電力系統的經濟調度與電壓調整

陳建華

【摘 ?要】在電力走向市場，競爭日益激烈的今天，如何提高服務質量、如何供給用戶優質的電能成為供電企業的主要任務，優質的電能包括電壓質量、頻率質量、波形質量，但對中小型供電企業來說，主要是保證電壓質量，因此研究提高系統電壓質量的技術措施就顯的十分重要，本文中較詳細的對系統經濟調度與電壓調整的相互關系進行了論述，對系統多種調壓措施及無功補償的方法進行了闡述，其中詳細分析了多種調壓措施的組合—組合調壓的方法以及組合調壓對系統產生的綜合效果，這些措施對提高調度員的經濟調度能力有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】電力系統;經濟調度;電壓調整

1.引言

隨著電力工業的迅速發展，我國電力體制改革勢在必行，改革的總體目標是建立全國統一、競爭開放、規范有序的電力市場，西電東送、南北互供形勢的發展，“十五”末將基本形成全國聯網，全國聯網的形成，為電網的經濟調度開拓了更廣泛的空間，在保證給用戶提供可靠、優質、合格電能的同時，降低系統網損，增加效益。

電能質量包括電壓質量、頻率質量和波形質量三個方面，為保證這些質量指標，系統中必須有充足的有功功率、無功功率，并有足夠的備用容量，合理調度，充分發揮系統現有發變電設備的能力，提高系統的自動化程度等。

電力系統的經濟調度內容很廣泛，包括合理安排主網運行方式、盡量實現無功就地平衡，減少無功潮流引起的變電設備損耗、利用峰谷電價政策提高負荷率，減少峰谷差、適當提高輸電線路的供電電壓、及時投退配電變壓器，減少空載損耗等，下面主要就系統的無功功率和電壓調整方面進行論述，電壓調整是一項復雜而繁瑣的工作，現在系統中較先進的調壓設備及調壓措施很多，只有掌握了這些調壓設備及調壓措施的方法及其調壓的綜合效果，合理運用一種或多種調壓措施，才能保證系統的電壓質量。

調整電壓首先要熟悉系統中無功功率的潮流分布，因為調整電壓也是改變系統無功功率潮流的分布情況，因此，首先討論系統的無功功率。電力系統的有功功率電源集中在各類發電廠中的發電機，而無功功率電源除發電機外，還有電容器、調相機和靜止補償器等，分散在各變電站及各類用戶中，系統中的無功功率損耗遠大于有功功率損耗，因此，系統中各點的電壓水平不同，而且電壓調整可分散進行，調壓手段也多種多樣。

2.電力系統中無功功率平衡

3.電力系統的電壓調整

電力系統的電壓和頻率一樣也需要經常調整，由于電壓偏移過大時，會影響工農業生產產品的質量和產量，損壞設備，甚至引起系統性的的“電壓崩潰”，造成大面積停電。

3.1電壓波動和電壓管理

習慣上所謂的電壓調整僅針對周期長、波及面大，主要由生產、生活和氣象變化引起的負荷和電壓變動，但實踐證明，沖擊性或間隙性負荷引起的電壓波動的波及面雖不如前者大，對系統的影響也不容忽視，這類設備有往復式泵、電弧爐、卷揚機、通風設備等，在這類負荷中，以電弧爐最受人注意，因其負荷電流大，可達 A。

限制這類負荷變動所引起電壓波動的措施有：由大容量變電所以專用母線或專用線路單獨向這類負荷供電;在發生電壓波動的地點和電源之間設置串聯電容器;在這類負荷附近設置調相機，并在其供電線路上串聯電抗器，這些措施中，串聯電抗器是抵償線路等的感抗，從而限制電壓波動的幅度，調相機的作用是供給波動負荷以波動的無功功率，與之配和使用的電抗器是起維持母線電壓的作用。

但由于電力系統結構復雜、各種性質電力負荷較多的特點，如對每個用電設備電壓都進行監視和調整，不僅沒有可能，而且沒有必要，電力系統電壓的監視和調整可通過對中樞點電壓的監視和調整來實現。因此，通過編制中樞點電壓的變化曲線，并嚴格控制達到負荷點的電壓合格。

3.2調壓措施

3.2.1改變發電機端電壓調壓

這是一種不需耗費投資而且最直接的調壓手段，在各種調壓措施中，首先應考慮此種調壓方式，現代的同步發電機可在額定電壓的95%-105%范圍內保持以額定功率運行。

3.2.2改變變壓器變比調壓

現在系統中均采用有載調壓變壓器，如系統中無功功率比較充裕時，此種調壓方法可有效而靈活地調節中低壓側的電壓，但系統電壓低是因為無功功率缺乏，它不但不能改變系統電壓，會更加惡化。

3.2.3利用補償設備調壓

串聯電容器補償，在調壓方面的作用很簡單，就是通過串聯電容器發出的無供補償線路上的感抗，調壓方法單純并不多見。

并聯補償設備包括并聯電容器、并聯調相機、并聯靜止補償器等，作用都是在重負荷時發出感性無功功率，補償負荷所需，以減少由于輸送這些感性無功功率在線路上產生的電壓降落，提高負荷端電壓，具體的調節方式則因不同的補償設備而不同。

并聯電抗器，它不能調節，只能分組投切以改變其供給系統的感性無功功率，是一種跳躍式的調壓方式。

調相機的調節方式是利用改變其勵磁電流 ?來改變其供給或吸收系統的感性無功功率從而達到調壓的作用。但端電壓為定值時，這無功功率與勵磁電流之間基本為線性關系，是一種平滑的調壓方式。

靜止補償器中，飽和電抗器不可控，主要作用是限制電壓波動;晶閘管控制電抗器型的調節方式是借改變晶閘管的觸發角來改變電抗器吸收的無功功率，從而改變補償器供給或吸收的感性無功功率。

4.設備補償容量的選擇

5.組合調壓

5.1幾種調壓措施的組合

既然不同的調壓措施各有優缺點，自然會提出將他們組合起來以取長補短，就需分析負荷變化和各類調壓措施同時調整時的綜合效果。分析這種綜合調整效果時，可將有關變量分為三類：

一類是以各類調壓措施的調整量（包括各發電機電壓、各變壓器變比、各并聯補償設備容量的調整量）為控制變量，因為正是這些調壓措施的調整控制著系統的電壓。

二類是以負荷的變化量（包括各有功、無功功率負荷的變化量）為擾動變量，因為正常運行時，主要影響系統電壓的正是這些不斷變化的負荷。

三類是以節點電壓和支路無功功率的因變量（包括各中樞點電壓和各主干線無功功率的因變量）為轉態變量。由于電壓的波動總伴隨著無功功率潮流的變動，無功功率潮流的變動又影響著有功功率網損，而降低網損是供電部門一項主要指標，因此將支路無功功率的因變量也列入狀態變量。它們的階數分別對應于需控制電壓的中樞點數、需控制無功功率的主干線數;可發揮控制作用的發電機、變壓器、并聯補償設備數;變動著的有功、無供功率負荷數。

顯然，如這些控制變量和擾動變量都不很大，式中的所有偏導數都可看作是定值，則由上式可直接得出在有各負荷的變化，又有各調壓措施的調整作用時，各中樞點電壓和各主干線無功功率的變動，這就是分析組合調壓的基本方法。

5.2組合調壓的分析

說明這種調壓組合可使調相機增發的無功功率全部向三繞組變壓器高壓側輸送，但不改變中壓側的電壓水平。

6.結論

在一個復雜的電力系統中，具有很多的調壓措施，只有掌握了組合調壓的方法及各種調壓效果，才能合理運用各種調壓措施進行調壓，并達到最佳效果，減少系統無功功率的流動，減低損耗，保證供給用戶合格的電能。

參考文獻：

[1]陳衍，電力系統穩態分析;水利電力出版社，1995年11月。

[2]江北、劉敏等.地區電網降低電能損耗的主要措施分析;電網技術第4期，《電網技術>雜志社..2001。

[3]黃龍奇，關于當前電網建設與發展的一點看法;電網技術第8期，《電網技術>雜志社..2001。

（作者單位：國網山西省電力公司長治供電公司）