中石化湖北化肥分公司增容配电站6.3KV/10MW无功补偿的控制研究开题报告

 2020-04-02 11:04
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 研究背景

交流电功率包括有功功率和无功功率,而无功功率是交流电力系统设计和运行中的一个重要因素。随着我国电力行业迅速发展,无功补偿装置的容量不足、设备配置不合理等现象时有发生,存在可调节的无功容量缺少等问题,且缺少可迅速反应的无功补偿的设备。开关投切电容器是无功补偿中最常用的措施,它的缺点是不可精调并且响应迟缓,容易有过电现象,而且投切开关的频繁性也导致维修繁琐,无法使其投入自动控制系统中。近年来,大功率非线性负荷的用户数量不断增加,使对电网的冲击和谐波污染的影响不断加重,由于无功调节方式的缺乏,造成母线电压波动较大,进而增大了电网线损,造成系统电压的合格率降低。此外,伴随国家发展,电网系统的稳定愈发重要,而系统稳定性又与无功功率密切相关。基于以上一系列原因,无功补偿控制的重要性和必要性与日俱增。

1.2 研究目的

配电网无功的合理分布对提高电网的电能质量和节能降耗的影响十分重要,无功补偿是降低线损、改善电能质量的有效措施,且对与配电网的稳定、经济运行具有重要的作用。因此,对配电网进行实际无功补偿优化配置的研究具有很强的现实意义。无功补偿研究的目的是:在现有的基础上,如何合理选择无功补偿点以及确定补偿容量。以便于有效地维持系统电压水平,提高电压稳定性,避免大量无功的远距离传输,进而降低网损、减少发电费用,最终达到电力系统追求的最优目标。

1.3 无功补偿技术研究现状

自上世纪50年代初,针对电力无功功率补偿装置控制问题,国内外作了大量研究,且成果极为可观。具体来说,既有传统方式的电力无功自动控制装置,也有以模糊理论和神经网络为基础的电力无功综合控制。

目前无功补偿装置控制的方法主要有两种:一种是在电网上并联电容器,通过提高电网的功率因数达到减少线路电压损耗、提高供电设备利用率的目的,这种方法适用于居民、商业及小型工厂的低压供电系统。另外一种是在电网上并入同步电动机,通过改变同步电动机励磁电流的方法来改变电路负载特性,这种方法适用于大型工厂中的无功功率补偿。

1.3.1 国内无功补偿研究现状

在我国,早些年前无功补偿普遍采用的是机械投切电容器的方式。加入控制系统后,MSC以其优良的性价比,特别是在负荷波动幅度和频率变化不大且对响应速度要求不高的配电网络中,依然具有广泛的市场。

随着技术发展,目前国内比较先进,且占据一定市场份额的动态无功补偿装置是SVC。中国目前有5个500kV变电站安装了SVC,容量范围大约在105-170Mvar之间,每套设备的费用大约在150-275万美元。虽然现在中国已能生产配电网用的SVC,价格一般约为300元/kvar,但用于500kV输电系统的大容量、35kV以上高电压等级SVC尚未实现国产化。我国电力系统的输电网络中,很多大型的静止无功补偿装置均来自国外,如辽宁沈阳的沙岭500kV变电站、湖南云田及广东江门等大容量的SVC。这些设备来自SIEMENS、ABB、FUJI、CANA等公司,其中西电科技和电科院引进了ABB、SIEMENS的技术,荣信引进了乌克兰的技术,它们是最早引进SVC设备和技术的国内企业。近年来,我国也在加快SVC产品国产化的步伐,国内SVC的主要生产企业是荣信电力电子股份有限公司、西电科技和电科院电力电子公司,其中电科院的鞍山红一变SVC国产化工程(35kV/100Mvar),是国内首次将国产SVC产品应用于输电网络的案例。至于国内电气化铁路网络,国产的SVC使用率相对较低,而且只是应用在支线上。

因此纵观全局,我国的无功功率和系统不平衡的动态调节的技术及设备发展比较缓慢。尤其在TCR研究方面,应当加速设备的国产化。此外,在SVC装置的技术研发及应用中,参数设计的精确度还比较粗糙,导致装置的应用和运行情况达不到精准,常出现因参数设计不合理而使电流过大造成整套设备损坏的事故。在大冲击、大负荷的用电状况下,保证装置参数正确的设计方法和计算过程,是确保设备良好运行的基础,这通常需要仿真机进行若干次修正。

随着电力电子技术的不断发展和控制技术的不断提高,SVC向高压大容量多套并联的方向发展,以满足电力系统对无功补偿和电压控制的要求。南瑞继保在SVC的技术发展中做出巨大贡献,为国内外电网提供了多套大容量SVC系统。

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