改进九域图法的变电站电压无功控制【字数：11260】
随着变电站自动化技术的成长，变电站电压无功控制技术大量投入到了研究和实际应用中。虽然相关技术在实际应用中还存在许多问题。目前实现对电压和无功的全面控制，最常见的方法还是调节分接头和投切并联电容器组。但由于当前控制策略还不够完善，在控制的过程中经常会出现受控设备动作次数过多、电压和无功控制不合理等问题，本文对其中的一些问题进行了仔细的探讨和分析，最后找到了新的控制策略并成功解决了这些问题。本文以变电站电压无功控制的原理为基础，介绍了当下电压无功控制技术的发展现状。九区图法是一种常用的变电站电压无功控制策略，本文首先介绍了九区图控制策略的基本原理，然后分析了传统九区图控制策略的缺陷，如某些区域的控制策略不能使电压和无功同时满足要求，设备动作次数过高，影响设备寿命，并制定变电站电压无功控制新策略来解决上述问题。本文以九域图相关原理为基础，对九域图的电压无功边界进行了重新规定，划分出了更为详细的十七区图，然后对其各个区域制定了新的控制策略，最后基于算例，对重新制定的控制策略通过MATLAB仿真实验进行仿真，验证了策略的正确性和可行性。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 研究及发展现状 1
1.3 变电站电压无功控制的基本原理 2
1.3.1 VQC的基本原理 2
1.3.2 VQC的控制目标 3
1.4 本文主要工作 4
第二章 基于九区图的变电站电压无功控制策略 6
2.1 九区图控制策略 6
2.2 九区图的基本控制原理 6
2.3 九区图存在的问题 7
第三章 改进的区域图控制策略 9
3.1 增加两个防振荡小区的控制策略 9
3.2 十三区图控制策略 11
3.3 十七区图法控制策略 12
第四章 基于十七区图的变电站电压无功控制及仿真 16
4.1 变电站电压无功控制的整定计算原理 16
4.2 十七区图电压无功边界的确定 18
4.3 仿真结果与分析 19
第五章 结论与展望 24
5.1 研究工作总结 24
5.2 工作展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
望 24
参考文献 26
致谢 27
绪论
课题背景及意义
伴随着时代的进步，经济与科技的快速发展，我国国民对电能质量也越来越看重了。在电力系统中，电压质量是一项极其重要的指标。电压的质量影响着千家万户，关系到社会的正常运行。电压质量如果不合格可能会影响到公司的生产效率，减少用电设备的使用寿命。在一些经济发展不平衡的地区，常常会因为线路老化而导致用户电压质量特别差。而在一些工厂密集的工业园区里也经常因为长时间用电量过大导致线路过负荷增加网损，严重时还会造成大面积停电。所以保证电压质量合格，是维持电力系统稳定的重要条件，提高了电压质量，不仅能够减少网损，节约电能，还能改善人民的生活水平。
要保证电压的质量首先要对电力系统进行无功优化。无功不足或者无功过剩都会导致电压质量变低。所以我们要合理的对无功设备进行投切，提高用电设备的无功利用率。对电力系统进行无功优化不仅能够提高电压质量还能达到减少网损，节约电能的效果。
随着电网结构的日趋复杂，电压的等级也在不断地升高，因此，必须增强电网自身的调控能力。但从当下的情况来看，仅仅依靠发电机的自动电压无功调节是远远不够的，而这时电力系统中的各级变电站就体现出了对提高电网电压质量的重要价值。
对变电站的电压无功控制进行研究，一方面可以提高电压质量和保证无功平衡，为广大用户提供比较优质的电能；另一方面还可以优化电力企业产能，提高能源的利用率，从而减少污染物排放，实现资源利用的可持续发展；另外对在电力行业中推广自动化技术也起到积极作用，具有很高的研究价值及现实意义。
因此，本文选择了变电站电压无功控制策略作为研究方向。
研究及发展现状
改革开放以来，由于我国电网建设太偏重于发电建设而忽略了电网建设，导致了电网中留存大量的过剩无功，既降低了电能效率，又降低了电能质量。在地区电网电压无功控制方面存在着电网过度依赖人工经验判断进行调节而出现的电压调整不及时、电容器投切与分接头位置不够合理等问题。
清华大学在1984年成功研发出国内首套VQC设备。目前电力系统中普遍使用的VQC设备都是使用九区图及其改进图控制策略进行单厂站的自动控制。单厂站的自动控制只能对某一变电站进行电压无功的控制，无法保证全网的无功电压最优。
我国于2001年中国第7届电网调度会议上提出了“将电压自动控制技术作为现代电网调度重点发展技术”的议题。经过十多年的发展，我国在传统的厂站端电压无功控制系统基础上，逐步投入运行一些主站集中式AVC系统，实现对整个地区电网的电压无功综合控制。
AVC系统通过SCADA系统电网各节点遥测和遥信实时数据进行统一监测，并进行在线分析和计算，将遥调和遥控的数据发给相应的设备，从电网调度的整体角度对电压和无功功率进行控制[1]。目前，AVC系统已经在国内的一些地区得到了大规模应用，正在向全国推广。
国外在电压无功控制方面的研究比较早，1968 年日本 Kyushu 电力公司首先在自动发电控制系统的基础上增加了系统电压自动控制功能，这是首次从全局的角度对电压和无功功率控制进行考虑[2]。目前电压无功控制在国外主要有两级控制模式和三级控制模式两种主流控制模式。
两级控制模式中，调度中心运行在能量管理系统（EMS）的最高层上，通过在线进行实时的最优潮流计算，将计算的结果直接控制到各厂站，从而实现电压无功的全局最优控制。两级控制模式符合大多电网调度的实际要求，但是由于它对各环节的运行要求很高，通常难以保证运行的稳定性。因此，大多数电力调度都使用三级电压控制模式。三级电压控制模式最早于20世纪70年代由法国的 EDF 电力公司开发出来，经过30多年的不断改进，已经成为目前最先进的电压无功控制系统[3]。该系统包含三个电压控制级别，相邻两级电压相互配合通知。各级控制的响应时间经过严格规定，不仅避免了各级作用之间存在干扰，而且还可以完成对多目标的控制，从而减少了控制系统对软件的依赖，极大地提高了控制的可靠性。
变电站电压无功控制的基本原理
1.3.1 VQC的基本原理
VQC的控制目的是为了使变电站的电压和无功满足控制要求。如果要达到这两个要求，在110kv的变电站中，通常采用以下两种手段来调节：第一种方法是采用改变主变分接头档位来对实现调节。第二种方法通常是合理地投切装设在变电站低压侧母线上的电容器组来改变[4]，从而通过减小变电站无功负荷来减小电压损耗和功率损耗。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 研究及发展现状 1
1.3 变电站电压无功控制的基本原理 2
1.3.1 VQC的基本原理 2
1.3.2 VQC的控制目标 3
1.4 本文主要工作 4
第二章 基于九区图的变电站电压无功控制策略 6
2.1 九区图控制策略 6
2.2 九区图的基本控制原理 6
2.3 九区图存在的问题 7
第三章 改进的区域图控制策略 9
3.1 增加两个防振荡小区的控制策略 9
3.2 十三区图控制策略 11
3.3 十七区图法控制策略 12
第四章 基于十七区图的变电站电压无功控制及仿真 16
4.1 变电站电压无功控制的整定计算原理 16
4.2 十七区图电压无功边界的确定 18
4.3 仿真结果与分析 19
第五章 结论与展望 24
5.1 研究工作总结 24
5.2 工作展 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
望 24
参考文献 26
致谢 27
绪论
课题背景及意义
伴随着时代的进步，经济与科技的快速发展，我国国民对电能质量也越来越看重了。在电力系统中，电压质量是一项极其重要的指标。电压的质量影响着千家万户，关系到社会的正常运行。电压质量如果不合格可能会影响到公司的生产效率，减少用电设备的使用寿命。在一些经济发展不平衡的地区，常常会因为线路老化而导致用户电压质量特别差。而在一些工厂密集的工业园区里也经常因为长时间用电量过大导致线路过负荷增加网损，严重时还会造成大面积停电。所以保证电压质量合格，是维持电力系统稳定的重要条件，提高了电压质量，不仅能够减少网损，节约电能，还能改善人民的生活水平。
要保证电压的质量首先要对电力系统进行无功优化。无功不足或者无功过剩都会导致电压质量变低。所以我们要合理的对无功设备进行投切，提高用电设备的无功利用率。对电力系统进行无功优化不仅能够提高电压质量还能达到减少网损，节约电能的效果。
随着电网结构的日趋复杂，电压的等级也在不断地升高，因此，必须增强电网自身的调控能力。但从当下的情况来看，仅仅依靠发电机的自动电压无功调节是远远不够的，而这时电力系统中的各级变电站就体现出了对提高电网电压质量的重要价值。
对变电站的电压无功控制进行研究，一方面可以提高电压质量和保证无功平衡，为广大用户提供比较优质的电能；另一方面还可以优化电力企业产能，提高能源的利用率，从而减少污染物排放，实现资源利用的可持续发展；另外对在电力行业中推广自动化技术也起到积极作用，具有很高的研究价值及现实意义。
因此，本文选择了变电站电压无功控制策略作为研究方向。
研究及发展现状
改革开放以来，由于我国电网建设太偏重于发电建设而忽略了电网建设，导致了电网中留存大量的过剩无功，既降低了电能效率，又降低了电能质量。在地区电网电压无功控制方面存在着电网过度依赖人工经验判断进行调节而出现的电压调整不及时、电容器投切与分接头位置不够合理等问题。
清华大学在1984年成功研发出国内首套VQC设备。目前电力系统中普遍使用的VQC设备都是使用九区图及其改进图控制策略进行单厂站的自动控制。单厂站的自动控制只能对某一变电站进行电压无功的控制，无法保证全网的无功电压最优。
我国于2001年中国第7届电网调度会议上提出了“将电压自动控制技术作为现代电网调度重点发展技术”的议题。经过十多年的发展，我国在传统的厂站端电压无功控制系统基础上，逐步投入运行一些主站集中式AVC系统，实现对整个地区电网的电压无功综合控制。
AVC系统通过SCADA系统电网各节点遥测和遥信实时数据进行统一监测，并进行在线分析和计算，将遥调和遥控的数据发给相应的设备，从电网调度的整体角度对电压和无功功率进行控制[1]。目前，AVC系统已经在国内的一些地区得到了大规模应用，正在向全国推广。
国外在电压无功控制方面的研究比较早，1968 年日本 Kyushu 电力公司首先在自动发电控制系统的基础上增加了系统电压自动控制功能，这是首次从全局的角度对电压和无功功率控制进行考虑[2]。目前电压无功控制在国外主要有两级控制模式和三级控制模式两种主流控制模式。
两级控制模式中，调度中心运行在能量管理系统（EMS）的最高层上，通过在线进行实时的最优潮流计算，将计算的结果直接控制到各厂站，从而实现电压无功的全局最优控制。两级控制模式符合大多电网调度的实际要求，但是由于它对各环节的运行要求很高，通常难以保证运行的稳定性。因此，大多数电力调度都使用三级电压控制模式。三级电压控制模式最早于20世纪70年代由法国的 EDF 电力公司开发出来，经过30多年的不断改进，已经成为目前最先进的电压无功控制系统[3]。该系统包含三个电压控制级别，相邻两级电压相互配合通知。各级控制的响应时间经过严格规定，不仅避免了各级作用之间存在干扰，而且还可以完成对多目标的控制，从而减少了控制系统对软件的依赖，极大地提高了控制的可靠性。
变电站电压无功控制的基本原理
1.3.1 VQC的基本原理
VQC的控制目的是为了使变电站的电压和无功满足控制要求。如果要达到这两个要求，在110kv的变电站中，通常采用以下两种手段来调节：第一种方法是采用改变主变分接头档位来对实现调节。第二种方法通常是合理地投切装设在变电站低压侧母线上的电容器组来改变[4]，从而通过减小变电站无功负荷来减小电压损耗和功率损耗。
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