淺析計(jì)及無功功率的電網(wǎng)可靠性評(píng)估

陳靜

【摘要】無功功率平衡是電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的基本要求。無功功率對電網(wǎng)的可靠性有著直接的影響。介紹了當(dāng)前可靠性評(píng)估技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了無功功率的特征及無功功率負(fù)荷點(diǎn)的PQV特點(diǎn)；對系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)及評(píng)價(jià)的過程進(jìn)行了深入的探討。

【關(guān)鍵詞】無功功率；電壓穩(wěn)定；可靠性

引言

電力系統(tǒng)的電壓能夠保持穩(wěn)定的基本的要求就是無功功率的平衡。如果出現(xiàn)了無功電源的故障，應(yīng)該基于充足的無功功率使得系統(tǒng)的正常運(yùn)行得到保障。電網(wǎng)發(fā)生停電的時(shí)候，一般出現(xiàn)在無功功率不充足的就地儲(chǔ)備重負(fù)載情況下，重負(fù)載電網(wǎng)要求較高的無功功率。如果出現(xiàn)了電網(wǎng)的故障，線路的有功功率的負(fù)荷沒有顯著的變化，但是因?yàn)橐馔馐鹿适沟镁€路以及并聯(lián)電容器無功的出力減少，從而使得無功潮流的變化非常明顯，造成了電壓下降?；诖?，為了使得電網(wǎng)對于無功功率要求得到滿足，應(yīng)該使得無功儲(chǔ)備足夠。電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無功電源位置以及操作的條件等對于電力系統(tǒng)的無功功率分布都有著直接的影響。

一.可靠性評(píng)估技術(shù)的研究現(xiàn)狀概述

對于電網(wǎng)的運(yùn)行以及進(jìn)行電網(wǎng)的規(guī)劃過程中，對于電網(wǎng)的可靠性受到無功功率的影響進(jìn)行深入全面的考慮。當(dāng)前，對于可靠性評(píng)估的技術(shù)的研究已經(jīng)比較的完善。對于電網(wǎng)的可靠性的評(píng)估技術(shù)中，一般是基于對于一定比例有功負(fù)荷進(jìn)行切除，從而使得電網(wǎng)故障造成的嚴(yán)重后果能夠減輕。有學(xué)者基于敏感度分析的方法，對于電網(wǎng)出現(xiàn)了故障之后的無功輸出、電壓和無功潮流的變化進(jìn)行了研究。有學(xué)者基于直流潮流技術(shù)對于電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性受電壓以及無功限制的影響進(jìn)行了深入的探討；通過研究發(fā)現(xiàn)，缺乏無功和缺乏用功會(huì)對于電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性造成不同的影響，基于此，人們通過對于一系列的可靠性的指標(biāo)的定義，從而對于缺乏無功時(shí)電網(wǎng)可靠性受到的影響進(jìn)行了描述；李曉明等人，基于可靠性指標(biāo)分析評(píng)估了某地區(qū)的220kV的電網(wǎng)的可靠性以及電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，對于無功功率的補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究，同時(shí)，按照無功功率缺額的確定，對科學(xué)的無功補(bǔ)償?shù)姆桨高M(jìn)行了設(shè)計(jì)。

二.無功功率的特征

當(dāng)前，人們對于因?yàn)闊o功功率造成的電網(wǎng)的可靠性的影響重視不夠。在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，和有功功率一樣，無功功率的作用非常的重要。然而，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，在電能傳輸過程中無功功率具有顯著的損耗，造成了在長距離的傳輸過程中，無功功率的效率比較低。對于無功功率的就地注入而言，電壓的敏感性非常強(qiáng)，而無功功率的最重要的作用就是使得電壓保持穩(wěn)定，同時(shí)能夠確保電網(wǎng)的安全。另外，電網(wǎng)的無功儲(chǔ)備的分布對于恢復(fù)事故后的電壓具有非常重要的意義。因此，電網(wǎng)的安全運(yùn)行過程中，對于有功功率以及無功功率的合理的確定及分布意義非常重大。

三.無功功率負(fù)荷點(diǎn)的PQV特點(diǎn)

利用等效發(fā)電機(jī)的方式表示傳輸線路與發(fā)電機(jī)。當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)下，利用無損網(wǎng)絡(luò)在電源傳輸?shù)截?fù)荷的無功功率及有功功率通過方程進(jìn)行表示：

其中，有功功率用P表示；無功功率用Q表示；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓幅值用V表示；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)相位角用θ表示；在電源到負(fù)荷側(cè)等值的阻抗用X表示；等效發(fā)電機(jī)的電勢用E表示。基于上面的方程，對相對于有功功率及無功功率變化的電壓方程進(jìn)行描述：

通過V-Q曲線表示無功功率以及電壓的關(guān)系，就給定的有功功率而言，其V-Q曲線如下圖表示。在P=0.75的時(shí)候，Qmin和電壓的崩潰點(diǎn)相對應(yīng)；如果Q>Qmin時(shí)，那么，當(dāng)升高無功功率的時(shí)候，電壓也會(huì)增加，從而使得低壓問題得到解決。

四.系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)及評(píng)價(jià)流程

第一，對于系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)進(jìn)行確定。對于一個(gè)確定的系統(tǒng)中，假設(shè)這個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立元件有N個(gè)，故障元件有M個(gè)，那么，通過下面的公式可以確定系統(tǒng)的狀態(tài)概率，轉(zhuǎn)移率，頻率以及系統(tǒng)的總的有功容量。

其中，狀態(tài)概率用Pproi表示，轉(zhuǎn)移率用λi表示，頻率用Fi表示；系統(tǒng)的總的有功容量用Pi表示；系統(tǒng)的組成部分的可靠性用Aj表示；不可靠性用Uj表示；修復(fù)率用μj表示；發(fā)動(dòng)機(jī)k的用功的功率容量用Pk表示；狀態(tài)i時(shí)可靠發(fā)電機(jī)的數(shù)量用Nk表示。事實(shí)上，大部分的系統(tǒng)的可靠性評(píng)估技術(shù)是基于對于有功負(fù)荷以及無功負(fù)荷的減輕使得電壓的越限問題得到解決?；跓o功功率注入的方式，能夠使得電壓越限問題得到解決，同時(shí)，將負(fù)荷切除或者注入無功功率能夠使得任何一個(gè)越限節(jié)點(diǎn)的電壓能夠向正常的狀態(tài)下的最低的要求恢復(fù)。另外，對于系統(tǒng)的可靠性而言，電壓的閾值也有很大的影響。所以，基于對二階故障進(jìn)行充分的考慮的前提下，電壓閾值通常設(shè)置為0.85，當(dāng)電力系統(tǒng)在0.85的低電壓下能夠進(jìn)行短時(shí)期的穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)，降低系統(tǒng)負(fù)荷的切出量，同時(shí)降低無功功率的注入量。當(dāng)電力系統(tǒng)在0.95的電壓閾值下能夠進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)，增加系統(tǒng)負(fù)荷的切出量，同時(shí)增加無功功率的注入量。

結(jié)束語

基于對無功功率影響系統(tǒng)的可靠性及電壓的穩(wěn)定性的研究，表明系統(tǒng)的可靠性受到無功功率缺乏及有功功率缺乏的影響，并且兩者的影響效果不同。通過無功功率對系統(tǒng)可靠性及電壓穩(wěn)定性的研究，為系統(tǒng)管理人員減輕電網(wǎng)的故障程度提供了參考與解決的方法。

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