电力系统的经济调度与电压调整
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【摘 要】在电力走向市场，竞争日益激烈的今天，如何提高服务质量、如何供给用户优质的电能成为供电企业的主要任务，优质的电能包括电压质量、频率质量、波形质量，但对中小型供电企业来说，主要是保证电压质量，因此研究提高系统电压质量的技术措施就显的十分重要，本文中较详细的对系统经济调度与电压调整的相互关系进行了论述，对系统多种调压措施及无功补偿的方法进行了阐述，其中详细分析了多种调压措施的组合—组合调压的方法以及组合调压对系统产生的综合效果，这些措施对提高调度员的经济调度能力有一定的借鉴意义。
【关键词】电力系统;经济调度;电压调整
1.引言
随着电力工业的迅速发展，我国电力体制改革势在必行，改革的总体目标是建立全国统一、竞争开放、规范有序的电力市场，西电东送、南北互供形势的发展，“十五”末将基本形成全国联网，全国联网的形成，为电网的经济调度开拓了更广泛的空间，在保证给用户提供可靠、优质、合格电能的同时，降低系统网损，增加效益。
电能質量包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面，为保证这些质量指标，系统中必须有充足的有功功率、无功功率，并有足够的备用容量，合理调度，充分发挥系统现有发变电设备的能力，提高系统的自动化程度等。
电力系统的经济调度内容很广泛，包括合理安排主网运行方式、尽量实现无功就地平衡，减少无功潮流引起的变电设备损耗、利用峰谷电价政策提高负荷率，减少峰谷差、适当提高输电线路的供电电压、及时投退配电变压器，减少空载损耗等，下面主要就系统的无功功率和电压调整方面进行论述，电压调整是一项复杂而繁琐的工作，现在系统中较先进的调压设备及调压措施很多，只有掌握了这些调压设备及调压措施的方法及其调压的综合效果，合理运用一种或多种调压措施，才能保证系统的电压质量。
调整电压首先要熟悉系统中无功功率的潮流分布，因为调整电压也是改变系统无功功率潮流的分布情况，因此，首先讨论系统的无功功率。电力系统的有功功率电源集中在各类发电厂中的发电机，而无功功率电源除发电机外，还有电容器、调相机和静止补偿器等，分散在各变电站及各类用户中，系统中的无功功率损耗远大于有功功率损耗，因此，系统中各点的电压水平不同，而且电压调整可分散进行，调压手段也多种多样。
2.电力系统中无功功率平衡
3.电力系统的电压调整
电力系统的电压和频率一样也需要经常调整，由于电压偏移过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性的的“电压崩溃”，造成大面积停电。
3.1电压波动和电压管理
习惯上所谓的电压调整仅针对周期长、波及面大，主要由生产、生活和气象变化引起的负荷和电压变动，但实践证明，冲击性或间隙性负荷引起的电压波动的波及面虽不如前者大，对系统的影响也不容忽视，这类设备有往复式泵、电弧炉、卷扬机、通风设备等，在这类负荷中，以电弧炉最受人注意，因其负荷电流大，可达 A。
限制这类负荷变动所引起电压波动的措施有：由大容量变电所以专用母线或专用线路单独向这类负荷供电;在发生电压波动的地点和电源之间设置串联电容器;在这类负荷附近设置调相机，并在其供电线路上串联电抗器，这些措施中，串联电抗器是抵偿线路等的感抗，从而限制电压波动的幅度，调相机的作用是供给波动负荷以波动的无功功率，与之配和使用的电抗器是起维持母线电压的作用。
但由于电力系统结构复杂、各种性质电力负荷较多的特点，如对每个用电设备电压都进行监视和调整，不仅没有可能，而且没有必要，电力系统电压的监视和调整可通过对中枢点电压的监视和调整来实现。因此，通过编制中枢点电压的变化曲线，并严格控制达到负荷点的电压合格。
3.2调压措施
3.2.1改变发电机端电压调压
这是一种不需耗费投资而且最直接的调压手段，在各种调压措施中，首先应考虑此种调压方式，现代的同步发电机可在额定电压的95%-105%范围内保持以额定功率运行。
3.2.2改变变压器变比调压
现在系统中均采用有载调压变压器，如系统中无功功率比较充裕时，此种调压方法可有效而灵活地调节中低压侧的电压，但系统电压低是因为无功功率缺乏，它不但不能改变系统电压，会更加恶化。
3.2.3利用补偿设备调压
串联电容器补偿，在调压方面的作用很简单，就是通过串联电容器发出的无供补偿线路上的感抗，调压方法单纯并不多见。
并联补偿设备包括并联电容器、并联调相机、并联静止补偿器等，作用都是在重负荷时发出感性无功功率，补偿负荷所需，以减少由于输送这些感性无功功率在线路上产生的电压降落，提高负荷端电压，具体的调节方式则因不同的补偿设备而不同。
并联电抗器，它不能调节，只能分组投切以改变其供给系统的感性无功功率，是一种跳跃式的调压方式。
调相机的调节方式是利用改变其励磁电流 来改变其供给或吸收系统的感性无功功率从而达到调压的作用。但端电压为定值时，这无功功率与励磁电流之间基本为线性关系，是一种平滑的调压方式。
静止补偿器中，饱和电抗器不可控，主要作用是限制电压波动;晶闸管控制电抗器型的调节方式是借改变晶闸管的触发角来改变电抗器吸收的无功功率，从而改变补偿器供给或吸收的感性无功功率。
4.设备补偿容量的选择
5.组合调压
5.1几种调压措施的组合
既然不同的调压措施各有优缺点，自然会提出将他们组合起来以取长补短，就需分析负荷变化和各类调压措施同时调整时的综合效果。分析这种综合调整效果时，可将有关变量分为三类：
一类是以各类调压措施的调整量（包括各发电机电压、各变压器变比、各并联补偿设备容量的调整量）为控制变量，因为正是这些调压措施的调整控制着系统的电压。
二类是以负荷的变化量（包括各有功、无功功率负荷的变化量）为扰动变量，因为正常运行时，主要影响系统电压的正是这些不断变化的负荷。
三类是以节点电压和支路无功功率的因变量（包括各中枢点电压和各主干线无功功率的因变量）为转态变量。由于电压的波动总伴随着无功功率潮流的变动，无功功率潮流的变动又影响着有功功率网损，而降低网损是供电部门一项主要指标，因此将支路无功功率的因变量也列入状态变量。它们的阶数分别对应于需控制电压的中枢点数、需控制无功功率的主干线数;可发挥控制作用的发电机、变压器、并联补偿设备数;变动着的有功、无供功率负荷数。
显然，如这些控制变量和扰动变量都不很大，式中的所有偏导数都可看作是定值，则由上式可直接得出在有各负荷的变化，又有各调压措施的调整作用时，各中枢点电压和各主干线无功功率的变动，这就是分析组合调压的基本方法。
5.2组合调压的分析
说明这种调压组合可使调相机增发的无功功率全部向三绕组变压器高压侧输送，但不改变中压侧的电压水平。
6.结论
在一个复杂的电力系统中，具有很多的调压措施，只有掌握了组合调压的方法及各种调压效果，才能合理运用各种调压措施进行调压，并达到最佳效果，减少系统无功功率的流动，减低损耗，保证供给用户合格的电能。
参考文献：
[1]陈衍，电力系统稳态分析;水利电力出版社，1995年11月。
[2]江北、刘敏等.地区电网降低电能损耗的主要措施分析;电网技术第4期，《电网技术>杂志社..2001。
[3]黄龙奇，关于当前电网建设与发展的一点看法;电网技术第8期，《电网技术>杂志社..2001。
（作者单位：国网山西省电力公司长治供电公司）
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