区域性电网实时经济调度ppt课件

1、区域性电网实时区域性电网实时 经济调度经济调度 宋钦刚 潍坊安丘市供电公司 引 言n电力工业既是重要的能源消费部门，同时又是耗能大户，电力系统在发、供、用电过程中，其本身电能损耗是相当大的。n根据有关资料的估算：从发电、供电、用电全过程中-广义电力系统中的各种电气设备全部总的电能损耗约占发电量的25%左右。n据今年上半年全国发电量12686.69亿千瓦时估计，今年全国发电量将达27000亿千瓦时左右，全国今年线损率为6.3%左右、线损电量1600亿千瓦时左右；全国广义电力系统电能损耗总量将高达30004000亿千瓦时, 这相当于一个较大电力系统的发电量。n 全国一年有两到三个三峡电站发电量被空

2、耗全国一年有两到三个三峡电站发电量被空耗 电能效率调查之一电能效率调查之一 信息来源信息来源: 2004-9-3 n综合输变电线损和终端用电设备损失，全国因电能利用效率低综合输变电线损和终端用电设备损失，全国因电能利用效率低下呵斥的电力浪费每年下呵斥的电力浪费每年2000亿千瓦时还多。而三峡电站亿千瓦时还多。而三峡电站26台台70万千瓦发电机组全部运转时，年均发电量才万千瓦发电机组全部运转时，年均发电量才850亿千瓦时，全亿千瓦时，全国一年空耗的电能相当于国一年空耗的电能相当于2-3个三峡电站的年发电量。个三峡电站的年发电量。n业内资深人士以为，我国每年至少有业内资深人士以为，我国每年至少有2

3、000亿千瓦时的节电潜力。亿千瓦时的节电潜力。n发掘节电潜力，实施电网经济调度，降低电力系统的损耗，提发掘节电潜力，实施电网经济调度，降低电力系统的损耗，提高供电经济效益是电力调度部门的中心任务。高供电经济效益是电力调度部门的中心任务。 引 言 区域性电网实时经济调度的实现n根据电网实时运转工况，经过调度自动化主站计根据电网实时运转工况，经过调度自动化主站计算机实时、定量化的计算出电网运转中变压器、算机实时、定量化的计算出电网运转中变压器、电力线路的经济运转方式电力线路的经济运转方式,负载的经济调配、以及负载的经济调配、以及各变电站母线最优运转电压。各变电站母线最优运转电压。n可实时的通告值班

4、调度员进展电网调度操作。可实时的通告值班调度员进展电网调度操作。n可实现自动的进展变压器投退、电容器投退和变可实现自动的进展变压器投退、电容器投退和变压器有载开关调整，以及最优开环运转点、双电压器有载开关调整，以及最优开环运转点、双电源变电站、用户倒电源操作。源变电站、用户倒电源操作。区域性电网实时经济调度主要内容n一、 变压器的经济运转n二、电力线路的经济运转 n三、电力网的经济运转电压调整与无功功率的优化n四、 负荷的控制与调整 一、变压器的经济运转 n电力系统从发电、供电、用电需求经过电力系统从发电、供电、用电需求经过3535次次变压过程。由于变压器台数多，总容量大，电变压过程。由于变压

5、器台数多，总容量大，电能损耗约占发电量的能损耗约占发电量的10%10%左右，占电力系统线左右，占电力系统线损的损的50%50%左右。左右。n在农电系统中占农电网损耗的在农电系统中占农电网损耗的60%-70%60%-70%。n因此，搞好变压器的经济运转和经济调度，对因此，搞好变压器的经济运转和经济调度，对降低系统的线损有着非常重要的意义降低系统的线损有着非常重要的意义 变压器的经济运转本质n由于供电负荷受用户用电情况和季节性影由于供电负荷受用户用电情况和季节性影响较大，在一昼夜及四季的负荷有较大变响较大，在一昼夜及四季的负荷有较大变化特别是农业负荷化特别是农业负荷 。n因此，在负荷小时将一台或几

6、台变压器退因此，在负荷小时将一台或几台变压器退出，负荷大时再投入，使之处于最正确经出，负荷大时再投入，使之处于最正确经济运转形状。济运转形状。 变压器的经济运转n不同负荷情况下该投入的台数那么由查曲不同负荷情况下该投入的台数那么由查曲线的方法确定。即把每台变压器的总损耗线的方法确定。即把每台变压器的总损耗包括有功、无功和综合损耗与负荷的包括有功、无功和综合损耗与负荷的关系画成曲线，把合起来几台变压器的总关系画成曲线，把合起来几台变压器的总损耗和负荷的关系也画成曲线，放在一个损耗和负荷的关系也画成曲线，放在一个坐标中，经过查曲线的方法就能确定多少坐标中，经过查曲线的方法就能确定多少负荷该投入几台

7、变压器才干经济运转。负荷该投入几台变压器才干经济运转。 计算机计算变压器经济运转曲线 变压器实时经济调度实现变压器实时经济调度实现n调度自动化系统在远动主站，按各变电站变压器经调度自动化系统在远动主站，按各变电站变压器经济运转区间进展编程，在调度值班室调度任务站显济运转区间进展编程，在调度值班室调度任务站显示各站变压器运转情况及实践损耗曲线，示各站变压器运转情况及实践损耗曲线，n当某个变电站的变压器到达经济运转区间拐点时，当某个变电站的变压器到达经济运转区间拐点时，调度任务站将发出信号，提示值班调度员进展该站调度任务站将发出信号，提示值班调度员进展该站变压器解并列操作；或自动化主站自动进展该站

8、变变压器解并列操作；或自动化主站自动进展该站变压器解并列操作。压器解并列操作。 安丘电网35kV景芝站两台主变经济运转的实例n2002年景芝站年平均负荷 3800千伏安，最低负荷2500千伏安，最高负荷4500千伏安。 n原运转方式： 1#主变S7-5000千伏安单独运转，满载后并上2#主变SFZ7-8000千伏安运转。n现运转方式：正常为2#主变运转，当负荷超越4622千伏安后，1#、2#主变并列运转。n年节电145400千瓦时。 例例 安丘电网按损耗和负荷的关系安丘电网按损耗和负荷的关系曲线经济运转节电结果如下表曲线经济运转节电结果如下表 站名 型 号P0Pk1 I0%U1%S（KVA)

9、年节电（KWH）1#0-4592#459-462238001454002#主变SFZ7-8000KVA7.33649.0730.317.521#/2#4622-130002#0-14191#主变S7-5000KVA1#1419-279133791060002#主变S7-4000KVA5.6320.796.891#/2#2791-90001#0-53161#主变SZ7-8000KVA1#/2#5316-160006560683002#主变SFL1-8000KVA11.75530.827.444#0-29375#2937-5440228005#主变S7-8000KVA11.642.30.587.3

10、64#/5#5440-14300220天42601#0-5312#531-22002#主变S7-4000KVA4.80532.290.377.421#/2#2200-6500150048000综合功率经济运行区间（KVA）35KV景芝站1#主变SL7-5000KVA6.7536.50.776.976.835KV北郊站10.546.120.667.9735KV王家营站6.7360.77140天176035KV白芬子站35KV热电厂站4#主变SL7-6300KVA8.41#主变S7-2500KVA439.79230.856.350.777.49 二、合理确定环网的运转方式及双电源用户的运转方式 n

11、环形电力网是合环还是开环运转，以及在哪一点开环运转；双电源用户用哪一电源点供电。都是与电力网的平安、可靠和经济性有关的调度运转方式问题，也是经济调度的重要课题。n从加强供电的可靠性和提高供电的经济性出发，该当采用合环方式运转，但是合环会导致继电维护配合上的复杂化和运转设备短路容量的限制。所以大部分的电网特别是区域性电网均采用开环运转的。 线路经济运转方式思索的根本原那线路经济运转方式思索的根本原那么么n从降低线损的观念来思索，在均一网络中同一电压等级的环网，功率分布与各段电阻成反比,即功率经济分布，这时合环运转即可获得很好的降损效果。n假设必需采用开环方式运转，可经过在线或离线潮流计算，找到有

12、功功率分点，从分点进展开环运转。n在非均一程度较大的网络中,即电缆和架空线路构成的环网、截面相差太大的线路或经过变压器构成的环网等，功率按阻抗成反比分布,即功率自然分布。这时经过在线或离线实践网损计算，选择最优解列点开环运转。n双电源用户根据电网实践接线，经过在线或离线潮流计算和实践网损计算选择电源点。 例例 安丘电网安丘电网35kV35kV白芬子站计算实例白芬子站计算实例 例 35kV白芬子站计算公式n电网损耗在线计算公式：n 一、 35kV白芬子站由110KV南埠站供电时开环网损耗： n 有功损耗：P1 = PL2+ PB2+ PL3+ PL5+ PB1+ PL1 n 综合损耗：PZ1 =

13、 PZL2+ PZB2+ PZL3+ PZL5+ PZB1+ PZL1n二 、35kV白芬子站由110KV雹泉站供电时开环网损耗： n 有功损耗：P2 = P L2+ P B2+ P L3 + P L4+ P B1+ P L1n 综合损耗：PZ2 = P ZL2+ P ZB2+ PZ L3 + P ZL4+ P ZB1+ PZ L1n 三、 当 P1 P2 或PZ1 PZ2 时，35KV白芬子站由110kV南埠站供电经济。反之，由110KV雹泉站供电经济。 例例 35kV 35kV白芬子站计算结果白芬子站计算结果n原运转方式：35kV白芬子站由110kV南埠站供电；35kV管公站由110kV雹

14、泉站供电。由于白芬子站距南埠站要比距雹泉站近得多，多年来此方式不断被以为是经济运转方式。n经过对该环网潮流计算和实践网损计算，35kV白芬子站和35kV管公站均由雹泉站供电，年节电30.4万千瓦时。 三、电力网的经济运转电压调三、电力网的经济运转电压调整与无功功率的优化整与无功功率的优化n无功电压优化实际的广泛研讨和无功电压优化元无功电压优化实际的广泛研讨和无功电压优化元件大量运用，使无功电压管理程度大大提高。件大量运用，使无功电压管理程度大大提高。nSCADA系统监控、数据采集系统、系统监控、数据采集系统、MIS系统系统管理信息系统、管理信息系统、DMS系统配电网管理系系统配电网管理系统、统

15、、EDC系统经济调度控制系统等系统经济调度控制系统等EMS系系统能量管理系统的大量运用，使电网调度运统能量管理系统的大量运用，使电网调度运转管理程度发生了质的飞跃。转管理程度发生了质的飞跃。n我们经过调度自动化系统实时在线计算和离线计我们经过调度自动化系统实时在线计算和离线计算，从实际上处理了电网最优经济运转电压问题算，从实际上处理了电网最优经济运转电压问题和无功优化问题，为电网调度无功电压管理与优和无功优化问题，为电网调度无功电压管理与优化开辟了光明的前景。化开辟了光明的前景。以前电网调度电压调整与无功管理情况以前电网调度电压调整与无功管理情况 定性规定范围定性规定范围n无功调整：配电线路尽

16、量使平均功率因数到达无功调整：配电线路尽量使平均功率因数到达0.900.90以上，以上，但不得高于但不得高于0.980.98；输电线路尽量使平均功率因数到达；输电线路尽量使平均功率因数到达0.950.95以上；变电站主变平均功率因数到达以上；变电站主变平均功率因数到达0.950.95以上以上 。n电网电压是以母线电压范围为根据来调整的，也就是说给电网电压是以母线电压范围为根据来调整的，也就是说给了一个定性的电网电压允许偏向范围了一个定性的电网电压允许偏向范围 。n普通发电厂普通发电厂220kV220kV母线为母线为220kV-242kV220kV-242kV，110kV110kV母线为母线为1

17、10kV-120kV110kV-120kV，35kV35kV母线为母线为35kV-40kV35kV-40kV，10kV10kV母线为母线为10kV-11kV10kV-11kV；n普通变电站普通变电站500kV 500kV 、220kV220kV、110kV110kV、35kV35kV、10kV10kV母线分别母线分别为为500kV-550kV500kV-550kV、213.4kV-235.4kV213.4kV-235.4kV、106.7kV-117.7kV106.7kV-117.7kV、33.95kV-38.5kV33.95kV-38.5kV、10kV-10.7kV10kV-10.7kV。 以

18、前实践电网调度运转工况以前实践电网调度运转工况 n无功调整分层、分区就地平衡达不到，防止不了长无功调整分层、分区就地平衡达不到，防止不了长间隔线路或多级变压器保送无功功率景象。间隔线路或多级变压器保送无功功率景象。n各级电压在允许偏向范围内根本到达，但时有超允各级电压在允许偏向范围内根本到达，但时有超允许偏向范围发生。许偏向范围发生。n电网顶峰负荷时的电压值普通都比电网低谷负荷时电网顶峰负荷时的电压值普通都比电网低谷负荷时的电压值低。的电压值低。n对某个区域性电网和电压等级在每段详细的时间内对某个区域性电网和电压等级在每段详细的时间内没有一个最优的运转电压值。没有一个最优的运转电压值。n 区域

19、性电网电压调整与无功功率区域性电网电压调整与无功功率的优化的实际根据的优化的实际根据 n电网的可变损耗分：电网的可变损耗分：n线路损耗：线路损耗： nPL=3I2LRL10-3=PL/ Ucos2 RL -(1) nQL=3IL2XL10-3=PL/ Ucos2 XL -(2) n线路综合损耗：线路综合损耗： nPZL = 3I2LRL +KQ XL n =PL +QL/ U2RL + KQ XL n =PL/ Ucos2RL +KQ XL -(3)电网无功电压管理与优化的实际根据电网无功电压管理与优化的实际根据n变压器负载损耗：变压器负载损耗： n P k =PB/ Ucos2RBn =Sb

20、/ Se2Ue1/ U 12 Pk - (4)n Q k =PB/ Ucos2XBn =Sb/ Se2Ue1/ U 12 Qk - (5)n变压器负载综合损耗：变压器负载综合损耗： nPZB=PB/ Ucos2RB +KQ XB n =Sb/ Se2Ue1/ U 12 Pk +KQ Qk -(6) 电网无功电压管理与优化的实际根据电网无功电压管理与优化的实际根据n电网的固定损耗为变压器空载损耗：电网的固定损耗为变压器空载损耗：n P0 =U 1/ Ue12 P0 -(7) n Q0 =U 1/ Ue12 Q0 -(8) n空载综合损耗：空载综合损耗： n P0Z= P0 + KQ Q0 n =

21、 U 1/ Ue12 P0 +KQ Q0 -(9) 公式推导结论公式推导结论1由上述公式可以推导出无功补偿线损降低的百分数：由上述公式可以推导出无功补偿线损降低的百分数： P% = 1 -cos1 / cos22 100%当功率因数从当功率因数从0.85补偿到补偿到0.95时时 ，那么：，那么： P% = 1 -0.85 / 0.952 100%=19.95% 即：线损降低即：线损降低19.95% 。 结论：欠补时，无功补偿使功率因数每添加结论：欠补时，无功补偿使功率因数每添加0.1，线损降低约为线损降低约为20%左右左右 ！ 公式推导结论公式推导结论2n由上述公式可以看出，当负荷不变时，线路

22、的损由上述公式可以看出，当负荷不变时，线路的损耗和变压器负载损耗可变损耗与线路电压平耗和变压器负载损耗可变损耗与线路电压平方成反比，方成反比， 即：即： P = Pe P = Pe U e / U U e / U 2 2 n当电压偏移当电压偏移 -10% -10% ，那么，那么U = 0.9 U e U = 0.9 U e ，n P =1.235 Pe P =1.235 Pe 可变损耗添加可变损耗添加23.5% 23.5% n当电压偏移当电压偏移 +10% +10% ，那么，那么U = 1.1 U e U = 1.1 U e ，n P =0.826 Pe P =0.826 Pe 可变损耗减少可

23、变损耗减少17.4% 17.4% 公式推导结论公式推导结论3n当变压器外加电压在分接头电压附近时：变压器当变压器外加电压在分接头电压附近时：变压器空载损耗与外加电压平方成正比空载损耗与外加电压平方成正比-n变压器空载损耗的电压静态特性。变压器空载损耗的电压静态特性。 即：即： n P0 = P0 = U 1 / Ue1 U 1 / Ue12 P02 P0n当电压偏移当电压偏移 -10% -10% ，那么，那么U = 0.9 U e U = 0.9 U e ， P0 = 0.81 P0 P0 = 0.81 P0 空载损耗减少空载损耗减少19% 19% n当电压偏移当电压偏移 +10% +10%

24、，那么，那么U = 1.1 U e U = 1.1 U e ， P0=1.21 P0 P0=1.21 P0 空载损耗添加空载损耗添加21% 21% 对某个变电站的某个电压等级来说，经济运转的最正确电压运转点应经过以下公式确定，综合损耗最小的经济运转电压： Uz = 4 P2Rdz+ KQ XdzUe210-3 / cos2 P0+ KQ Q0 公式推导结论公式推导结论4 变电站母线最正确经济运转电压推变电站母线最正确经济运转电压推出出 变电站母线实践负荷电压及经济运转的最正确电压曲线图 经济运转电压调整与无功功率经济运转电压调整与无功功率优化的主要措施优化的主要措施n首先要搞好无功就地平衡，无

25、功补偿的理想形状是各级电压首先要搞好无功就地平衡，无功补偿的理想形状是各级电压线路上没有无功电流流动，各级电压母线的功率因数均等于线路上没有无功电流流动，各级电压母线的功率因数均等于1.1.为此，应本着自下而上，由末端向电源端的顺序逐级平衡为此，应本着自下而上，由末端向电源端的顺序逐级平衡补偿。补偿。n在做到无功功率平衡的前提下，然后利用负荷电压的对应关在做到无功功率平衡的前提下，然后利用负荷电压的对应关系分时段按负荷进展电压调整。系分时段按负荷进展电压调整。n普通普通35-11035-110千伏输电网，负载损耗约占总损耗的千伏输电网，负载损耗约占总损耗的80%80%左右，左右，此应提高运转电

26、压。此应提高运转电压。n普通普通6-106-10千伏配电网，变压器空载损耗约占配电网总损耗的千伏配电网，变压器空载损耗约占配电网总损耗的40%-80%40%-80%。特别是后半夜运转时，因负荷低，运转电压高，。特别是后半夜运转时，因负荷低，运转电压高，呵斥空载损耗比例更大。所以配电线路特别是农网在深呵斥空载损耗比例更大。所以配电线路特别是农网在深夜低负荷期间，在用户对电压偏移要求的允许范围内，按电夜低负荷期间，在用户对电压偏移要求的允许范围内，按电压下限运转，可使损耗减少。压下限运转，可使损耗减少。 经济运转电压调整与无功功率经济运转电压调整与无功功率优化的实时调整优化的实时调整n在保证电压质

27、量和平安的根底上，经过调度自动化在保证电压质量和平安的根底上，经过调度自动化系统实时在线计算和离线计算，利用负荷电压的对系统实时在线计算和离线计算，利用负荷电压的对应关系曲线，调度任务站将实时发出各个变电站电应关系曲线，调度任务站将实时发出各个变电站电容投退信号和母线电压高低信号，提示值班调度员容投退信号和母线电压高低信号，提示值班调度员进展适度、合理地调整发电机端电压和变压器分接进展适度、合理地调整发电机端电压和变压器分接头、投切电容器及调相机，或自动化主站自动进展头、投切电容器及调相机，或自动化主站自动进展上述调整。上述调整。n使电网运转电压到达最优经济运转电压，使各级电使电网运转电压到达

28、最优经济运转电压，使各级电压线路上无功电流流动最小，从而到达降损节电效。压线路上无功电流流动最小，从而到达降损节电效。电网无功电压管理与优化的实例电网无功电压管理与优化的实例n原北郊站，平均有功负荷原北郊站，平均有功负荷1300013000千瓦千瓦 ，平均无功负荷，平均无功负荷50005000千乏。千乏。经过实际计算，在经过实际计算，在3535千伏用户化肥厂和北工线、一化线、二化线千伏用户化肥厂和北工线、一化线、二化线等等1010千伏用户添加千瓦时千伏用户添加千瓦时28002800千乏，使平均功率因数由千乏，使平均功率因数由0.9330.933提提高到高到0.9860.986。北郊站主变年降损

29、。北郊站主变年降损2.732.73万千瓦时，北郊线年降损万千瓦时，北郊线年降损21.521.5万千瓦时，上级主变年降损万千瓦时，上级主变年降损5.35.3万千瓦时，上级万千瓦时，上级110110千伏安埠千伏安埠线年降损线年降损6.256.25万千瓦时，万千瓦时，220220千伏安丘站主变年降损千伏安丘站主变年降损2.12.1万千瓦时万千瓦时-仅仅安丘电网年降损仅仅安丘电网年降损37.8837.88万千瓦时。万千瓦时。n2.2.另外，经过调理南埠站和北郊站主变分接头，北郊线和北郊站另外，经过调理南埠站和北郊站主变分接头，北郊线和北郊站主变及主变及1010千伏系统，年降损约千伏系统，年降损约5 5万千瓦时。万千瓦时。n3.3.安丘电网