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摘 要:负荷特性是影响电压稳定性的最直接因素。本文基于负荷特性和电压稳定的定义,论述了电压失稳的机理,从动态负荷特性和静态负荷特性两个方面对负荷特性对电压稳定性的影响进行分析,并提出提升电压稳定性的几点建议。以为电压稳定性的实践保障提供借鉴。
关键词:负荷特性 电压稳定性 影响 分析
中图分类号:TM71 文献标识码:A 近年来,由于经济建设速度的加快,对于电力需求的不断发展,所以也迎来了高电压,大电网和大机组的时代,而在这样的高电压情况下,依然会出现电压不稳定的事故,而且越来越多,呈现上升趋势。引起电压不稳定的原因很多,最为主要的就是负荷特性问题,负荷特性是电压不稳定最为直接的因素,而且一定程度还会引起电压崩溃和电压失稳的情况发生,因此,分析负荷特性对电压稳定性的影响,来防止电压崩溃,就成为当前摆在电力系统面前的重要课题。
1 负荷特性和电压稳定的定义
1.1 负荷特性的定义
负荷特性的含义就是负荷率随着系统频率发生变化所产生的一定规律性,或是因为负荷端电压变化所发生的一定规律,这两种情况所引起的规律成为负荷特性。所以一般特性有分别,首先是频率特性,其次是电压特性,将这两者再往下区分,就可以分为动态特性和静态特性。
1.2 电压稳定的定义
电压稳定的含义主要遵循我国2001年出版的《电力系统安全稳定导则》中的定义:电力系统在受到大或小的扰动后,能够恢复或保持在系统容许电压范围内,而不发生电压崩溃的能力。
2 電压失稳机理
依据电压失稳的发生时间,可将电压稳定分成长期电压稳定和短期电压稳定两种。其中,长期电压稳定的典型时域范围为2～3分钟,造成电压崩溃情况主要是由恒温控制负荷、发电机最大励磁限制和带负荷自动调节分接头变压器等的动态特性共同作用的。短期电压稳定的时域在10秒分为内,造成电压崩溃情况主要是由直流输电转换器、电子控制负荷、感应电动机等具有快速调节特性的负荷成分共同作用的。
众所周知,备自投的逻辑与运行方式密切相关,因此有必要掌握变电站的运行方式,才能分析得到备自投的配置及其逻辑。
对于110kV侧,主要的运行方式为:
(1)进线1带1#、2#主变,进线2带3#主变,开关A、B、D闭合,开关C断开,低压侧b、e开关热备用
(2)由于进线1、2具有同等地位,进线1仅带主变1的情况方式1相似。故与方式1比较,仅改动为B断开,C闭合。
(3)2#主变热备用,即B、C、c、d断开,其他开关闭合。
可以看出方式(1)、方式(2)具有相似性质,为避免重复,实际上仅需分析方式(1)方式(3)情况下各备自投的逻辑。而BZT1/BZT2、BZT3/BZT4也具有对称的性质,故仅分析BZT1、BZT3的逻辑即可,其他可以类推。
备自投的逻辑与运行方式密切相关,进而分析得到备自投的配置及其逻辑。在分析中,首先应当指出,110kV进线侧的处理与双进线桥接方式的处理相同,这是因为对于双进线的运行方式,无论是进线备自投,还是主变备自投,其唯一可操作的方式即为将故障线路与主变先做隔离,并在隔离的基础上连接(投入)备用线路及主变,只有这样方能保证电源的有效提供——进线备自投,以及负载的有效提供——主变备自投。而对于10kV侧,其唯一目的便是保障每段母线都有主变提供电能,而备自投的目标便是为其提供通路。
而对于均分负荷站,其特点要求其对负荷的分配不能过于随意,而是由一台主变带两段负荷,这一方面看是限制了备自投动作的方式,从另一方面看却是简化了备自投的逻辑。
3 负荷特性对电压稳定性的影响
近年来,人们对于电压稳定性的研究日渐深入,负荷对电压稳定的重要性进一步明确。负荷功率平衡逐渐失去并恶化的过程就是电压失稳的过程,其所导致系统的崩溃就是电力系统中这种失稳的传播。
3.1 动态负荷特性的影响分析
在电压降低时,恒阻抗负荷会随之下降,利于形成稳定电压。因此,若为恒阻抗静态负荷特性,当低于期望值时,系统的电压水平和功率将保持稳定;因负荷母线在电压降低时,会造成持续的电压下降,甚至造成电压崩溃现象的发生。故恒功率负荷特性在降低端电压时,会增大负荷电流,导致输电线路电压的增加,端电压进一步降低;若系统负荷为纯感应点击,其运转停止的极限转矩同PV(感应点击同阻抗负荷组合时的功率极限)曲线临界点相一致。当在PV曲线尚不运行时,会带来系统的稳定,当PV曲线下部开始运行,则感应的电机会停止运转,带来的结果就是系统吸收大量的无功功率,这样的情况会导致电压崩溃而影响到电压的稳定性,还有一类情况就是因为负荷和输电线的组合形成确定电音,那么一旦变压器开始来进行负荷供电,那么调节端将会使负荷电压提升到有可能的极限,这样会增加线路的务工损耗而导致电压形成非常的不稳定。反之,会降低超高压电压的水平,在电压崩溃条件下,这一点可能导致电压稳定性的降低。
3.2 静态负荷特性的影响分析
静态负荷特性指的是进入稳态电压时电压同负荷功率的关系。实际系统中,逐渐增加达到负荷极限后,如若持续增加,系统电压便会失去平衡点。运用静态电压稳定分析法来对静态负荷进行分析,着手于静态观点来对电压崩溃机理作出解释。反映系统运行点同极限点距离的指标有很多,其中功率极限最为直观。存在较高负荷时,以改变负荷的方式来对功率进行控制并不稳定,即减小负荷阻抗,功率亦随之减小,而典雅是否会降低,是否会失稳则完全由负荷特性来决定。
4 提高系统电压稳定性的建议
基于负荷组成的复杂组成的复杂性,电力系统电压稳定性的提升应从以下方面着手:强化系统网架结构建设,合理选择静止公务系统、并联电容器及同步调相机,来保障无功补偿的效率。增加快速响应无功备用的容量,来促进电压稳定性的提高;实际应用中,应用的变压器可考虑加上负荷调节分接头,低压减载无疑成为对电压稳定性问题加以解决的重要后备手段;开发功能强大的电压安全监控软件,来促进系统安全运行水平的大程度提高,防患于未然;确保负荷模型同实际情况相符,以完善的事故预案来提升系统电压的稳定性。
5 结语
负荷特性在电压稳定性问题上扮演者重要角色,借鉴上述内容,结合系统运行实际,来进一步提升电压稳定性。以在保障电力系统良性运行的同时,促进我国电力行业的长足稳定发展。
参考文献
[1] 郭琼,姚晓宁.浅析电力系统负荷对电压稳定性的影响[J].电力系统及其自动化学报,2004,16(3):61～65.
[2] 马幼捷,龚娟,周雪松,侯明.系统负荷特性与电压稳定的关系[J].天津理工大学学报,2008,24(5):1～4.
[3] 林舜江,李欣然,刘杨华.电力系统电压稳定性及负荷对其影响研究现状[J].电力系统及其自动化学报,2008,20(1):66～74.文章编号:1674-098x(2012)04(a)-0083-01
关键词:负荷特性 电压稳定性 影响 分析
中图分类号:TM71 文献标识码:A 近年来,由于经济建设速度的加快,对于电力需求的不断发展,所以也迎来了高电压,大电网和大机组的时代,而在这样的高电压情况下,依然会出现电压不稳定的事故,而且越来越多,呈现上升趋势。引起电压不稳定的原因很多,最为主要的就是负荷特性问题,负荷特性是电压不稳定最为直接的因素,而且一定程度还会引起电压崩溃和电压失稳的情况发生,因此,分析负荷特性对电压稳定性的影响,来防止电压崩溃,就成为当前摆在电力系统面前的重要课题。
1 负荷特性和电压稳定的定义
1.1 负荷特性的定义
负荷特性的含义就是负荷率随着系统频率发生变化所产生的一定规律性,或是因为负荷端电压变化所发生的一定规律,这两种情况所引起的规律成为负荷特性。所以一般特性有分别,首先是频率特性,其次是电压特性,将这两者再往下区分,就可以分为动态特性和静态特性。
1.2 电压稳定的定义
电压稳定的含义主要遵循我国2001年出版的《电力系统安全稳定导则》中的定义:电力系统在受到大或小的扰动后,能够恢复或保持在系统容许电压范围内,而不发生电压崩溃的能力。
2 電压失稳机理
依据电压失稳的发生时间,可将电压稳定分成长期电压稳定和短期电压稳定两种。其中,长期电压稳定的典型时域范围为2～3分钟,造成电压崩溃情况主要是由恒温控制负荷、发电机最大励磁限制和带负荷自动调节分接头变压器等的动态特性共同作用的。短期电压稳定的时域在10秒分为内,造成电压崩溃情况主要是由直流输电转换器、电子控制负荷、感应电动机等具有快速调节特性的负荷成分共同作用的。
众所周知,备自投的逻辑与运行方式密切相关,因此有必要掌握变电站的运行方式,才能分析得到备自投的配置及其逻辑。
对于110kV侧,主要的运行方式为:
(1)进线1带1#、2#主变,进线2带3#主变,开关A、B、D闭合,开关C断开,低压侧b、e开关热备用
(2)由于进线1、2具有同等地位,进线1仅带主变1的情况方式1相似。故与方式1比较,仅改动为B断开,C闭合。
(3)2#主变热备用,即B、C、c、d断开,其他开关闭合。
可以看出方式(1)、方式(2)具有相似性质,为避免重复,实际上仅需分析方式(1)方式(3)情况下各备自投的逻辑。而BZT1/BZT2、BZT3/BZT4也具有对称的性质,故仅分析BZT1、BZT3的逻辑即可,其他可以类推。
备自投的逻辑与运行方式密切相关,进而分析得到备自投的配置及其逻辑。在分析中,首先应当指出,110kV进线侧的处理与双进线桥接方式的处理相同,这是因为对于双进线的运行方式,无论是进线备自投,还是主变备自投,其唯一可操作的方式即为将故障线路与主变先做隔离,并在隔离的基础上连接(投入)备用线路及主变,只有这样方能保证电源的有效提供——进线备自投,以及负载的有效提供——主变备自投。而对于10kV侧,其唯一目的便是保障每段母线都有主变提供电能,而备自投的目标便是为其提供通路。
而对于均分负荷站,其特点要求其对负荷的分配不能过于随意,而是由一台主变带两段负荷,这一方面看是限制了备自投动作的方式,从另一方面看却是简化了备自投的逻辑。
3 负荷特性对电压稳定性的影响
近年来,人们对于电压稳定性的研究日渐深入,负荷对电压稳定的重要性进一步明确。负荷功率平衡逐渐失去并恶化的过程就是电压失稳的过程,其所导致系统的崩溃就是电力系统中这种失稳的传播。
3.1 动态负荷特性的影响分析
在电压降低时,恒阻抗负荷会随之下降,利于形成稳定电压。因此,若为恒阻抗静态负荷特性,当低于期望值时,系统的电压水平和功率将保持稳定;因负荷母线在电压降低时,会造成持续的电压下降,甚至造成电压崩溃现象的发生。故恒功率负荷特性在降低端电压时,会增大负荷电流,导致输电线路电压的增加,端电压进一步降低;若系统负荷为纯感应点击,其运转停止的极限转矩同PV(感应点击同阻抗负荷组合时的功率极限)曲线临界点相一致。当在PV曲线尚不运行时,会带来系统的稳定,当PV曲线下部开始运行,则感应的电机会停止运转,带来的结果就是系统吸收大量的无功功率,这样的情况会导致电压崩溃而影响到电压的稳定性,还有一类情况就是因为负荷和输电线的组合形成确定电音,那么一旦变压器开始来进行负荷供电,那么调节端将会使负荷电压提升到有可能的极限,这样会增加线路的务工损耗而导致电压形成非常的不稳定。反之,会降低超高压电压的水平,在电压崩溃条件下,这一点可能导致电压稳定性的降低。
3.2 静态负荷特性的影响分析
静态负荷特性指的是进入稳态电压时电压同负荷功率的关系。实际系统中,逐渐增加达到负荷极限后,如若持续增加,系统电压便会失去平衡点。运用静态电压稳定分析法来对静态负荷进行分析,着手于静态观点来对电压崩溃机理作出解释。反映系统运行点同极限点距离的指标有很多,其中功率极限最为直观。存在较高负荷时,以改变负荷的方式来对功率进行控制并不稳定,即减小负荷阻抗,功率亦随之减小,而典雅是否会降低,是否会失稳则完全由负荷特性来决定。
4 提高系统电压稳定性的建议
基于负荷组成的复杂组成的复杂性,电力系统电压稳定性的提升应从以下方面着手:强化系统网架结构建设,合理选择静止公务系统、并联电容器及同步调相机,来保障无功补偿的效率。增加快速响应无功备用的容量,来促进电压稳定性的提高;实际应用中,应用的变压器可考虑加上负荷调节分接头,低压减载无疑成为对电压稳定性问题加以解决的重要后备手段;开发功能强大的电压安全监控软件,来促进系统安全运行水平的大程度提高,防患于未然;确保负荷模型同实际情况相符,以完善的事故预案来提升系统电压的稳定性。
5 结语
负荷特性在电压稳定性问题上扮演者重要角色,借鉴上述内容,结合系统运行实际,来进一步提升电压稳定性。以在保障电力系统良性运行的同时,促进我国电力行业的长足稳定发展。
参考文献
[1] 郭琼,姚晓宁.浅析电力系统负荷对电压稳定性的影响[J].电力系统及其自动化学报,2004,16(3):61～65.
[2] 马幼捷,龚娟,周雪松,侯明.系统负荷特性与电压稳定的关系[J].天津理工大学学报,2008,24(5):1～4.
[3] 林舜江,李欣然,刘杨华.电力系统电压稳定性及负荷对其影响研究现状[J].电力系统及其自动化学报,2008,20(1):66～74.文章编号:1674-098x(2012)04(a)-0083-01