浅谈电力系统中的电压管理

摘要：随着电力事业的发展，电压的等级逐步提高，电压网络的结构越来越复杂，对电力系统中电压的管理控制要求也越来越高。本文就主要讨论电力系统中的电压管理问题。

关键词：电力系统 电压 管理

随着科技的日益发达，一个伴随着大电网、超高压、重负荷和跨越长距离的电力系统新时代已经到来。电力系统越来越复杂，这就使得电力系统中电压的管理问题变得越来越突出，甚至发展成为研究电力系统中的热点问题。由于电压管理不当造成的电压问题会带来严重的社会影响和巨大的经济损失，所以，研究电力系统中的电压管理，还具有十分重要的现实意义。本文就对电力系统中电压的管理问题做出讨论，说明了电压管理的目的、原理和方法。

一、调整电压的目的

电力系统中对电压进行调整的基本目的是保证供应给给一位用户的用电设备的电压在允许偏移的范围之内。但是在很多变电站、发电厂、高负荷节点，要做到对所有节点电压的监控调整是很困难的，电力系统常常选择一些特殊位置的母线作为电压的实际监控点，由此保证各电压中枢的电压在合理的范围之内。电压的调整和频率的调整对比如下：

1、整个电力系统的频率是相同的，但是系统中不同的母线上电压值不一定相同。

2、系统的有功功率与频率息息相关，而系统的有功电源主要集中在发电厂的发电机上；电压泽宇系统无功功率的关系很密切，无功电源不仅可以分布在发电厂的发电机上，还可以分布在各个变电所设置的无功电源之上。

3、频率只能通过调整发电厂原动机的功率在调节，而若使电压在一定范围之内变动，则需要多方位调整。

二、电压调整的基本原理

以图中所涉的简易电力系统为例，说明各种调压措施的基本原理：

将变压器的励磁功率和网络功率损耗、电力线路电容功率忽略不计，变压器的参数硅酸到高压的一侧，则负荷节点O的电压为：

由这个公式可以知道，可以用以下几种措施对用户端电压进行调节：

1、对发电端电压U0进行调压操作；

2、改变变压器的变比k1k2值调压；

3、通过改变网络参数R和X的值进行调压；

4、可以改变电网无功功率Q的分布实现调压操作。

三、中枢点的电压管理

1、中枢点电压的偏移范围。

每一个负荷点的电压都有一个偏移范围，但是从中枢点到负荷点的供电电路上，是由电压损耗存在的，比如在正常运行之中，对于高压配电网所允许的电压损耗范围在4%—6%之间，事故时电压损耗的范围则是8%—12%；而对于高压供电线路，正常运行时的允许范围是6%—8%，事故时为10%—12%。找出中枢点电压允许变动的范围的方法是编制中枢点曲线，这也是电压管理工作的一部分。在对电力系统进行规划设计时，由于较低等级的电网建设还未完成，运行数据和要求就得不到验证，较低电压网络中的电压损耗就计算不出来了，就不能根据上述方法作出中枢点的电压曲线。可以按照电网性质对于中枢点的调压方式，对调压计算提出原则要求。

2、中枢点的调压方式。

中枢点负责向多个复负荷点供电，电压范围是根据两个极端的情况来确定的。若中枢点的最低电压与区域负荷的最大电压等同时，电压的最低点处用电设备对于电压的允许值降低到中枢点的电压损耗，若中枢点的最高电压与区域负荷的最大电压等同时，电压的最高点处用电设备对于电压的允许值上限加上到中枢点的电压损耗。此处的调压方式有常调压、顺调压和逆调压三种。

（1）常调压。这种调压方式能够在所有的负荷条件下，都保持中枢点电压数值的恒定，通常在电压损耗低、负荷变化小的情况下使用。使用常调压方法，可以将电压保持在102%—105%之间。

（2）（2）顺调压。在负荷达到最大值时，这种调节方式能使中枢点电压超出额定电压的1.025倍以上；在负荷处在最低值时候则能使中枢点电压低于额定电压的1.075倍，符合中枢点的电压偏移标准。顺调压对调压设备的要求较低，不需要添加特殊的调压设备，通过对普通变压器进行分接头选择就能达到控制目的，这种方式，在负荷变化小、电压损耗小、用电单位对电压偏移的允许值较大的电网中。

（3）逆调压。在负荷达到最大值时，通过这种调节可以使中枢点的电压相对于额定电压提高五个百分点，而在负荷处在最小值时，使得中枢点电压比额定电压低。在负荷变化较大、通电线路较长的电网中，比较适合使用这种调节方法。不过这种方法对设备的要求很高，需要另外安装静止补偿机、带负荷调压变压器等贵重设备。发电机的电压母线也能通过逆调压方式进行调节。

四、保持电压稳定

电压的稳定是指电力系统在受到干扰以后在所有母线上保持稳定电压的能力。电压稳定的情况，也是衡量电力系统运行状况的重要标准之一，电压不稳定，将会造成传输线路跳闸、电力系统中负荷丧失、发电机异常和系统的级联停电等多种情况，所以，保持电压稳定也是电压管理中的一项重要问题。保持电压稳定的管理措施主要有以下几种：

1、预防措施。当系统处在警戒状态的时候，主要通过在系统运行与稳定边界时，设定无功校正装置的动作整定值和校正现场控制器的可控变量，将系统运行点拉回到稳定区域。

2、紧急控制。在紧急状态下，电压失稳现象已经发生了，这种方法主要是方式进一步的电压崩溃。根据对电压失稳造成的损坏、害进行分析得知，电压崩溃所带来的危害是最巨大的，所以防止电压崩溃十分重要。而电压紧急控制，就是防止电压崩溃最主要也是最有效的手段。以往用来稳定电压的控制措施是无功补偿法，但是电压无功本身的局域性质和对于算法的实时性要求，这种控制不适合在全网集中优化的控制方法。具体来讲，这种控制策略包括无功控制和切负荷。切负荷是最直接的控制方法，但是会对整个电力系统造成很大的负面伤害，而无功控制在紧急控制过程中，有着不可替代的作用，通过对无功控制的合理使用，可以将切负荷带来的负面影响降到最低。紧急控制通过快速协调的对发电机的强制设定结合STATCOM的作用来完成。紧急无功控制管理的流程如下图所示：

五、总结

为了保证每个用户都能够得到正常稳定的电压，每个电压中枢点必须按照有关机构的规定表明电压的正常值和允许的电压偏移范围，在运行过程中，必须严格按照规定执行操作，避免出现失误。另外，在电压发生失稳情况后，应当迅速按照有关措施实行控制，力求将损失降到最低点。

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