变电站电压无功综合控制系统的设计

摘要

现代电力系统的规模越来越大，无功的平衡和电压的稳定非常重要。所以，现代电力系统中的无功功率与电压控制是一个非常重要的问题，需要很好地解决。 本文首先对现代电力系统的电压无功控制现状进行了分析，当前我国采取的主要办法是分地区分电压级别的就地控制。有效而合理地控制电力系统的无功与电压以实现无功的分层、分区就地平衡，可以最大限度地减少无功功率在电网中的流动，降低电网的无功损耗，提高电网运行的经济效益。 目前，电力系统中采用的无功和电压调整手段主要有：(1) 同步发电机；(2) 串联补偿电容器；(3) 并联补偿电容器；(4) 同步调相机；(5) 静止补偿器；(6) 有载调压变压器。在这几种无功和电压调整手段中，同步发电机仅应用于发电厂，串联补偿电容器只能用于输电线路，而变电站可采用的只有后四种，本设计选择(3) 和(6) 两种手段结合起来实现电压无功控制。 经过对控制策略的分析比对，传统九区图控制策略在某些区域会产生电压无功调节频繁操作的问题，改进九区图(17区图)控制策略使得电压无功调节变得繁琐，五区图控制策略理念比较先进，但有待实践检验。在工程应用上，传统九区域控制策略应用较为成熟，但对其改进后的模糊边界控制策略，解决了部分区域调节振荡问题，它能在电压合格、无功基本平衡时，使有载调压变压器的分接开关的调节次数降至最少，从而大大提高变压器有载分接开关的使用寿命，线损可降低20％左右。所以，本设计采用了九区域电压无功模糊边界控制策略。 变电站电压无功综合控制装置的性能应满足在变电站内长期稳定运行需要，其性能应符合有关国家标准和行业标准的要求，本设计可控制2台双圈或三圈变压器工作在并列或解列运行方式下实现电压无功的综合控制，使电压和功率因数保持在正常范围内。 以并联补偿电容器和有载调压变压器作为控制手段，以九区域电压无功模糊边界判据作为控制策略，采用单片机为核心控制器，设计了控制系统的主电路、控制装置，并编制了单片机的控制流程框图。为了更好地与电力系统其他装置通信、便于操作、优化控制效果，引入了上位机和VQC软件，使人机界面更加友好。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章 绪论

1.1课题的提出

1.2电力系统的无功功率平衡和电压调整

1.2.1无功功率平衡和电压水平的关系

1.2.2电压调整的基本概念

1.3变电站电压无功综合控制系统的设计任务及目标

1.3.1设计任务(本文任务)

1.3.2设计目标

第二章 变电站电压无功控制的现状、研究意义及控制目标

2.1变电站电压无功控制的现状

2.2电压无功综合控制的意义和目标

2.2.1电压无功综合控制的意义

2.2.2电压无功综合控制的目标

2.3电压无功控制的原理

2.4电压无功综合控制的实现方法

第三章 变电站电压无功控制策略的比较与选择

3.1传统九区域控制策略

3.2改进九区域控制策略(17区图)

3.3五区图控制策略

3.4模糊边界九区图控制策略

小结

第四章 变电站电压无功综合控制系统的软、硬件设计

4.1控制系统主电路的设计

4.1.1电容器选型、电容量的计算及分组

4.1.2投切方式及开关选择

4.1.3串联电抗器的选定

4.1.4放电线圈

4.1.5防雷保护

4.2电压无功综合控制装置的设计

4.2.1对装置的各项要求

4.2.2变电站运行状态划分及控制量的确定

4.3数据采集、处理与控制

4.3.1模拟量输入

4.3.2开关量输入

4.3.3控制信号输出

4.4电压无功综合控制的软件设计

4.4.1单片机控制的流程框图

4.4.2上位机与VQC软件的使用

第五章 结论

参考文献

致谢