散控制模式分布式控制模式集中控制模式算法策略专家规则算法灵敏度算法其他常用算法本章小结第章地区电网主站系统应用方案系统功能和目标控制目标及原则主站系统设计主站功能规范实用化处理控制策略体系超前控制技术多种设备协调技术工程化关键技术地县体化控制系统建设模式地县体化基本原则本章小结第章辽阳电网电压无功自动控制系统华北电力大学专业硕士学位论文主站系统构成的控制界面和具体功能状态监视运行控制调压命令及事件历史统计及查询本章小结第章电网无功自动控制系统的应用及效果辽阳电网应用环境概述辽阳电网概况辽阳电力系统调度管理辽阳电力通信网概况辽阳电网调度自动化系统概况主站系统验收测试控制设置测试信号闭锁策略测试安全策略测试遥控接口测试告警查询测试系统在辽阳电网运行应用情况辽阳电网系统运行效果及经济效益本章小结第章结论与展望攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果致谢作者简介华北电力大学专业硕士学位论文第章绪论选题背景与研究意义辽阳地区电网位于辽宁电网中部，是连接辽宁南部电网辽宁西部电网和辽宁中部电网的枢纽，供电范围平方公里，供电人口万人。辽阳电网负荷夏季负荷大冬季负荷小。钢铁水泥采选矿铁合金等高耗能企业所占比重较大，负荷冲击性强，地区电力曲线峰谷倒置。辽阳地区电网过去直运用接在各个变电站母线上的并联电容器进行投切的这种较为落后的方式进行电压调整与控制。虽然这种方法在种程度上使电压合格率得到明显提高，但是不利于整个地区电网的电压无功控制，地区电网中同图九区图控制策略区系统状态为电压高功率因数低。策略是下调有载变压器分接开关的档位。区系统状态为电压高功率因数合格。策略是首先下调有载调压变压器分接开关，其次切除电容器。区系统状态为电压高功率因数高。策略是切除电容器。若有可切除的电容器，并且切除电容器后功率因数降低，则切除电容器，否则下调有载调压变压器的分接开关。区系统状态为电压合格功率因数低。策略是投入电容器。若有可投入的电容器，并投入电容器后功率因数提高，则投入电容器，否则下调有载调压变压器的分接开关。区系统状态为电压合格功率因数合格。这种情况是正常运行状态。区系统状态为电压合格功率因数高。策略是切除电容器。若有可切除的电容器，并且切除电容器后功率因数降低，则切除电容器，否则上调有载调压变压器的分接开关。区系统状态为电压低功率因数低。策略是投入电容器。若有可投入的电容器，并且投入电容器后功率因数提高，则切除电容器，否则上调有载调压变压器的分接开关。区系统状态为电压低功率因数合格。策略是首先上调有载调压变压器分接开关档位，其次投入电容器。区系统状态为电压低功率因数高。策略是上调有载变压器分接开关的档位。华北电力大学专业硕士学位论文由于九区图的分区控制策略是基于理想情况的电压无功功率控制，在实际控制中存在着些主要问题九区图的电压无功上下限值是随季节峰谷时段而变的，不易调整同时当些区域对有载调压变压器调节档位和投切电容器的控制都起作用时，难以区分哪类效果的好坏，因此九区图对于现场运行人员而言较难掌握。由于九区图各个区域控制策略都是依照实时电压和无功进行的，因此在电压越限无功不越限的情况下区或区，控制策略是调节有载调压分接开关，分级头。而实际各个变电站每天有功和无功负荷变化有定的规律性，若能够判断电压越限是由无功迅速变化引起的，则完全可以在电压和无功不越限时就直接提前投切电容器，从而减少分接开关的调节次数。实时系统电压有功和无功负荷变化具有随机性，九区图对电压波动的控制适应性差。对于变压器低压侧母线在多路用户负荷下要求逆调压时，九区图很难实现。九区图中调节有载调压变压器分接开关档位的策略对些区域可能会造成电压失稳。十七区图控制策略十七区图控制策略算法是在九区图控制算法基础上的种改进算法，该算法以电压优先为原则，即首先保证母线电压在合格范围内，同时尽量满足功率因数的要求。若电压和功率因数不能同时达到要求时，则以保证电压合格为主。如图所示，在具体的控制策略中，区区区区区区区区区的控制策略与九区图中的控制策略相同，其余区间控制策略如下下限上限上下图十七区图控制策略华北电力大学专业硕士学位论文区系统状态为电压正常但偏低功率因数越下限。策略是投入电容器。区系统状态为电压正常但偏高功率因数越下限。策略是先下调有载调压变压器的分接开关，再投入电容器。区系统状态为电压越上限功率因数正常但偏低。策略是先下调有载调压变压器的分接开关，再退出电容器。区系统状态为电压越上限功率因数正常但偏高。策略是先退出电容器，再下调有载调压变压器的分接开关。区系统状态为电压正常但偏高功率因数越上限。策略是退出电容器。区系统状态为电压正常但偏低功率因数越上限。策略是先上调有载调压变压器的分接开关，再退出电容器。区系统状态为电压越下限功率因数正常但偏高。策略是先上调有载调压变压器的分接开关，再投入电容器。区系统状态为电压越下限功率因数正常但偏低。策略是先投入电容器，再上调有载调压变压器的分接开关。为了体现控制中电压优先的原则，还可以对区区区区的控制策略做出改进。若当对功率因数越限的校正控制会导致电压越限时，则不进行任何操作。这样可以进步减少设备调节次数，避免调节“振荡”发生。灵敏度算法在地区电网中的电压和无功功率控制中，为实现精确的定量控制，需要计算电容器电抗器的投切和有载调压变压器分接开关档位的调整对节点电压和网络损耗产生的变化量，这就需要进行灵敏度分析。电压对无功功率的灵敏度电力系统的运行状态必须要满足潮流平衡方程，所以灵敏度分析通常是建立在潮流计算基础上的。节点电力系统的潮流方程矩阵表达形式如下式中和是有功功率和无功功率的偏差值和为母线电压角度和幅值的变化量。按照快速分解潮流法的基本原理，有功功率和无功功率解耦计算，则华北电力大学专业硕士学位论文式是阶方程，式是阶方程，其中是节点个数。将节点增广到式后的阶方程为式中是负荷节点但自导纳矩阵和是无功源节点和负荷节点间的互导纳矩阵是无功源节点自导纳矩阵是无功源节点电压变化量是负荷节点电压变化量是无功源节点无功功率偏差值是负荷节点无功功率偏差值。当所有负荷节点的无功功率固定时，即，而电容器电抗器的注入无功功率发生的变化时，无功源节点和负荷节点的电压变化量为式中和分别为无功功率与无功源节点电压和负荷节点电压的灵敏度关系矩阵。电压对变压器变比的灵敏度有载调压变压器分接开关进行调压时，如果负荷节点和无功源节点注入的无功功率都不变，只将变压器变比改变，则所以，可得负荷节点电压和无功源节点电压与变压器变比之间的灵敏度关系网络损耗对无功功率的灵敏度对于节点的电力系统，其各个节点注入的有功功率无功功率和系统网络损耗分别为华北电力大学专业硕士学位论文式中和分别为节点和节点的电压为节点和节点的相角差为连接节点和节点的支路电导为连接节点和节点的支路电纳。系统网络损耗对节点注入的无功功率灵敏度为由式和式可知，节点无功功率和系统网络损耗都是节点电压的函数。令式和式两边同时对求导，并带入式可得网络损耗对变压器变比的灵敏度若支路为变压器支路，设变压器分接开关在侧，支路两段的有功功率和无功功率注入量分别为和，如图所示。图变压器支路当变压器变比调整时，将引起支路两端功率产生如下改变由于节点和节点的注入功率变化而引起的系统网络损耗变化量为专业硕士学位论文辽阳地区电网自动电压控制系统的应用研究谢明宇年月国内图书分类号学校代码国际图书分类号密级公开专业硕士学位论文辽阳地区电网自动电压控制系统的应用研究硕士研究生谢明宇导师梁贵书教授企业导师张海忱高级工程师申请学位工程硕士专业领域电气工程培养方式在职所在学院电气与电子工程学院答辩日期年月授予学位单位华北电力大学，华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明此处所提交的硕士学位论文辽阳地区电网自动电压控制系统的应用研究，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名日期年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书辽阳地区电网自动电压控制系统的应用研究系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于请在以上相应方框内打保密，在年解密后适用本授权书不保密作者签名日期年月日导师签名日期年月日华北电力大学专业硕士学位论文摘要近年来随着我国电网结构不断发展，我国电力系统已成为全世界电压等级最高规模最大的区域互联电网，大容量远距离输电和大区域电网互联成为我国电网的主要特征。在这种情况下，输电功率的波动将致使电网电压大幅度变化，使电压和无功功率的有效控制成为亟待解决的问题。为提高电网调度掌控电网的能力，实现广域间资源的优化配置，单纯依靠人工经验进行电压和无功功率的调整已经难以满足要求。伴随着电网调度自动化信息化互动化