变电站电压、无功综合控制的实现

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1、保定电力职业技术学院毕业设计（论文）课题名称变电站电压、无功综合控制的实现学生姓名孙旺院(系)、专业电气工程系指导教师李薇薇二○一○年十月目录目录2摘要3第1章绪论41.1变电站电压/无功控制研究的意义41.2变电站电压/无功控制策略的研究现状及存在的问题71.3实现目标及拟采用技术路线121.3.1电压无功的综合控制目标121.3.2课题研究拟采用的方法和手段121.4本课题的主要研究内容13第2章电压无功综合控制原理142.1无功平衡与电压水平142.2调节原理152.2.1有载变压器分接头位置的调节152.2.2并联电容器组补偿容量的调节162.2.3无

2、功补偿与电压变化关系的讨论172.3电压无功综合控制策略182.4小结21第3章硬件设计223.1总体设计方案223.2单片机选择223.3电压及电流测量电路253.4相角测量电路283.5遥测输入电路303.6遥控输出电路343.7通讯电路353.8显示电路383.9小结39第4章软件设计40结论60参考文献62致谢65摘要电压是衡量电能质量的主要指标之一，无功是影响电压质量的重要因素，因此对变电站实行电压无功综合控制对提高电能质量，降低网络损耗，保证系统安全、可靠和经济运行均有着十分重要的意义。本文介绍了变电站电压无功控制现状，阐述了电压与无功功率之间的关

3、系，并对变电站电压无功的自动调节原理进行了分析与研究。在对以往的控制策略进行论述的基础上，针对现行控制策略的不足进行了综合分析，提出了一种新的控制策略：将原有“九区状态图“的九个区增加为十三个区。按照“十三区状态图”原则来控制主变压器分接头开关的档位以及补偿电容器组开关的状态，以最少的动作次数使系统进入第0区运行，避免了主变压器分接头档位和无功补偿电容器组开关频繁动作和振荡，保证了变电站电压无功综合控制系统的稳定运行，使变电站的输出电压和无功功率两个主要供电指标保持在合格范围内。根据已制定的控制策略，本文从硬件和软件两方面进行研究工作。由单片机系统、信号测量单

4、元、输出控制单元、分接头位置与电容器投切状态反馈单元、显示和键盘输入单元及通讯单元六部分组成了外部硬件电路;软件方面则利用单片机进行A/D采样、数值计算、显示、输入/输出及通讯操作。从而根据电压和无功功率的值按照改进的控制策略实现变电站电压和无功的综合调节与控制。通过以上研究，最终较好的实现了变电站电压无功的综合控制。系统实际运行特性分析表明本文所设计十三区电压无功控制系统控制效果明显优于传统九区电压无功控制系统，损耗△P下降明显。此外文章在最后还提出了研究中仍存在的若干问题以及解决的设想，由此再进一步提出了未来值得研究的方向。关键词：变电站；电压补偿；无功补

5、偿；控制策略第1章绪论1.1变电站电压/无功控制研究的意义随着现代电力系统向大容量、超高压、长距离输电线路方向发展，当输电线路的传输功率低于其自然功率时，将出现无功过剩，导致线路产生持续的工频过电压，危害系统的安全、经济运行。另外，电网中的负荷波动也十分剧烈，这些都增加了电力系统电压在空间和时间上的分散性：在同一时间内，一些地方电压过高，一些地方电压过低；在同一区域内，有时电压很高，有时电压很低，这些都导致电力系统的电能质量下降。随着用户对供电质量和可靠性要求的提高，电压成为衡量电能质量的一个重要指标，使电压无功综合控制问题进一步引起了人们的广泛重视，保证用户

6、处的电压接近额定值，成为电力系统运行控制的一项基本任务，电压偏移过大不仅对用户的正常工作产生不利影响，还可能使网损增大，甚至危及系统运行的稳定性。电压发生偏移对电力系统电气设备、电力系统稳定和经济运行的影响如下：①当系统电压降低时，发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大，如果发电机在这之前的电流已达额定值，则电压降低后，将使其超过额定值，为了使发电机定子绕组不致过热，将不得不减少发电机所发功率，相似的也不得不减少变压器的负荷；②当系统电压降低时，占电力系统中负荷比重最大的异步电动机的转差率将增大，从而电动机各绕组中的电流将增大，导致温升增加，效率降低，寿命缩

7、短，而且某些电动机驱动的生产机械的机械转矩与转速的高次方成正比，转差增大、转速下降时，其功率将迅速减少，而发电厂厂用电动机组功率的减少又将反而影响锅炉、汽轮机的工作，影响发电厂所发功率，尤为严重的是，系统电压降低后，电动机的启动过程将大为增长，电动机可能因为在启动过程中因温度过高而烧毁；③系统电压过高将使所有电气设备绝缘受损，而且变压器、电动机等的铁芯要饱和，铁芯损耗增加，温升将增加，寿命将缩短；④对照明负荷，尤其是白炽灯，对电压的变化反应最为敏感，电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短，电压过低，亮度和发光效率又要大幅度下降；⑤对电网稳定、经济运行的危害。交流输电

8、存在同步运行稳定性问题，输电线的输送功