關于靜態電壓穩定中有載調壓變壓器的作用與控制
發布時間:2019-07-12 11:31:01來源:
近年來,系統電壓穩定問題成為研究的熱點,而且其中的主要精力都集中在以代數方程描述的靜態電壓穩定方面。其原因是由于系統電壓穩定性的自身特點:電壓失穩過程的時間跨度比較長而且失穩的原因經常是由于負荷超預計的緩慢長或系統傳輸功率轉移所致在靜態電壓穩定問題中,制訂系統中相關電器元件(如有載調壓變壓器、靜止無功補償裝置等)的運行與控制導則在工程上具有重要意義系統經歷擾動后的負荷恢復過程是影響系統電壓穩定的重要因素,而有載調壓變壓器(OLTC)作為系統中的重要調壓元件,在系統電壓動態過程中的低電壓動作導致負荷功率的恢復如果擾動后系統本來己經非常脆弱,那末OLTC動作的后果是對系統的電壓失穩起了推波助瀾的作用本文第一部分討論OLTC在系統靜態電壓穩定中的作用機理,第二部分討論與電壓穩定有關的OLTC的運行與控制原則。
OLTC在靜態電壓穩定過程中的作用機理在靜態電壓穩定的研究中,系統的極限負載能力是重要指標,因為靜態電壓穩定問題分析中關鍵就是確定在系統經歷擾動后是否有合理的運行點(穩定平衡點)存在,而系統的極限負載能力可以為判別穩定平衡點的存在性提供依據。可以說所有的靜態電壓穩定問題的研究方法本質上都與系統的極限負載能力的確定有關。本文結合系統的極限負載能力,在簡單系統的基礎上討論OLTC在靜態電壓穩定中的作用,為使敘述嚴格首先引入靜態電壓穩定分析中的電壓崩潰邊界曲面的概念靜態電壓穩定不同于一般意義下的穩定的重要特征就是,系統的數學模型不是由一組常微分方程給出的,而是基于系統潮流計算的代數方程系統的電壓崩潰邊界曲面是由系統潮流計算的acobi矩陣的行列式為零得到的代數方程在系統的參數空間確定的幾何圖形所謂系統的參數空間簡而言之就是在系統的潮流計算中的擾動變量(通常指系統的負荷節點功率)形成的直角坐標空間①本文,01年10月24日收到易得系統潮流計算的為E1niCPublif」f壓下沉,閉閉鎖芯LTC得到負荷功率的自Setbookmark3那末電壓崩潰邊界曲面上每一點所對應的系統參數是系統能夠穩定運行的極限參數,在數學上這樣一組參數對應于icobi矩陣發生奇異的參數。
一旦確定了系統在特定網絡結構、參數及運行狀態下的電壓崩潰邊界曲面,可以立即判斷系統是否穩定。若系統參數位于電壓崩潰邊界曲面內部,則系統是靜態穩定的運行點在電壓崩潰邊界曲面上時,系統處于臨界穩定狀態。一旦運行點越過電壓崩潰邊界曲面,則系統發生失穩系統運行點與電壓崩潰邊界曲面之間的比較小距離可以作為系統穩定裕度如果穩定裕度不符合安全要求,可以進一步分析系統的比較優控制方向以達到比較有效的提高穩定裕度的目的對于大系統,參數空間電壓崩潰邊界曲面是難以直接求取的,這里我們利用所示簡單系統電壓崩潰邊界曲面來討論0LTC在靜態電壓穩定中的作用機理簡單系統簡單系統中的負荷采用恒阻抗模型。在研究負荷特性對系統的運行狀態的影響時,通常的方法是在系統的潮流方程中計及負荷特性如果從單純考慮系統的靜態電壓穩定性的角度出發,為了在系統的參數空間中得到直觀的結果,我們對系統特性和負荷特性分別獨立地加以考察。負荷消耗的功率表達式:其中V1V2為節點電壓幅值,Y為輸電線導納,k為變壓器的標準變比,Ri+Xi代表負荷的阻抗系acobi矩陣行列式為零得到系統參數的代數方程為:上式是系統參數空間中電壓崩潰邊界曲面的代數方程由此可見,在簡單系統中變壓器變比的變化對系統特性沒有影響。
程會持續一段比較長的時間在這種情況下,在負荷功率完全恢復以前(或發生電壓失穩)OLTC會經歷大約幾分鐘的連續的動作過程在判明系統擾動后動態過程性質的前提下,負荷恢復過程中的這一段時間延遲,允許我們針對系統中的相關電器元件(特別是OLTC)采取一系列的校正控制措施,達到延遲或限制負荷功率恢復的目的,防止電壓失穩的發生綜合上述分析結果以及有關,下面對OLTC的控制措施提出一些建議3.1閉鎖OLTC或限制OLTC可調抽頭數目防止電壓失穩系統經歷擾動后OLTC的有載調壓作用恢復負荷節點電壓,進而導致在己經脆弱的系統中負荷功率的加這里有幾種抑制負荷功率恢復的OLTC控制方式,有利于改善系統的電壓穩定性,在系統大范圍的電壓波動過程中緊急閉鎖OLTC的有載調壓,將使負荷節點電壓維持在比較低的水平,負荷功率不能完全恢復,有助于避免系統電壓失穩并可以減少在用于防止電壓失穩的電容器和其他靜止無功補償裝置上的投資限制OLTC分接頭的調節范圍使之只夠滿足日常的區域性的電壓波動在正常情況下,負荷的功率因數接近于1.0,將OLTC的升壓抽頭的調節范圍限制在3%到6%己完全可以滿足上述要求利用設計巧妙的OLTC緊急調壓方案,在系統的電壓動態波動過程中,當系統電壓大幅度下沉時,使OLTC二次側電壓下降得比一次側快(一次側電壓反映了系統的電壓狀況)比如,系統電壓下沉到低于額定值96時,二次側電壓應為額定值的96如果系統的進一步下降,那么系統側電壓每下降1%,二次側電壓應下降2%事實上,這樣的調壓手段是在系統變得脆弱的情況下的減負荷措施上述的OLTC控制措施對電壓穩定性改善的效果在實際運行中會受到一些因素的限制,這些因素主要來自負荷。
在對系統電壓波動的響應過程中,閉鎖OLTC或限制其可調抽頭數目對系統電壓穩定的貢獻大小取決于負荷特性對于恒功率負荷(或者負荷功率對電壓的變化不夠敏感),如熱力設備和制冷設備,即使電壓處于比較低水平這類負荷仍消耗很大的功率通常我們關心的是這類負荷的自恢復速度系統經歷擾動后,若負荷的自恢復速度非常快,則沒有足夠的時間來保障OLTC的上述在緊急情況下的控制措施的完成比如在夏季,空調和制冷設備占很大比重時,由于這類負荷的自恢復過程比較快,所以OLTC的緊急控制措施在電壓穩定中的效果并不明顯如果OLTC與負荷之間通過大阻抗相連(如長距離饋線電纜),那末在系統動態過程OLTC的緊急控制措施對負荷功率的恢復過程影響不大這些措施包括AeaeIal!量的并聯無功補償裝置,而要在電壓失穩過程中使iet為工業負荷供電的OLTC?般不采取上述控制措施原因是,工業負荷比重比較大的區域電壓波動時負荷消耗的有功和無功功率基本維持不變工業負荷功率因數較低,在這樣區域中有大系統得到大量的無功補償,勢必要將補償裝置的端電壓維持在正常的范圍內。所以為這類負荷供電的LTC在系統電壓下沉時要盡快恢復負荷側的電壓,在兩或三臺OLTC以級聯方式連接,而其中只有一臺變壓器采用上述的控制方式的情況下,對電壓穩定的改善收效甚微級聯方式運行的OLTC在系統的電壓動態過程中會引起很多問題,因為在一般情況下,當所有級聯運行的OLTC分接頭都達到極限位置從而負荷節點電壓開始下降時,系統的電壓己經下沉到額定值的85%甚至更低對于級聯的OLTC?種比較合理的運行方式是將其中的一臺OLTC退出有載調壓方式而采用手動調壓,將其余的OLTC采用上述控制方式3.2延遲OLTC分接頭的動作時間OLTC分接頭在相鄰的兩個抽頭之間動作的時間延遲是系統負荷功率恢復的重要因素,所以也是影響電壓崩潰發生速度的重要因素。有兩種典型的定時元件,其工作方式如下:反時特性的定時方式,在較大的電壓偏移時帶有5到15秒的時延,在較小的電壓偏移時帶有30到120秒的時延。
從有助于系統電壓穩定的角度看,具有比較長的延遲時間的恒定時延控制方式比較好,因為在這種時延方式下,系統負荷功率的恢復速度比較慢雖然用戶希望電壓質量和負荷功率盡快恢復,但在(上接第3頁)