洪超，王尉杰，劉皓明

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械電子工程學院，江西 景德鎮(zhèn) 333000；2.河海大學 能源與電氣學院，江蘇 南京 211100)

鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行時電壓穩(wěn)定分層組合控制策略

洪超1，王尉杰2，劉皓明2

(1.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 機械電子工程學院，江西 景德鎮(zhèn) 333000；2.河海大學 能源與電氣學院，江蘇 南京 211100)

摘要：鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)中含有大量的感性負荷，孤網(wǎng)運行時沖擊負荷的啟動和自備電廠發(fā)電機組的退出運行將導致嚴重的電壓穩(wěn)定問題。提出一種電壓穩(wěn)定分層組合控制策略：當電網(wǎng)電壓小幅波動時，采用自備電廠發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)控制方式維持電壓穩(wěn)定；當勵磁調(diào)節(jié)控制無法滿足要求時，投入靜止無功補償器(static var compensator，SVC)無功補償控制和有載調(diào)壓開關(on load tap changer，OLTC)調(diào)壓控制；對于電壓下降嚴重、僅靠上述3種控制方式已不能使其恢復穩(wěn)定的情況，則需采取低壓減載(under voltage load shedding，UVLS)緊急控制措施。通過仿真分析，驗證了所提出分層組合控制策略的有效性。

關鍵詞：鋼鐵企業(yè)；供電系統(tǒng)；孤網(wǎng)運行；電壓穩(wěn)定；沖擊負荷；低壓減載

鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)中含有大量的感性負荷，這些負荷的運行會引起無功波動、功率因數(shù)降低、三相不平衡、損耗增加、諧波增加等損害，尤其是孤網(wǎng)運行情況下，影響更為嚴重。所以，研究可靠的無功電壓穩(wěn)定控制方法，對于鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)提高供電可靠性、降低損耗、提高用電設備生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性有著重要意義[1]。

目前，對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究大都集中在頻率穩(wěn)定方面，而對電壓穩(wěn)定控制的研究較少，尤其是孤網(wǎng)運行時的電壓穩(wěn)定控制問題。同時，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)設備較多屬于沖擊性負荷，例如中板機、軋鋼機、電弧爐等。這些設備在以往的負荷建模中多采用靜態(tài)負荷模型或者動態(tài)負荷模型簡化模擬，并沒有建立有效的考慮煉鋼設備生產(chǎn)過程、反映沖擊負荷特性的負荷模型。文獻[2]介紹了無功功率與網(wǎng)絡、電壓的關系，分析了鋼鐵企業(yè)的負荷變化特性，建立了負荷預測模型，提出了一套無功電壓協(xié)調(diào)優(yōu)化模式，將無功電壓協(xié)調(diào)控制分為無功就地分散補償和電壓集中優(yōu)化兩個層面，滿足了鋼鐵企業(yè)電網(wǎng)降低網(wǎng)損的需要，提高了電壓靜態(tài)穩(wěn)定裕度。文獻[3]基于某鋼鐵企業(yè)自備電廠實際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，計算分析了形成孤網(wǎng)后的電壓和頻率特性，計算得出維持系統(tǒng)電壓和頻率穩(wěn)定的功率不平衡范圍，提出了頻率控制方法，但并沒有提出電壓穩(wěn)定控制方法。文獻[4]提出了一種基于歷史數(shù)據(jù)的沖擊負荷建模方法，采用統(tǒng)計方法，尋找出沖擊負荷變化的規(guī)律，確定沖擊負荷變化趨勢的典型曲線，對此曲線作柱形數(shù)據(jù)處理，簡化模型數(shù)據(jù)，再利用電力系統(tǒng)計算分析軟件包BPA(BonnevillePowerAdministration)隨機數(shù)據(jù)卡片輸入負荷模型，模擬沖擊負荷的大體變化趨勢。

本文主要針對鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行方式下的電壓穩(wěn)定控制問題，建立以煉鋼電弧爐為代表的考慮設備工作特性的沖擊負荷模型，提出包括勵磁控制、靜止無功補償器(staticvarcompensator，SVC)控制、有載調(diào)壓變壓器(onloadtapchanger，OLTC)調(diào)節(jié)控制和低壓減載(undervoltageloadshedding，UVLS)緊急控制的分層組合控制策略，并通過仿真驗證所提出策略的有效性。

UT—機端電壓；PT、QT—發(fā)電機有功和無功輸出；Δω—機端頻率偏差；Uref—參考電壓；UAmax、UAmin—調(diào)節(jié)器增益后對應的勵磁電壓上、下限；URmax、URmin—調(diào)節(jié)器出口勵磁電壓上、下限；Uf—勵磁電壓；s—微分算子；TR—測量環(huán)節(jié)時間常數(shù)；TB1、TB2、TC1、TC2—2級串聯(lián)校正環(huán)節(jié)時間常數(shù)；TS—調(diào)節(jié)器時間常數(shù)；K1、K2—電壓無功環(huán)節(jié)和電壓有功環(huán)節(jié)增益；KR—調(diào)節(jié)器增益。圖5　自并勵靜止勵磁系統(tǒng)控制模型

1鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)負荷特性分析

鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)與一般供電系統(tǒng)有著明顯不同的特點。大型鋼鐵企業(yè)一般建有自備電廠作為煉鋼的主要電源，但為了提高供電可靠性，鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)通常會通過高壓母線與外部電網(wǎng)相連。正常運行方式下，自備電廠正常發(fā)電，外網(wǎng)依照鋼鐵廠的負荷情況向鋼鐵廠提供電能或者吸收電能。圖1為某鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[5]。

圖1　某鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鋼鐵企業(yè)用電設備中，除了大量的用于連續(xù)生產(chǎn)的負荷設備外[6]，最突出的特點是含有大量的沖擊性負荷，代表性的有中板機、軋鋼機、電弧爐等設備[7]。因此，可以將鋼鐵企業(yè)中的負荷分為常規(guī)負荷和沖擊負荷兩類[5]。

當外網(wǎng)發(fā)生故障導致連接點斷開時，鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)就會形成孤網(wǎng)運行方式，必須依靠自備電廠維持頻率和電壓穩(wěn)定，直到與大電網(wǎng)的連接恢復。在孤網(wǎng)運行期間，沖擊負荷的投切會給供電系統(tǒng)造成很大的維持電壓穩(wěn)定的壓力。以圖1所示的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為例，設饋線743和饋線735為主要的沖擊負荷線路。假定饋線735上的煉鋼電弧爐處于運行狀態(tài)且供電系統(tǒng)有無功備用，40s時鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)與大電網(wǎng)解列，發(fā)生孤網(wǎng)運行，系統(tǒng)各級電壓響應波形如圖2所示，煉鋼電弧爐的電壓波形如圖3所示。

U1—發(fā)電機側(cè)電壓；U2—負荷側(cè)母線電壓。圖2　系統(tǒng)各級電壓響應波形

圖3　電弧爐聯(lián)網(wǎng)和孤網(wǎng)狀態(tài)下負荷側(cè)母線電壓U2波形

由圖2波形可知，無功沖擊對機端電壓的影響并不明顯，這是由于電源側(cè)距離沖擊負荷擾動中心較遠的緣故。而對于沖擊負荷連接的母線側(cè)，由于沖擊負荷運行過程中形成孤網(wǎng)，電壓明顯降低，且波動也大。

由圖3可以看出，孤網(wǎng)運行中，電弧爐運行造成的電壓波動范圍比聯(lián)網(wǎng)運行時大。并且電弧爐沖擊負荷工作時，由于生產(chǎn)電壓的需要，電壓是波動的，變化過程與所建立的沖擊負荷模型的工作特點相吻合[5]。

2孤網(wǎng)運行電壓穩(wěn)定分層組合控制策略

現(xiàn)有的電壓無功調(diào)節(jié)控制手段較多，根據(jù)控制作用的不同，調(diào)控手段也不同。由第1節(jié)的仿真結(jié)果可知，鋼鐵企業(yè)電網(wǎng)孤網(wǎng)運行時電網(wǎng)電壓波動較大，單一控制手段的控制效果通常比較有限，往往達不到預期的控制效果。研究不同控制手段的組合控制，可以更好地提高電壓穩(wěn)定性水平。

考慮鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)實際情況，本文選取研究以下4種電壓調(diào)節(jié)手段：勵磁調(diào)節(jié)控制、SVC無功補償控制、OLTC調(diào)壓控制和UVLS控制?；诖?種調(diào)節(jié)手段的電壓穩(wěn)定分層組合控制原則為：當電網(wǎng)電壓小幅波動時，采用自備電廠發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)控制方式維持電壓穩(wěn)定；當勵磁調(diào)節(jié)控制無法滿足要求時，投入SVC控制和OLTC調(diào)節(jié)控制；對于電壓下降嚴重、僅靠上述3種控制方式已不能使其恢復穩(wěn)定的情況，則需采取UVLS緊急控制措施。電壓穩(wěn)定控制流程如圖4所示。

圖4　電壓穩(wěn)定控制流程

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則的規(guī)定》，設置電壓安全穩(wěn)定判斷條件，即動態(tài)過程中電壓低于0.75(標幺值，下同)的時間小于1s并且穩(wěn)態(tài)電壓不小于0.90。當根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和判據(jù)，判斷出現(xiàn)了電網(wǎng)電壓波動時，首先采用發(fā)電機側(cè)的勵磁調(diào)節(jié)控制；當勵磁調(diào)節(jié)控制不能滿足電壓水平要求時，投入無功就地補償控制和OLTC調(diào)節(jié)控制。若采取這些措施，還不足以恢復系統(tǒng)電壓水平時，則需要采取緊急UVLS控制。

2.1勵磁調(diào)節(jié)控制

自備電廠發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)采用改進的帶電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(powersystemstabilizer，PSS)的自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，主要由勵磁變壓器、整流裝置、過電壓保護和自動電壓調(diào)節(jié)器組成，其控制模型如圖5所示。

勵磁系統(tǒng)采用恒機端電壓控制方式。為了維持機端電壓恒定，根據(jù)發(fā)電機運行狀態(tài)的變化，將檢測的機端電壓UT和發(fā)電機無功輸出QT作為調(diào)節(jié)器輸入信號，與參考電壓Uref相比較后，與經(jīng)過PSS處理后的信號疊加，所得信號通過自動電壓調(diào)節(jié)控制，輸出勵磁電壓Uf作為同步機的輸入，從而調(diào)節(jié)機端電壓的大小以維持恒定。勵磁電壓的大小由自動電壓調(diào)節(jié)器控制改變整流裝置的觸發(fā)角來調(diào)節(jié)。

2.2無功就地補償控制

目前鋼鐵企業(yè)電網(wǎng)應用最多的無功補償裝置是SVC。當沖擊負荷的投切引起供電點電壓的波動和閃變超過國家規(guī)定的標準時，或者負荷側(cè)穩(wěn)態(tài)電壓低于0.9時，根據(jù)需要補償?shù)臒o功容量，在含大量沖擊負荷母線處裝設SVC，實現(xiàn)無功補償對于負荷側(cè)電壓的調(diào)節(jié)控制作用。為了獲得較好的電壓穩(wěn)定效果，可采用TCR-TSC型SVC和濾波器的組合來改善系統(tǒng)的電壓特性。這種無功補償裝置可以快速跟蹤電壓的變化，平滑地控制無功功率的輸出，以滿足接入點電壓水平的需求。

對于圖1所示供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可在沖擊負荷較多的Ⅱ段110kV母線處安裝SVC和濾波器組合。SVC裝置的測量環(huán)節(jié)檢測補償點的電壓信號并與參考信號進行比較后，經(jīng)過數(shù)據(jù)變化和諧波濾除，得到基頻控制信號，再經(jīng)比例積分(proportional-integral，PI)控制環(huán)節(jié)處理后，輸出晶閘管的觸發(fā)脈沖信號，以控制SVC裝置的無功輸出，達到控制電壓穩(wěn)定的目的。當補償點的電壓大于參考電壓時，SVC消耗多余的無功功率，起到感性負荷的作用；反之，SVC發(fā)出無功功率，起到容性負荷的作用。

2.3OLTC調(diào)節(jié)控制

OLTC調(diào)節(jié)控制即改變OLTC的分接頭位置以調(diào)節(jié)兩側(cè)的無功潮流分布，進而實現(xiàn)調(diào)壓的目的。對于有無功備用的系統(tǒng)，可以考慮采用OLTC進行無功電壓的調(diào)控，若系統(tǒng)無功嚴重不足，OLTC調(diào)節(jié)反而會導致電壓進一步下降，甚至崩潰。所以對于系統(tǒng)無功嚴重不足時發(fā)生孤網(wǎng)運行的情況，不能采取OLTC調(diào)節(jié)控制，只能采用無功補償控制維持電壓的穩(wěn)定。只有通過無功補償使得系統(tǒng)無功平衡后，才能實施OLTC控制。

OLTC的調(diào)節(jié)原理是，通過升降電動機改變分接頭檔位從而改變變壓器的變比，可以等效于改變一次側(cè)的等效阻抗，高壓側(cè)電壓升高時，進行升檔操作，此時變比增大，增大了高壓側(cè)阻抗，電壓回落；反之，進行降檔操作，變比減小，電壓回升。

為簡化計算，忽略變壓器勵磁電抗和變壓器電阻，并將變壓器漏電抗視為常數(shù)。OLTC的變比計算公式為

(1)

式中：kt為OLTC動作第t次時的變比；Δk為1個檔位的調(diào)節(jié)步距；U為當前測量電壓值；f(U)為分接開關升檔、降檔和不動作的檔位動作標識。

為了快速響應調(diào)節(jié)，忽略各個部分的延時，檔位動作標識可由如下邏輯判斷式計算得到：

2.4UVLS控制

鋼鐵企業(yè)孤網(wǎng)系統(tǒng)承受功率沖擊的能力差，較大的功率沖擊可能導致較為嚴重的電壓下降，這是不同于一般大電網(wǎng)的特殊運行特性。為了可靠地阻止鋼鐵企業(yè)系統(tǒng)電壓失穩(wěn)，需安裝UVLS緊急控制裝置[8]。UVLS實時檢測系統(tǒng)電壓運行狀況，當檢測到穩(wěn)態(tài)電壓降低到安全閾值以下時，就會觸發(fā)裝置動作，按照事先整定好的減載對象、減載量、動作時間、希望恢復的電壓水平，有選擇性地切除部分非重要負荷，使得系統(tǒng)電壓盡快恢復[9-10]。

2.4.1動作電壓和級差的整定

根據(jù)電壓安全運行水平的要求，設計動作電壓的整定值范圍為0.75～0.90。本系統(tǒng)設定的UVLS首輪動作電壓為0.87，級差取0.03，則電壓整定值設置為0.87、0.84、0.81、0.78四個基本級。

2.4.2減載量的確定

UVLS切除的負荷量的確定，要滿足不同故障下動作切除負荷后的系統(tǒng)電壓恢復目標[11]，可用如下方法分析得出：

a)假設本輪次(第i次)動作切除負荷前，電壓正好下降到了本輪的動作電壓值Ui，從而本輪切負荷前無功缺額ΔQL(i-1)=(1-Ui)KLQ，其中，ΔQL(i-1)為本輪切負荷前的無功缺額，Ui為本輪動作電壓值，KLQ為負荷無功電壓調(diào)節(jié)效應系數(shù)。

b)假定本輪次動作切除負荷后，系統(tǒng)電壓可以恢復到Ui+1，則此時剩余的無功缺額ΔQL(i)=(1-Ui+1)KLQ。

c)采用近似計算，將系統(tǒng)處于運行臨界點時的無功缺額作為減載量的依據(jù)。各輪次減載量ΔQi=ΔQL(i-1)-ΔQL(i)。

2.4.3延時時間的確定

延時時間的確定主要取決于負荷特性。本文采用的靜態(tài)負荷模型，電壓降低對其影響較大，所以應快速減載，延時不能超過1.5s。該系統(tǒng)電壓降落瞬時變化快，為了防止UVLS來不及動作，設置延時為0.1s。

綜上所述，制定UVLS配置方案見表1。

表1UVLS配置方案

輪次動作電壓/kV延時/s切除負荷比例/%10.870.11520.840.11030.810.11040.790.110

3算例分析

算例仿真分析采用圖1所示供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。饋線743和735為主要的沖擊負荷線路，而UVLS裝置安裝在饋線735、736、741、761、764等線路上。OLTC的可調(diào)節(jié)分接頭設置在三相并網(wǎng)總降壓變壓器220kV側(cè)。SVC無功補償裝置安裝在Ⅱ段110kV母線處，容量為200MVA。

3.1孤網(wǎng)運行，投入大量沖擊負荷

設置孤網(wǎng)運行工況，50s時啟動饋線743和735上的沖擊負荷，啟動前后的系統(tǒng)無功功率波形如圖6(a)所示，系統(tǒng)的電壓響應曲線如圖6(b)所示。

(a)無功功率波形

(b)系統(tǒng)電壓響應波形圖6　沖擊負荷啟動前后的無功功率和電壓波形

從圖6(a)可以看出，大量沖擊負荷同時啟動會造成無功負荷需求的短時大幅度上升。從圖6(b)可以看出，由于無功供給不足，使得自備發(fā)電機側(cè)電壓U1和負荷母線側(cè)電壓U2下降至0.96和0.88的最低點。由于電壓明顯下降，發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)控制迅速投入作用，使得U1迅速恢復至初始電壓水平，但U2在大量沖擊負荷的作用下電壓下降嚴重，整個過程僅僅依靠勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用已不足以維持負荷側(cè)的電壓水平，穩(wěn)態(tài)電壓僅約為0.9，出現(xiàn)電壓失穩(wěn)。建議鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行時，要盡量減少沖擊負荷的大量啟動運行。

若部分重要的沖擊負荷不能退出運行，則需要在沖擊負荷多的線路附近裝設無功補償裝置。圖7為有、無投入無功補償時負荷側(cè)母線電壓響應波形。

圖7　有、無投入無功補償時負荷側(cè)母線電壓U2響應波形

由圖7可以看出，通過勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)和SVC裝置的共同作用，使得負荷側(cè)母線電壓在各個運行階段都有了明顯提升。尤其穩(wěn)態(tài)運行階段的電壓提升更為明顯，提高到了0.912，且電壓振蕩幅度從0.01減小到0.008，降低了煉鋼沖擊負荷運行過程對負荷側(cè)電壓的影響。

煉鋼效率與電壓水平成正比，為了提高經(jīng)濟效益，還需進一步對電壓進行調(diào)節(jié)控制。投入OLTC調(diào)節(jié)控制，進行降檔操作后，負荷側(cè)母線電壓響應波形如圖8所示。

圖8　有、無投入OLTC和無功補償時負荷側(cè)母線電壓響應波形

從圖8可以看出，在勵磁調(diào)節(jié)控制、無功補償控制和OLTC調(diào)壓控制的共同作用下，負荷側(cè)母線穩(wěn)態(tài)運行電壓提高到0.919，進一步提高了生產(chǎn)負荷電壓水平，提高了生產(chǎn)效率，降低了鋼鐵企業(yè)運行成本，對于鋼鐵企業(yè)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行有著重要的意義。

3.2無功備用不足時發(fā)生孤網(wǎng)運行

設G3、G4機組檢修退出運行，系統(tǒng)無功備用嚴重不足，40s時發(fā)生孤網(wǎng)，投入SVC裝置。系統(tǒng)電壓響應波形如圖9所示。

圖9　無功備用不足時發(fā)生孤網(wǎng)的系統(tǒng)電壓響應波形

由于系統(tǒng)無功備用不足，所以孤網(wǎng)發(fā)生時，不能采用OLTC調(diào)節(jié)控制。從圖9可以看出，孤網(wǎng)發(fā)生后，即使在勵磁調(diào)節(jié)控制和SVC無功補償控制的共同作用下，發(fā)電機側(cè)電壓和負荷側(cè)母線電壓的下降仍然很嚴重，負荷側(cè)電壓最低降至0.624，穩(wěn)態(tài)電壓也僅為0.855，嚴重失穩(wěn)，且動態(tài)過程中低于0.75的時間大于1s，已經(jīng)不滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則的規(guī)定》中的電壓安全水平要求，必須要啟動UVLS裝置緊急切除部分負荷，此時負荷側(cè)母線電壓響應波形如圖10所示。

圖10　UVLS裝置動作后的負荷側(cè)母線電壓U2響應波形

形成孤網(wǎng)時，發(fā)電機組無功輸出為0.6，而負荷側(cè)無功需求為1，無功缺額嚴重。啟動UVLS裝置后，裝置的第1、2、3級輪次動作切除了0.35的無功負荷。從圖10可以看出，UVLS裝置動作后，負荷側(cè)母線電壓最低降至0.75，且持續(xù)時間小于1s，當電壓恢復穩(wěn)定時，穩(wěn)態(tài)電壓從0.855上升到0.918，滿足了電壓安全運行水平的要求，較好地維持了鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)孤網(wǎng)運行的電壓穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

鋼鐵企業(yè)用電設備包含了煉鋼電弧爐等大量沖擊性負荷，使得鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)具有較為特殊的負荷結(jié)構(gòu)。沖擊負荷的啟動和退出運行將帶來較為嚴峻的電壓穩(wěn)定性控制問題，必須加以重視和專門研究。鋼鐵企業(yè)一般建有自備電廠，供給用電設備所需大部分電能。針對含自備電廠的鋼鐵企業(yè)供電特性，設計了包含勵磁控制調(diào)節(jié)、SVC控制、OLTC調(diào)節(jié)控制、UVLS緊急控制的分層組合電壓穩(wěn)定控制策略。對孤網(wǎng)運行過程中沖擊負荷投入和機組檢修時形成孤網(wǎng)等工況進行了仿真分析，驗證了控制策略的有效性。仿真研究表明，所提出的電壓穩(wěn)定分層組合控制策略能很好地適應鋼鐵企業(yè)供電系統(tǒng)運行過程中的各種工況和擾動，控制效果良好。

參考文獻：

[1] 孫文華，陳龍，袁曉冬. 冶金企業(yè)集中接入配網(wǎng)的諧波影響及對策分析[J]. 江蘇電機工程，2013，32(3)：46-49.

SUNWenhua，CHENLong，YUANXiaodong.HarmonicEffectandStrategyAnalysisofMetallurgicalEnterprisesCentralizedConnectedtoDistributionGird[J].JiangsuElectricalEngineering，2013，32(3)：46-49.

[2] 郁海婷. 鋼鐵企業(yè)高壓系統(tǒng)無功電壓優(yōu)化控制方法的研究[D]. 上海：上海交通大學，2011.

[3] 吳作君，蘇國友，包自力，等. 鋼鐵廠自備電廠孤網(wǎng)運行若干問題的研究[J]. 安徽科技，2012(9)：41-42.

WUZuojun，SUGuoyou，BAOZili，etal.SomeProblemsStudyonIsolatedOperationofSelf-ownPowerPlantsinSteelEnterprise[J].AnhuiScience&Technology，2012(9)：41-42.

[4] 高超，程浩忠，李宏仲，等. 大容量沖擊負荷對地區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2008，32(1)：31-35.

GAOChao，CHENGHaozhong，LIHongzhong，etal.InfluenceofHigh-capacityImpactLoadsonTransientStabilityofRegionalPowerSystem[J].PowerSystemTechnology，2008，32(1)：31-35.

[5] 劉皓明，姚霜晨，袁小慧，等. 含自備電廠的鋼鐵企業(yè)孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制策略[J]. 電力建設，2015，36(12)：108-115.

LIUHaoming，YAOShuangchen，YUANXiaohui，etal.FrequencyStabilityControlStrategyforIsolatedPowerSystemofSteelEnterprisewithAutonomousPowerPlant[J].ElectricPowerConstruction，2015，36(12)：108-115.

[6] 劉皓明，黃海萍，高元，等. 考慮有載調(diào)壓變壓器的電解鋁穩(wěn)流控制及其能效分析[J]. 電力需求側(cè)管理，2013(3)：34-37.

LIUHaoming，HUANGHaiping，GAOYuan，etal.CurrentStabilizationControlStrategyandEnergyEfficiencyAnalysisinanAluminumSmelterConsideringOLTC[J].PowerDemandSideManagement，2013(3)：34-37.

[7] 黃華，丁勇，常寶立，等. 基于高壓調(diào)功器的沖擊負荷平衡研究[J]. 江蘇電機工程，2014，33(4)：63-65.

HUANG Hua，DING Yong，CHANG Baoli，et al. Research of Impact Load Balancing Based on High-voltage Power Regulator[J]. Jiangsu Electrical Engineering，2014，33(4)：63-65.

[8] 張執(zhí)超，王增平，方攀宇. 基于單機負荷模型系統(tǒng)的緊急狀態(tài)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2014，42(5)：104-109.

ZHANG Zhichao，WANG Zengping，F(xiàn)ANG Panyu. Study on System Emergency State Based on Single Generator Load Model[J]. Power System Protection and Control，2014，42(5)：104-109.

[9] 遲震奎，崔偉清，韓金銅. 基于BPA的電力系統(tǒng)低壓減載的研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2011，27(10)：23-28.

CHI Zhenkui，CUI Weiqing，HAN Jintong. Study on Power System Under-voltage Load Shedding Based on BPA[J]. Power System and Clean Energy，2011，27(10)：23-28.

[10] 周霞，羅凱明，李威，等. 江蘇分區(qū)電網(wǎng)低頻低壓減載方案適應性分析[J]. 江蘇電機工程，2012，31(2)：5-7.

ZHOU Xia，LUO Kaiming，LI Wei，et al. Analysis on Adaptability of UFLS & UVLS Scheme in Jiangsu District Grids[J]. Jiangsu Electrical Engineering，2012，31(2)：5-7.

[11] 林麗琴，吳文宣. TCR+TSC型SVC協(xié)調(diào)控制的仿真分析[J]. 電力與電工，2009，29(3)：1-4.

LIN Liqin，WU Wenxuan. Analysis for Simulation of Coordinated Control for SVC Type TCR-TSC[J]. Electric Power and Electrical Engineering，2009，29(3)：1-4.

ControlStrategyforVoltageStabilityHierarchicalCombinationUnderIsolated

PowerGridOperationModeofPowerSupplySystemsofSteelEnterprises

HONGChao1,WANGWeijie2,LIUHaoming2

(1.SchoolofMechanicalandElectronicEngineering,JingdezhenCeramicInstitute,Jingdezhen,Jiangxi333000,China; 2.CollegeofEnergyandElectricalEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu211100,China)

Abstract：There are many inductive loads in power supply systems of steel enterprises. Startup of impact loads and outage of generating units of owned power plants at the time of isolated power grid operation may cause serious voltage stability problem. Therefore, this paper presents a kind of control strategy for voltage stability hierarchical combination which is to use excitation adjustment control mode to keep voltage stable when voltage of the power grid fluctuates within a narrow range, when excitation adjustment control could not meet requirements, static var compensator (SVC) reactive power compensation control and on-load tap changer (OLTC) voltage regulation control are put into operation. If voltage descends too seriously to be recovered only by the above three control strategies, it is needed to use an emergent control measure of under voltage load shedding (UVLS). Simulating analysis verifies validity of the proposed control strategy.

Key words：steel enterprise; power supply system; isolated power grid operation; voltage stability; impact load; under voltage load shedding

收稿日期：2015-11-30修回日期：2016-01-28

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.05.007

中圖分類號：TM712

文獻標志碼：A

文章編號：1007-290X(2016)05-0032-06

作者簡介：

洪超(1982)，男，江西景德鎮(zhèn)人。講師，工學碩士，研究方向為電力電子和電力市場。

王尉杰(1991)，男，江蘇南通人。在讀碩士研究生，研究方向為用電負荷建模與優(yōu)化運行。

劉皓明(1977)，男，江蘇東臺人。副教授，工學博士，研究方向為智能配電網(wǎng)、微電網(wǎng)和電力市場。

(編輯彭艷)