0接線的直配變，因此在35kV系統(tǒng)中三次諧波分量會(huì)比高壓電網(wǎng)大。（3）安裝濾波器。目前對(duì)配電側(cè)和用戶側(cè)諧波治理的方法，大多采用安裝濾波器來(lái)減少諧波分量。濾波器分為有源濾波器和無(wú)源濾波器兩大類。有源濾波器的基本工作原理是把電源側(cè)的電流波型與正弦波相比較，差額部分由有源濾波器進(jìn)行補(bǔ)償，這是諧波治理的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段由于功率電子元件容量做不大、電壓做不高，而且成本很高，因此在現(xiàn)階段不可能大量推廣應(yīng)用。無(wú)源濾波器是通過(guò)L、C串聯(lián)或并聯(lián)，使其在某次諧波產(chǎn)生諧振，當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，使濾波器兩端該次諧波的電壓很小，幾乎接近零，這類濾波器往往接在變壓器的二次側(cè)出口處，從而使變壓器的一次側(cè)該次諧波的分量也很小，達(dá)到對(duì)該次諧波治理的目的。
4、混合型電力濾波器的選擇
混合型主要指電力有源濾波器與交流無(wú)源濾波器的各種組合， 根據(jù)混合的方式不同可分為串-并型混合和并-并型這兩種混合型是基于經(jīng)濟(jì)上的考慮， 其目的是綜合兩種濾波器的優(yōu)點(diǎn)， 讓無(wú)源LC 濾波器承擔(dān)基波無(wú)功和低次諧波的靜態(tài)功率， APF 主要用來(lái)補(bǔ)償基波無(wú)功和低此諧波的動(dòng)態(tài)功率以及高次諧波，這樣可大大降低APF 的容量， 從而降低了整套濾波裝置的成本， 達(dá)到治理效果與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。
4.1連接方式
混合型電力濾波器視其中有源濾波器和無(wú)源濾波器的連接方式及其與電網(wǎng)的連接方式不同而具有多種拓?fù)浞绞健３Ｒ?jiàn)的主要有：有源電力濾波器和無(wú)源電力濾波器同時(shí)與電網(wǎng)并聯(lián)方式、有源電力濾波器和無(wú)源電力濾波器串聯(lián)后再與電網(wǎng)并聯(lián)方式、有源電力濾波器與電網(wǎng)串聯(lián)而無(wú)源電力濾波器與電網(wǎng)串聯(lián)方式等。
4.2電路結(jié)構(gòu)
第一種方式中有源電力濾波器與無(wú)源電力濾波器之間存在諧波通道，故影響了整體的濾波特性；第三種方式則適用于直流側(cè)并聯(lián)大電容時(shí)的負(fù)載；考慮到晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)屬于直流側(cè)串聯(lián)大電感帶反電動(dòng)勢(shì)的諧波源負(fù)載，故此處宜采用第二種方式，即有源電力濾波器與無(wú)緣電力濾波器串聯(lián)后再與電網(wǎng)并聯(lián)的方式。由此構(gòu)成的混合型有源電力濾波器電路如圖示。
4.3濾波原理
混合型有源電力濾波器的檢測(cè)控制部分硬件主要由以下幾部分組成：（1）電流電壓采樣電路；（2）帶通濾波器；（3）過(guò)零比較中斷發(fā)生部分；（4）DSP計(jì)算控制器。將由電流電壓采樣電路采集得到的信號(hào)輸入帶通濾波器以濾除檢測(cè)電流電壓時(shí)出現(xiàn)的噪聲和畸變。帶通濾波器的中心頻率設(shè)置在50Hz，它是AF系統(tǒng)在公共連接點(diǎn)處存在電壓擾動(dòng)（畸變、開(kāi)關(guān)紋波和頻率漂移等）時(shí)仍能正常工作所必需的。帶通濾波器的輸出分為兩路，一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字信號(hào)處理器DSP進(jìn)行FFT分析，然后存儲(chǔ)到一片公用的RAM中，再分析計(jì)算控制對(duì)象的諧波和無(wú)功情況并產(chǎn)生控制信號(hào)；另一路則送入過(guò)零比較中斷發(fā)生電路，該電路用來(lái)每間隔60°產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。因此，在公共連接點(diǎn)電壓的一個(gè)周期內(nèi)將有六個(gè)間隔60°的一個(gè)脈沖序列從該電路輸入到DSP系統(tǒng)作為中斷信號(hào)。每來(lái)一個(gè)中斷，公共連接點(diǎn)處的電壓電流就被檢測(cè)一次，這樣就滿足了控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。DSP（采用內(nèi)含PWM產(chǎn)生電路的TMS320F2812）的輸出控制TSF和APF的動(dòng)作。
5、總結(jié)：混合型有源電力濾波器由無(wú)源濾波器和有源濾波器通過(guò)不同的連接方式構(gòu)成。根據(jù)配電網(wǎng)諧波源特征，我們選擇了適用的混合型電力濾波器拓?fù)浞绞?，而針?duì)其中的有源濾波器部分設(shè)計(jì)了基于電壓檢測(cè)的諧波電流獲取方法，并由此構(gòu)造了電路模型。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)分析，我們證明該方案具有優(yōu)良的諧波抑制特性，該設(shè)計(jì)思路和方法是正確可行的。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：輸電能力；無(wú)功功率優(yōu)化；穩(wěn)定性與控制；保護(hù)與控制
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.139
0 引言
特高壓交流輸電具有輸送容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低、占地省等顯著優(yōu)勢(shì)，隨著大容量輸電需求的增加，發(fā)電技術(shù)和輸電技術(shù)日新月異，作為資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的先進(jìn)輸電技術(shù)，發(fā)展特高壓也成為電力工業(yè)發(fā)展的必由之路。世界上很多國(guó)家的電網(wǎng)公司都進(jìn)行了特高壓工程和技術(shù)的研究，如美國(guó)的美國(guó)電力公司、美國(guó)邦納維爾電力局、日本東京電力公司、前蘇聯(lián)、意大利和巴西等國(guó)的電力公司分別建設(shè)了開(kāi)展了特高壓工程、技術(shù)和設(shè)備方面的研究[1]。中國(guó)能源資源和負(fù)荷需求的逆向分布及能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，決定了中國(guó)未來(lái)的輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)必須在送、受端系統(tǒng)以及1000-3000km的輸電系統(tǒng)上有根本性的突破[2]。國(guó)家電網(wǎng)正在推進(jìn)“一特四大”發(fā)展戰(zhàn)略建設(shè)由特高壓交流系統(tǒng)和直流構(gòu)成的大規(guī)模特高壓電網(wǎng)，以期解決電源與負(fù)荷中心之間大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、大容量的電力輸送難題，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置[3]。特高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之特高壓工程建設(shè)和電源核準(zhǔn)中存在的不確定性，一些薄弱環(huán)節(jié)將會(huì)給復(fù)雜電網(wǎng)的穩(wěn)定分析、控制和運(yùn)行帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)。
本文概述了特高壓交流系統(tǒng)運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)，在特高壓交流系統(tǒng)功率控制、特高壓交流系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制等方面，對(duì)特高壓電網(wǎng)輸電能力、無(wú)功功率優(yōu)化與控制、穩(wěn)定性與控制、特高壓交流系統(tǒng)保護(hù)與控制進(jìn)行了分析總結(jié)，提出了需要進(jìn)一步研究和解決的技術(shù)問(wèn)題，為后續(xù)特高壓電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度、運(yùn)行和控制提供參考。
1 特高壓交流系統(tǒng)功率控制研究
特高壓工程的投運(yùn)以及大規(guī)模間歇性可再生能源的接入使原有電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜化，對(duì)各區(qū)域電網(wǎng)負(fù)荷帶來(lái)波動(dòng)，可能造成整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)平衡被打破，各區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)各有不同，機(jī)組的調(diào)節(jié)能力各異，極易出現(xiàn)潮流的協(xié)調(diào)控制出現(xiàn)一定的困難，加之輸電線路運(yùn)行越來(lái)越接近其安全穩(wěn)定運(yùn)行的極限。因此，從輸電能力、無(wú)功優(yōu)化與控制等方面研究特高壓電網(wǎng)的功率控制與優(yōu)化，對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行有著重要的意義。
1.1 特高壓交流電網(wǎng)輸電能力與控制的研究
特高壓交流輸電技術(shù)可以提電網(wǎng)的高安全性以及經(jīng)濟(jì)性，其輸送能力和輸送通道的輸送效率一直備受關(guān)注。其輸送能力也受熱穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、功率穩(wěn)定的限制。特高壓交流輸電系統(tǒng)的輸電能力是指在保持經(jīng)濟(jì)合理和系統(tǒng)穩(wěn)定性的情況下，一定距離的輸電線路所具有的最大輸送功率。特高壓的輸電能力受多種因素的影響，文獻(xiàn)[4]分析高壓并聯(lián)電抗、發(fā)電機(jī)-變壓器高壓側(cè)電壓調(diào)節(jié)、1000kV升降壓變壓器的短路比、中間開(kāi)關(guān)站加SVC和串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)雀麟姎饬繉?duì)1000kV輸電系統(tǒng)輸電能力影響，研究了能進(jìn)一步提高1000kV輸電系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸電能力的技術(shù)。文獻(xiàn)[5]研究了省際電網(wǎng)輸電極限問(wèn)題，給出了考慮特高壓接入后穩(wěn)定性的輸電能力分析方法與流程，并對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了校驗(yàn)。文獻(xiàn)[6]結(jié)合電網(wǎng)新技術(shù)、新材料、新方法闡述了影響電網(wǎng)輸電能力的因素，從改變電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電氣特性和加裝穩(wěn)控裝置等方面提出了對(duì)特高壓電網(wǎng)具有適用性的輸電網(wǎng)絡(luò)方案和提高電網(wǎng)輸送能力的方法。關(guān)于輸電能力的問(wèn)題，已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者較高程度的的研究與關(guān)注，隨著新型電力電子器件的發(fā)展與應(yīng)用，利用補(bǔ)償裝置間的協(xié)調(diào)配合來(lái)提特高壓電網(wǎng)的輸送自然功率的技術(shù)有待進(jìn)一步研究。隨著電力市場(chǎng)的開(kāi)放，從經(jīng)濟(jì)角度對(duì)提高特高壓輸電能力以及接收新能源的能力有待進(jìn)一步研究。
1.2 特高壓交流電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化與控制的研究
隨著輸電系統(tǒng)電壓等級(jí)的升高和輸電距離的增加，輸電系統(tǒng)的無(wú)功特性發(fā)生了根本變化。在特高壓交流輸電系統(tǒng)中，合理配置電抗器和低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備維持特高壓交流輸電系統(tǒng)的電壓水平，通過(guò)系統(tǒng)無(wú)功電壓控制實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。特高壓輸電線路的無(wú)功損耗隨電能輸送有很大的有功變動(dòng)，同時(shí)電容效應(yīng)產(chǎn)生很大的充電功率，特高壓輸電線路給變電站無(wú)功補(bǔ)償、電壓控制帶來(lái)困難。
針對(duì)特高壓交流輸電線路電容效應(yīng)給無(wú)功補(bǔ)償和電壓控制帶來(lái)的問(wèn)題，文獻(xiàn)[7]通過(guò)控制線路電壓不越限的方法研究了變電站的無(wú)功控制方式及補(bǔ)償容量，文獻(xiàn)[8]提出了一種基于經(jīng)濟(jì)壓差的特高壓電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償運(yùn)行與控制方法。文獻(xiàn)[9]提出了一種改進(jìn)的采用65%的固定高壓電抗器加30%的可調(diào)節(jié)高壓電抗器的特高壓輸電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償改進(jìn)方法，提高了特高壓輸電系統(tǒng)的輸電能力和電壓穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[10]分析了無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切策略、穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓措施、應(yīng)用可控高抗調(diào)壓等電壓控制需要考慮的技術(shù)問(wèn)題，提出了高抗和低壓無(wú)功補(bǔ)償配置原則及方法，并結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)特高壓接入系統(tǒng)使系統(tǒng)的穩(wěn)定控制更加復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化要求越來(lái)越高，尋求最佳的無(wú)功補(bǔ)償方法稱為亟待解決的重要問(wèn)題。在以后的研究中，應(yīng)更加側(cè)重于無(wú)功補(bǔ)償控制策略方面的研究，提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的響應(yīng)速度，增強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>
2 特高壓交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和區(qū)域性負(fù)荷的增長(zhǎng)，遠(yuǎn)距離大容量輸電日益普遍，隨之而來(lái)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題越來(lái)越突出。國(guó)內(nèi)外對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題做了大量研究，甚至在某些方面實(shí)現(xiàn)了在線安全穩(wěn)定評(píng)估及決策分析，同時(shí)能對(duì)電網(wǎng)中存在的潛在問(wèn)題提出安全性措施，有效指導(dǎo)了電力系統(tǒng)的調(diào)度決策和安全穩(wěn)定運(yùn)行。雖然解決了很多技術(shù)上的難題，但是隨著特高壓電網(wǎng)的接入、電力電子器件以及新的控制技術(shù)的應(yīng)用，仍有大量的工作要做，必須要考慮特高壓接入后各種控制措施良好配合等方面的研究。
特高壓交流系統(tǒng)的功角、頻率、電壓穩(wěn)定性研究：
電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行的能力，可以細(xì)分為靜態(tài)穩(wěn)定、小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。隨著電能需求的增加和電力系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出，在典型故障下面臨暫態(tài)功角失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。文獻(xiàn)[11]針對(duì)暫態(tài)功角失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題提出了基于典型故障集的電力系統(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定近似判別方法，設(shè)計(jì)了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程并且為提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性提出了新的研究思路。文獻(xiàn)[12]提出了一種用于暫態(tài)功角穩(wěn)定的切機(jī)控制策略計(jì)算方法。目前，所有研究都集中在交直流混合系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性與控制策略研究上，針對(duì)特高壓交流電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性與控制策略仍需進(jìn)一步研究。
頻率穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)發(fā)生有功功率擾動(dòng)后，系統(tǒng)頻率能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生頻率崩潰的能力[13]?；趦蓹C(jī)系統(tǒng)模型及WAMS實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，，文獻(xiàn)[14]提出了大受端電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定評(píng)估采用的模型和分析方法，總結(jié)了受端電網(wǎng)頻率安全穩(wěn)定分析中應(yīng)注意的問(wèn)題。基于目前頻率穩(wěn)定研究中存在的不足，文獻(xiàn)[15]提出一種電力系統(tǒng)頻率失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，推導(dǎo)了計(jì)及旋轉(zhuǎn)備用的頻率動(dòng)態(tài)特性，建立了考慮低頻減載作用的頻率穩(wěn)定分析模型和考慮發(fā)電方式、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拓?fù)荷水平的隨機(jī)模型。國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定關(guān)注較多，其中某些領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在線分析控制，而電網(wǎng)頻率動(dòng)態(tài)特性及其控制一直是電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，特高壓交流系統(tǒng)中頻率穩(wěn)定性及控制策略有待深入研究。
電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動(dòng)后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓失穩(wěn)的能力[16]。電力系統(tǒng)越來(lái)越朝極限運(yùn)行方式發(fā)展，其中電源競(jìng)價(jià)上網(wǎng)機(jī)制和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱等因素給系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，文獻(xiàn)[17]闡述了電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀、理論和研究方法，分析了電壓穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)和薄弱區(qū)域，研究了防止系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的控制策略和電力系統(tǒng)優(yōu)化理論。由于大干擾電壓失穩(wěn)機(jī)理的理論和研究方法不完善以及電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓失穩(wěn)與功角特性存在聯(lián)系，如何快速準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓失穩(wěn)是電力系統(tǒng)需要解決的一個(gè)難題，也有相關(guān)論文通過(guò)分析特高壓聯(lián)絡(luò)線潮流和電壓大幅波動(dòng)的影響因素，總結(jié)了特高壓系統(tǒng)無(wú)功和電壓控制策略。
3 特高壓交流系統(tǒng)保護(hù)與控制
繼電保護(hù)作為維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線，在電力系統(tǒng)中時(shí)刻發(fā)揮著重要作用。與超高壓輸電線路相比，特高壓輸電線路參數(shù)發(fā)生較大變化，1000kV輸電系統(tǒng)對(duì)保護(hù)的影響主要是由分布電容引起的，因此對(duì)特高壓交流輸電線路的保護(hù)提出了更高的要求。
文獻(xiàn)[18]介紹了在1000kV輸電線路保護(hù)中所關(guān)注的一些重要問(wèn)題，重點(diǎn)分析了特高壓系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程及特高壓保護(hù)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。文獻(xiàn)[19]根據(jù)特高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)繼電保護(hù)發(fā)展的具體情況，提出我國(guó)特高壓系統(tǒng)保護(hù)的配置方案。文獻(xiàn)[20]充分考慮特高壓電網(wǎng)的特點(diǎn)，給出了特高壓線路分布參數(shù)模型，介紹了近年來(lái)我國(guó)特高壓線路保護(hù)的研究成果以及國(guó)內(nèi)特高壓主設(shè)備保護(hù)方面的進(jìn)展。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及新型電子式互感器的研究及應(yīng)用，特高壓系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的研究有待進(jìn)一步發(fā)展。
4 總結(jié)與展望
隨著特高壓輸電線路工程建設(shè)及投運(yùn)，特高壓電網(wǎng)已成為現(xiàn)代電網(wǎng)的重要組成部分，并對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。本文概述了特高壓交流系統(tǒng)運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)，在特高壓交流系統(tǒng)功率控制、特高壓交流系統(tǒng)穩(wěn)定性與控制等方面，對(duì)特高壓電網(wǎng)輸電能力、無(wú)功功率優(yōu)化與控制、穩(wěn)定性與控制高壓交流系統(tǒng)保護(hù)與控制進(jìn)行了分析總結(jié)，提出了需要進(jìn)一步研究和解決的技術(shù)問(wèn)題，為后續(xù)特高壓電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度、運(yùn)行和控制提供參考。
為了提高電網(wǎng)輸送能力、新能源并網(wǎng)和消納能力，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，在特高壓電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行和控制上需進(jìn)一步深入研究。
（1）規(guī)劃中的特高壓直流直流輸電和多端直流輸電相關(guān)技術(shù)需要特高壓交流電網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架支撐，含交、直流特高壓的復(fù)雜電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，運(yùn)行方式，穩(wěn)定性分析、預(yù)測(cè)及控制策略等方面需進(jìn)一步研究。
（2）針對(duì)特高壓交直流互聯(lián)電網(wǎng)交直流互濟(jì)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化與無(wú)功配置問(wèn)題需進(jìn)行深入研究，并提出合理的控制策略和手段。
（3）大規(guī)模交直流互聯(lián)給系統(tǒng)特性帶來(lái)深刻變化，對(duì)電力系統(tǒng)的仿真提出了更高的要求。利用全新的仿真技術(shù)，建立特高壓交直流互聯(lián)系統(tǒng)機(jī)電-電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)，準(zhǔn)確把握交直流互聯(lián)系統(tǒng)機(jī)理以及特性，跟蹤特高壓交、直流工程建設(shè)進(jìn)度以及新的設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，提高建模精度、擴(kuò)大仿真規(guī)模、提高仿真效率需進(jìn)一步研究。
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