電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析知識點匯總

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析知識點匯總第一章 電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)組成（ * ）電力系統(tǒng) 由發(fā)電廠、變電站、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的有機的整體。電力網(wǎng)絡(luò) 是由電力線路、變壓器等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機、變壓器、線路和受電器等直接參與生產(chǎn)、輸送、分配和使用電 能的電力設(shè)備常稱為主設(shè)備或稱一次設(shè)備，由他們組成的系統(tǒng)又稱為一次系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中還包含各種測量、 保護和控制裝置， 習(xí)慣上將它們稱為二次設(shè)備和二次系 統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)基本參量總裝機容量 系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，其單位用千瓦 （KW）、兆瓦（MW或吉瓦（GW。年發(fā)電量 指系統(tǒng)中所有發(fā)電

2、機組全年實際發(fā)出電能的總和， 其單位用兆瓦時， 吉瓦 時或太瓦時。最大負(fù)荷 電力系統(tǒng)總有功夫和在一年內(nèi)的最大值， 以千瓦， 兆瓦或吉瓦計。 年發(fā)電 量與最大負(fù)荷的比成為年最大負(fù)荷利用小時數(shù) Tmax額定頻率 按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電系統(tǒng)的額定功率為50HZ。最高電壓等級 是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。三、電力系統(tǒng)的結(jié)線方式對電力系統(tǒng)接線方式的基本要求： 1、保證供電可靠性和供電質(zhì)量； 2、接線要求簡單、 明了，運行靈活，操作方便； 3、保證維護及檢修時的安全、方便； 4、在滿足以上要求的條 件下，力求投資和運行費用低； 5、滿足擴建的要求。無備用結(jié)線包括單回路放射式、干線

3、式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟、運行方便。缺點：供電可靠性差。 適用范圍：供電可靠性要求不高的場合。有備用結(jié)線包括雙回路放射式、 干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點： 供電可靠性和電壓質(zhì)量高。缺點：不經(jīng)濟。 適用范圍：電壓等級較高或重要的負(fù)荷。四、電壓等級及適用范圍（ *）制定標(biāo)準(zhǔn)電壓的依據(jù)：1、三相功率正比于線電壓及線電流S= 3 UI。當(dāng)輸送功率一定時，輸電電壓越高，則輸送電流越小，因而所用導(dǎo)線截面積越小。2、電壓越高對絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器的絕緣投資也越大。因而對應(yīng)于一定的輸送功率與輸送距離應(yīng)有一最佳的輸電電壓、3、從設(shè)備制造的經(jīng)濟性以及運用時便于代換，必須規(guī)格化、系列化，且等級不宜過

4、多。750/500KV為輸電遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)電壓，及區(qū)域網(wǎng)之間的互聯(lián)線路電壓330、220KV多半用于大電力系統(tǒng)的主干線，330KV電壓等級是西北網(wǎng)的特有電壓等級，也用于省網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)110KV既用于中小電力系統(tǒng)的主干線，也用于大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)35K V用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)10KV則是常用的更低一級配電電壓，只有負(fù)荷中高壓電動機的比重很大時，才考慮以 6KV配電的方案如何確定額定電壓線路（電網(wǎng)）額定電壓 =用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機額定電壓=105%線路額定電壓升壓變壓器額定電壓：一次側(cè)=線路額定電壓=發(fā)電機額定電壓（與發(fā)電機相關(guān)聯(lián)105%二次側(cè)=110% （或10

5、5%）線路額定電壓五、電力系統(tǒng)中性點的運行方式（*）直接接地 特點：供電可靠性低，比較經(jīng)濟；故障時：如發(fā)生接地故障，構(gòu)成短路回路，接地相電流很大；適用范圍：110KV以上系統(tǒng)不接地 特點：供電可靠性高，絕緣費高；故障時：如發(fā)生接地故障，不必切除；接地相，但非接地相對地電壓為相電壓3倍。適用范圍：35KV以下系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地1、中性點絕緣故障后相電壓升高.3倍，但線電壓不變，供電可靠性高，適用于35KV及以下的網(wǎng)絡(luò)。2、110KV及以上網(wǎng)絡(luò)，考慮到絕緣投資與運行維護費用常采用中性點直接接地系統(tǒng)。3、在中性點不接地系統(tǒng)，當(dāng)接地電流超過以下數(shù)值時，中性點經(jīng)消弧線圈接地。3 6KV 網(wǎng)絡(luò)30A

6、10KV 網(wǎng)絡(luò)20A35-60KV 網(wǎng)絡(luò) 10A中性點經(jīng)消弧線圈接地時， 又有過補償和欠補償之分。 過補償， 感性電流小于容 性電流。 欠補償，感性電流大于容性電流六、電力系統(tǒng)運行的特點、要求（ * ）電能的特點電能不能大量儲存，電力系統(tǒng)在任何時刻的電能必須滿足刀Pg=E Pl+E Ross對電力系統(tǒng)的要求1、最大限度的滿足用戶的用電需求2、保證安全可靠的供電，按對供電的可靠性的喲求講負(fù)荷分為三級： 一級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟嚴(yán)重?fù)p失，人民生活發(fā)生混亂。二級負(fù)荷：對這一級負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。 三級負(fù)荷：所有不屬于一、二級的負(fù)荷，如學(xué)校，工廠的

7、附屬車間，農(nóng)電等 保證電能的良好質(zhì)量（ *）衡量電能質(zhì)量的的指標(biāo)為：電壓、頻率、波形 電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量一般都以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定值的 5% ，給定的允許頻率偏移為0.2 0.5Hz 。波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。我國電力系統(tǒng)的額定頻率規(guī)定為50HZ， f = 0.2Hz保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 降低一次能源在國民經(jīng)濟一次能源總消耗中的比例， 減少煤耗 率和線損率，廠用電率等。第二章 電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型一、電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電力線路按結(jié)構(gòu)可分架空線路和電纜線路。 架空線路由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成。導(dǎo)線、傳輸電能；避雷

8、線、講雷電流引入大地以保護電力線路免受雷擊；桿塔、支持導(dǎo) 線和避雷線；絕緣子、使導(dǎo)線和桿塔間保持絕緣；金具、支持、接續(xù)、保護導(dǎo)線和避雷線， 連接和保護絕緣子。電纜線路由導(dǎo)線、絕緣層、保護層等構(gòu)成。 導(dǎo)線、傳輸電能；絕緣層、使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與保護層互相絕緣；保護層、保護絕緣 層，并有防止絕緣油外溢的作用。架空線路的絕緣子分針式和懸式兩種，針式絕緣子使用在電壓不超過35KV 的線路上，懸式絕緣子是成串實用的絕緣子，用于電壓為35KV及以上的線路上。架空線路的換位 為減少三項參數(shù)的不平衡，輸電線路進(jìn)行換位循環(huán)，使三項線路參數(shù) 盡量平衡。 整換位循環(huán)： 指一定長度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個

9、不同位置，完成一次完整的循環(huán)。二、電力線路的物理現(xiàn)象熱效應(yīng) 電流流過導(dǎo)線時會因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，電流越大，損耗越大，發(fā)熱也越厲害。用電阻R描述磁場效應(yīng) 當(dāng)交流電流通過電力線路時，在三相導(dǎo)線內(nèi)部和三相導(dǎo)線的周圍都要產(chǎn)生 交變的磁場，而交變磁通匝鏈導(dǎo)線后，將在導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。用電感L 描述。電場效應(yīng) 當(dāng)交流電流加在電力線路上時，在三相導(dǎo)線的周圍會產(chǎn)生交變的電場，在 它的作用下， 不同相的導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與大地之間將產(chǎn)生位移電流， 從而形成容性電流和容 性功率。用電容C描述。電暈現(xiàn)象和電流泄漏 在高電壓的作用下，當(dāng)導(dǎo)線表面的電場強度過高時，當(dāng)導(dǎo)致輸 電線周圍的空氣游離放電 （在電力系統(tǒng)中常稱這種

10、現(xiàn)象為電暈現(xiàn)象） ；而且由于絕緣的不完 善，可能引起少量的電流泄漏等。用電導(dǎo) G描述。三、波阻抗和自然功率如果令線路的ri=0和gi=0，則成為一條無損耗的線路，相應(yīng)的zi j Li , yi j Ci ,它的波阻抗Zc . L-i/Ci為純電阻，傳播系數(shù)則僅有虛部，稱為相位系數(shù)。在無損線路中，當(dāng)線路末端所接負(fù)荷等于波阻抗乙時,線路末端的功率為純有功功率。這個功率成為線路的自然功率。自然功率常用來衡量長距離輸電線路的輸電能力，一般220kV及以上電壓等級架空線路的輸電能力大致接近于自然功率。四、負(fù)荷的運行特性和數(shù)學(xué)模型i、負(fù)荷和負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷電力系統(tǒng)總負(fù)荷就是系統(tǒng)中千萬個用電設(shè)備消耗功

11、率的總和。他們大致分異步電動機、同步電動機、電熱電爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備若干類。電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、交通、市政、商業(yè)及城鄉(xiāng)居民鎖消耗的功率綜合。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷綜合用電負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)中損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率。電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠本身消耗的功率廠用電,就是系統(tǒng)中各發(fā)電機應(yīng)發(fā)的功率電力系統(tǒng)負(fù)荷的運行特性分為兩大類:i、負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間而變化的規(guī)律;符合特性：負(fù)荷隨電壓或頻率而變化的規(guī)律負(fù)荷曲線按負(fù)荷種類分，可分為有功功率負(fù)荷和無功功率負(fù)荷曲線；按照時間段長短分，可分為日負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。按計量地點分，可分為個別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠、

12、乃至整個系統(tǒng)的負(fù)荷曲線。有功功率日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線描述一日內(nèi)負(fù)荷隨時間 （以小時為單位）變化的曲線。反映一段時間內(nèi)負(fù)荷隨時間而變化的規(guī)律用負(fù)荷曲線來描述。最大、最小值之差，即所謂峰谷差。日負(fù)荷曲 線它是制訂各發(fā)電負(fù)荷計劃的依據(jù)。日負(fù)荷率 24 小時平均負(fù)荷與該時間段內(nèi)的最高負(fù)荷的百分比。有功功率年負(fù)荷曲線一般指年最大負(fù)荷曲線， 即表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù)荷變化的曲線。 有功功率年 負(fù)荷曲線常用語制訂發(fā)電設(shè)備檢修計劃及計算全年的發(fā)電量。2、負(fù)荷的靜態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型負(fù)荷的靜態(tài)特性 負(fù)荷特性指負(fù)荷功率隨負(fù)荷端電壓或系統(tǒng)頻率變化而變化的規(guī)律， 因而有電壓特性和頻 率特性之分，進(jìn)一步可分為靜態(tài)特性

13、和動態(tài)特性。靜態(tài)特性： 指電壓或頻率變化后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時負(fù)荷功率與電壓或頻率的關(guān)系。動態(tài)特性： 指電壓或頻率急劇變化過程中負(fù)荷功率與電壓或頻率的關(guān)系。 由于負(fù)荷有功功率和無功功率的變化規(guī)律不同， 負(fù)荷特性還應(yīng)分為有功功率特性和無功 功率特性兩種。第三章 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析一、潮流計算潮流計算的目標(biāo)針對系統(tǒng)正常穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算： 給定運行方式下的負(fù)荷和某些發(fā)電機功率及某些節(jié) 點電壓，求整個系統(tǒng)的電壓和功率分布。潮流計算的用途檢查各元件是否過負(fù)荷各節(jié)點電壓是否滿足要求、計算功率損耗功率的分布和分配是否合理潮流計算的重要性電力系統(tǒng)最基本的計算現(xiàn)有系統(tǒng)的運行和擴建新系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)的安全估計、靜

14、態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析 潮流計算結(jié)果：各節(jié)點電壓(大小、相位)、各支路電流及功率分布(功率的傳輸和功率損 耗)首先從簡單網(wǎng)絡(luò)潮流計算入手， 掌握手算潮流的方法和了解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行下的物理現(xiàn)象， 然 后學(xué)習(xí)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的潮流計算(側(cè)重于基本的計算機算法)二、電壓降落、電壓損耗和電壓偏移電壓降落 或稱線路阻抗中的電壓降落， 是指線路始末兩端電壓的向量差， 電壓降落 也是向量，有縱分量和橫分量電壓損耗 在電力系統(tǒng)中，關(guān)心較多的是線路兩端電壓的數(shù)值差，并將這一差值U1 U 2稱為電壓損耗。常用百分?jǐn)?shù)表示為 電壓損耗% = (U1 U2) UN 100% 在近似計算中，常用電壓降落的縱分量來代替電壓損耗 U 2 (

15、P2R Q2X) U 2電壓偏移是指線路始端電壓和末端電壓與線路額定電壓之間的差值，即Uj Un和U2 UN ,分別用他們來衡量兩端電壓偏離額定電壓的程度。電壓偏移常用百分?jǐn)?shù)表示，有始端電壓偏移 %=(U1 UN) UN 100% 末端電壓偏移 %=(U2 UN) UN 100%電壓調(diào)整是指線路末端空載與負(fù)載時電壓的數(shù)值差 (U20 U2) 。電壓調(diào)整也僅有數(shù) 值。不計線路對地導(dǎo)納時， U20 U 2 ，電壓調(diào)整等于電壓損耗，即 U20 U2 U1 U2 ，電 壓調(diào)整也常以百分值表示，即 電壓調(diào)整 % = (U20 U2) U20 100% 式中的為線路末端 空載時電壓。輸電功率 是指線路末端

16、輸出有功功率P2 與線路始端輸入有功功率P1 的比值，常以百分值表示，即輸電效率% = P2 R 100%因為線路始端輸出有功功率P總大于末端有功功率P2,輸電效率總小于 100%可得出以下結(jié)論三、電力線路上的電能損耗 有功功率損耗伴隨著電能損耗，從而使電力系統(tǒng)一次能源消耗增加。 對于無功功率損耗雖然它并不直接引起電能損耗， 但無功損耗需要由發(fā)電機和無功補償 設(shè)備供給，從而也增大了他們的容量和所需要的費用。當(dāng)無功功率流過線路和變壓器時，使總電流增大，因而增大了電阻中的有功功率損耗。 顯然系統(tǒng)中不希望無功功率遠(yuǎn)距離輸送，希望用戶提高功率因素，無功功率分層控制， 就地平衡。線路等值電抗消耗的無功：

17、與負(fù)荷平方成正比。 對地等值電納發(fā)出的無功： 充電功率， 與所加電壓平方成正比， 與通過負(fù)荷無直接關(guān)系。 輕載時，線路消耗很少的無功， 甚至發(fā)出無功。對于超高壓線路， 可能引起線路末端電 壓升高， 導(dǎo)致絕緣設(shè)備損壞， 故線路末端常設(shè)并聯(lián)電抗器， 在線路空載或輕載時抵消充電功 率，避免線路上出現(xiàn)過電壓。四、電力線路上的電能損耗最大負(fù)荷利用小時數(shù) Tmax 指一年中負(fù)荷消費的電能 A 除以一年中的最大負(fù)荷 Pmax即： TmaxA/ Pmax年負(fù)荷率一年中負(fù)荷消費的電能A除以一年中的最大負(fù)荷Pmax與8760h的乘積，即:年負(fù)荷損耗率Az （/ 8760Pmax）最大負(fù)荷損耗時間 全年電能損耗除以

18、功率損耗，即： maxAz / Pmax求取全年電能損耗的方法有以下兩個：根據(jù)最大負(fù)荷損耗率計算：AzPmax （年負(fù)荷損耗率） 8760根據(jù)最大負(fù)荷損耗時間計算：AzPmaxmax最大負(fù)荷損耗時間 max與Pmax和功率因素COS均有關(guān)系，通過書中表3-1利用Pm ax和cos 可得到 max五、電能經(jīng)濟指標(biāo)輸電效率 指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值， 以百分?jǐn)?shù)表示 輸電效率 % P2 / P1 100%線損率或網(wǎng)損率 線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值線損率 % Az/ A1 100% Az（/ A2 Az） 100%六、線路分析結(jié)論1 、輸電線路的最大傳輸功率與

19、兩端電壓的乘積成正比，而與線路的電抗呈反比。 2、增加始端或末端的電壓可以提高線路的傳輸功率極限， 但是由于受設(shè)備絕緣等因素的限制， 其 最高電壓通常不允許超過一定的容許值， 除非提高線路的電壓等級， 采用更高一級的額定電 壓。 3、減少線路的電抗比提高電壓等級容易和經(jīng)濟得多。其中，線路采用分裂導(dǎo)線便是減 少的措施之一， 另一個措施是在線路上串聯(lián)電容器， 用電容器的容抗來補償線路的一部分感 抗。輸電線路功率與電壓之間的定性關(guān)系而有在輸電系統(tǒng)， 特別是超高壓輸電系統(tǒng)中， 由于線路和變壓器的電阻遠(yuǎn)小于電杭， 其結(jié)果是有功功率與兩端電壓相位差之間， 無功功率與電壓損耗之間呈比較緊密的關(guān)系，功功率與電

20、壓損耗之間、無功功率與電壓相位差之間的關(guān)系較弱。P (U1 U 2) sin X 有功功率一般是由電壓相位相對超前的一端向電壓相位相對滯后的一端傳送 ( 相當(dāng)于 0) 。對于線路所傳輸?shù)臒o功功率，在忽略線路的電阻時有 下式可以得出無功功率與兩端電壓的關(guān)系。U1 U 2U 2 U2 (P2R Q2X ) U2Q2 (U1 U 2) U2 X 可見，線路傳輸?shù)臒o功功率與線路兩端電壓差即電壓損耗成正比。 而且， 無功功率一般 由電壓高的一端向電壓低的一端流動。 如果要增加線路始端送到末端的無功功率， 需要設(shè)法 提高始端電壓或降低末端電壓。七、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計算輻射形電網(wǎng)特點 : 線路有明確的始端

21、和末端輻射形電網(wǎng)的分析計算利用已知的負(fù)荷、節(jié) 點電壓求取未知節(jié)點電壓、線路功率分布、功率損耗及始端輸出功率。按已知條件的不同， 一般可以分為兩種 :已知末端功率、 電壓:根據(jù)前述方瘩， 從末端逐級往上推算已知末端功率、 始端電壓 : 迭代法求解第四章 復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計算機算法潮流計算中節(jié)點的分類在潮流計算中， 給定的量應(yīng)該是負(fù)荷吸收的功發(fā)電機發(fā)出的功率或者發(fā)電機的電壓和具 有電壓調(diào)整能力的變電所母線電壓。 這樣， 按照給定量種類的不同， 可以將節(jié)點分為以下三 類:（1） PQ節(jié)點。給定節(jié)點的注入有功功率P和注入無功功率 Q這類節(jié)點對應(yīng)于實際系統(tǒng)中的純負(fù)荷節(jié)點 （ 如變電所母線 ）、有功和無

22、功出力都給定的發(fā)電機節(jié)點（ 包括節(jié)點上帶有負(fù)荷卜以及聯(lián)絡(luò)節(jié)點 （注入有功和無功功率都等于零 ） 。這類節(jié)點占系統(tǒng)中的絕大多數(shù)， 它們 的節(jié)點電壓有效值和相位未知。（2）PV節(jié)點。給定節(jié)點的注入有功功率尸和節(jié)點電壓已知效值，待求量是節(jié)點的注入無功功率Q和電壓的相位e。這類節(jié)點通常為發(fā)電機節(jié)點，其有功出力給定而且具有比較大 的無功容量， 它們能依靠自動電壓調(diào)節(jié)器的作用使母線電壓保持為給定值。有時將一些裝有無功補償設(shè)備的變電站母線也處理為PV節(jié)點。（3 平衡節(jié)點。在潮流計算中，必須設(shè)置一個平衡節(jié)點，其電壓有效值為給定值，電壓 相位為B -D，即系統(tǒng)其它各節(jié)點的電壓相位都以它為參考；而其注入的有功功率

23、和無功功率都是待求量。第五章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整一、電力系統(tǒng)的有功平衡頻率偏移對電能用戶的影響電力設(shè)備在額定頻率下設(shè)計 : 好技術(shù)經(jīng)濟性能，是電能質(zhì)量的另一重要指標(biāo)。用戶觀點 : 要求提供合格哪優(yōu)質(zhì)電能商品。影響舉例 :電動機 : f 變化，轉(zhuǎn)速改變，影響產(chǎn)品質(zhì)量。電子設(shè)備 : 對 f 敏感，要求更高，現(xiàn)代投資環(huán)境。火電廠主要設(shè)備 : 水泵、風(fēng)機、磨煤機都是異步電機，f 下降，輸出下降，有功發(fā)電下降， f 進(jìn)一步下降，惡性循環(huán)。有功功率和系統(tǒng)頻率的關(guān)系1. 電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速的關(guān)系在穩(wěn)態(tài)運行情況下， 全系統(tǒng)各點的頻率都相等， 所有發(fā)電機都保持同步運行。 每一臺 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速

24、與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系為f (n p) 60 Hzn: 發(fā)電機轉(zhuǎn)速p: 發(fā)電機極對數(shù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速取決于其轉(zhuǎn)軸上的原動機的機械功率PM 和發(fā)電機輸出的電磁功率 PE 電網(wǎng) f : 發(fā)電機轉(zhuǎn)速 的體現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機 PM 與 PE . 平衡時， 和 f 不變負(fù)荷 PL 隨機變化引起 Pe隨機變化，Pm無法突變，引起f隨機變化。結(jié)論 :頻率偏移不可避免為了保持系統(tǒng)的頻率在額定值附近，需要不斷調(diào)整原動機的輸入功率，使發(fā)電機的偷出功率與系統(tǒng)負(fù)荷有功功率的變化相適應(yīng)，從而使發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速變化不致過大。因此，系統(tǒng)頻率的控制，與負(fù)荷有功功率的變化及其在發(fā)電機間的分配以及發(fā)電機組功 率的控制密切相關(guān)。2. 有功負(fù)荷的

25、變動及控制實際的負(fù)荷變化比圖中的曲線 1 要復(fù)雜得多， 除了在總體上呈連續(xù)變化的趨勢以外還包 含呈隨機變化的部分，在隨機變化的部分中，主要是變化幅度較小、變化周期較短（ 以幾秒鐘為周期 ） 的隨機分量 ;有的還具有變化幅度稍大、變化周期稍長的（ 以幾分鐘為周期 ） 脈動分量。另外一種負(fù)荷變動基本上可以預(yù)計， 其變動幅度最大， 周期也最長， 是由于生產(chǎn)、 生活、 氣象等變化引起的負(fù)荷變動，有規(guī)率的。電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整 對變化幅度較小、變化周期較短 （ 以幾秒鐘為周期 ） 的隨機 分量，由發(fā)電機組的調(diào)速器來調(diào)整，當(dāng)調(diào)速器的測速系統(tǒng)感受到發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化時（ 如轉(zhuǎn)速下降 ） ，調(diào)速器的執(zhí)行機構(gòu)會自

26、動調(diào)節(jié)發(fā)電機的功率（ 增加發(fā)電機功率 ） ，由調(diào)速器來平衡負(fù)荷變動的方式常稱為電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整; 一次調(diào)頻是所有運行中的發(fā)電機組都可參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整 對變化幅度稍大、 變化周期稍長的 （ 以幾分鐘為周期 ）脈動 分量，只由發(fā)電機組的調(diào)速器動作不能滿足頻率偏差的要求， 由系統(tǒng)中指定發(fā)電機組的調(diào)頻 器來調(diào)整，這種調(diào)整稱為電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整 ; 二次調(diào)頻廠往往是系統(tǒng)的平衡節(jié)點。電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整 對變動可以預(yù)計的負(fù)荷， 根據(jù)預(yù)測負(fù)荷采用有功功率經(jīng)濟 分配，由調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)行最優(yōu)分配。這種調(diào)整稱為電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整。負(fù)荷預(yù)測的簡

27、要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的第一個問題就是研究用戶的需求， 即進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測， 按照調(diào)度 計劃的周期， 可分為日負(fù)荷預(yù)測， 周負(fù)荷預(yù)測和年負(fù)荷預(yù)測。 不同的周期的負(fù)荷有不同的變 化規(guī)律：1. 第一種變動幅很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動有很大的偶然性2. 第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負(fù)荷的主要有: 電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動 ;3. 第三種變動基本上可以預(yù)計，其變動幅度最大，周期也最長，是由于生產(chǎn)、生活、氣 象等變化引起的負(fù)荷變動。負(fù)荷預(yù)測的精度直接影響經(jīng)濟調(diào)度的效益， 提高預(yù)測的精度就可以降低備用容量， 減少 臨時出力調(diào)整和避免計劃外開停機組，以利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟

28、性和安全性。負(fù)荷預(yù)測分類 :1. 安全監(jiān)視過程中的超短期負(fù)荷預(yù)測 ;2. 日調(diào)度計劃 ;3. 周負(fù)荷預(yù)測 ;4. 年負(fù)荷預(yù)測 ;5. 規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時需要用 10-20 年的負(fù)荷預(yù)測值。有功功率電源和系統(tǒng)的備用容量1. 有功功率電源 電力系統(tǒng)中有功功率電源是各眾電廠的發(fā)電機。 系統(tǒng)中的總裝機容量 =所有發(fā)電機額定容量之和 但系統(tǒng)中的電源容量并不一定始終等于所有發(fā)電機額定容量之的電和， 這是因為并不是所 有發(fā)電機組不間斷地全部投入運行 (停運、檢修等 ) ，且投入運行的發(fā)電機組也不是全部按額 定容量發(fā)電。系統(tǒng)中電源容量 =可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)率之和投入運行的發(fā)電設(shè)備可發(fā)功率 之和是真正可供調(diào)

29、度的系統(tǒng)電源容量。 其不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)( 總)發(fā)電負(fù)荷。2. 系統(tǒng)的備用容量系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分， 可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、 事故備用、 檢 修備用和國民經(jīng)濟備用等。(1) 負(fù)荷備用容量。 負(fù)荷備用容量是為了適應(yīng)系統(tǒng)中短時的負(fù)荷波動，以及因負(fù)荷預(yù)測 不準(zhǔn)而產(chǎn)生的計劃外負(fù)荷增加，一般取負(fù)荷的 2%-5%(2) 事故備用容量。 事故備用容量是為了防止因機組發(fā)生事故使有功產(chǎn)生缺額而設(shè)置的 備用容量， 其大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)容量、 發(fā)電機臺數(shù)、 單位機組容量、 機組的事故概率以及系統(tǒng) 的可靠性指標(biāo)等確定。一般取為系統(tǒng)最大負(fù)荷的5%-0% ，且應(yīng)大于系統(tǒng)中最大機組的容量。(

30、3) 檢修備用。 檢修備用是為系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能進(jìn)行定期檢修而設(shè)置的備用容量。通 常機組的檢修安排在系統(tǒng)負(fù)荷較低的季節(jié)和節(jié)假日進(jìn)行， 如果這些時間不夠安排， 則需設(shè)置 專門的檢修備用容量。(4) 國民經(jīng)濟備用。 國民經(jīng)濟備用指適應(yīng)負(fù)荷的超計劃增長而設(shè)置的備用。負(fù)荷備用和事故備用是在系統(tǒng)每天的運行過程中都必須加以考慮和安排的， 檢修備用在安排每年運行方式時加以考慮，而國民經(jīng)濟備用則屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計考慮的內(nèi)容。熱備用 熱備用是指所有投入運行的發(fā)電機組可能發(fā)出的最大功率之和與全系統(tǒng)發(fā) 電負(fù)荷之差，因而也稱運轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。負(fù)荷備用必須以熱備用的形式存在于系統(tǒng)之中。 事故備用中一部分應(yīng)為熱備用

31、， 另一部 分可以冷備用的形式存在于系統(tǒng)之中。冷備用 冷備用容量是指系統(tǒng)中處于停止運行狀態(tài)， 但可以隨時待命啟動的發(fā)電機組 最大出力的總和。冷備用可以作為檢修備用和國民經(jīng)濟備用及一部分事故備用。要保證電力系統(tǒng)運行過程中的頻率質(zhì)量， 首先必須滿足在額定頻率下系統(tǒng)有功功率平衡的要求， 除了滿足有功功率平衡要求以外， 在系統(tǒng)中還必須安排適當(dāng)?shù)膫溆萌萘浚?有功功率平衡和備用要求可以歸納為gPGNii1PLmaxPmaxPRPGNi 一發(fā)電機 i 的可用有功出力， g 為系統(tǒng)中發(fā)電機的總數(shù)PL max 一全系統(tǒng)總的最大負(fù)荷Fm ax 一全系統(tǒng)的最大有功功率損耗和廠用電PR全 系 統(tǒng) 總 有 功 功 率

32、備 用 容 量二、電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)中有功功率的最有分配有兩個主要內(nèi)容， 包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功 功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合。 通常所說的機組的合理開停， 包括三個部分1. 機組的最優(yōu)組合順序2. 機組的最優(yōu)組合數(shù)量3. 機組的最優(yōu)開停時間 涉及的是系統(tǒng)中冷備用容量的合理分布問題。各類發(fā)電廠的運行特點和合理組合 只對各類發(fā)電機的運行特點及對它們承擔(dān)負(fù)荷的合理順序作一說明1. 各類發(fā)電廠的運行特點火力發(fā)電廠的特點有(1) 火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機都有一個技術(shù)最小負(fù)荷，也就是約束條件，鍋爐的技術(shù)最小負(fù)荷取決于鍋爐燃燒的

33、穩(wěn)定性， 其值約為額定負(fù)荷的 25%70%，因鍋爐類型和燃料種類而異。 汽輪機的技術(shù)最小負(fù)荷約為額定負(fù)荷的 10%15%(2) 火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機的退出運行和再度投入不僅要耗費能量，而且要花費時間，又 易于損壞設(shè)備。(3) 火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機承擔(dān)急劇變動的負(fù)荷時，也是既要額外耗費能量，又花費時間。(4) 火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機的高溫高壓設(shè)備效率高，可以靈活調(diào)節(jié)的范圍窄。中溫中壓設(shè) 備效率較前者低， 但可以靈活調(diào)節(jié)的范圍較前者寬。 低溫低壓設(shè)備效率最低， 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 最差。(5) 熱電廠 ( 供熱式火力發(fā)電廠 ) 與一般火電廠的區(qū)別在于熱電廠的技術(shù)最小負(fù)荷取決于其熱 負(fù)荷，因而稱強迫

34、功率。由于熱電廠抽氣供熱，其效率較高 .原子能發(fā)電廠的特點有(1) 原子能發(fā)電廠反應(yīng)堆的負(fù)荷基本上沒有限制， 因此， 其技術(shù)最小負(fù)荷主要取決于汽輪機， 也約為額定負(fù)荷的 10%15%。(2) 原子能發(fā)電廠的反應(yīng)堆和汽輪機退出運行和再度投入皆承擔(dān)急劇變動負(fù)荷時，也要耗費 能量、花費時間，且易于損壞設(shè)備。(3) 原子能發(fā)電廠的一次投資大，運行費用小。 水力發(fā)電廠的特點有 :(1) 為綜合利用水能，保證河流下游的灌溉、通航，水電廠必須向下游釋放一定水量，釋放 這部分水量的同時發(fā)出的功率也是強迫功率。(2) 水電廠的水輪機也有一個技術(shù)最小負(fù)荷，其值因水電廠的具體條件而異。(3) 水電廠的水輪機退出運行

35、和再度投入不需耗費很多能量，也不需花費很多時間，操作簡 單。這是水電廠的主要優(yōu)點之一。(4) 水電廠的水濤侖機承擔(dān)急劇變動負(fù)荷時，不需額外耗費能量和花費時間。(5) 水電廠水頭過分低落時，水輪發(fā)電機組可發(fā)的功率要降低。水電廠不總能承擔(dān)額定容量 范圍內(nèi)的負(fù)荷。(6) 水電廠按其有無調(diào)節(jié)水庫、調(diào)節(jié)水庫的大小或其功能分為無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年 調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)和抽水蓄能等幾類。抽水蓄能水電廠起的是調(diào)峰作用。在其上、下方各有一水庫， 系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)低谷時，抽 水至上水庫，儲蓄水能 ; 系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)高峰時， 放水至下方水庫，同時發(fā)電 . 因此，其水源僅 需維持泄漏和蒸發(fā)所需水量。2. 各類發(fā)電廠的合理組

36、合火電廠 承擔(dān)基本不變的負(fù)荷。 避免頻繁開停設(shè)備或增減負(fù)荷。 高溫高壓電廠因效率最高， 應(yīng)優(yōu)先投入，在負(fù)荷曲線的更基底部分運行。 中溫中壓電廠、 低溫低壓電廠設(shè)備陳舊， 效率 很低，只能在高峰負(fù)荷期間發(fā)必要的功率。原子能電廠 可調(diào)容量大，一次投資大，運行費用小， 應(yīng)持續(xù)承擔(dān)額定容量負(fù)荷，在負(fù)荷 曲線的基底部分運行。無調(diào)節(jié)水庫水電廠 全部功率應(yīng)首先投入。有調(diào)節(jié)水庫水電廠 強迫功率都不可調(diào)，應(yīng)首先投入。 在洪水季節(jié)， 為防止棄水，優(yōu)先投 入; 在枯水季節(jié)則恰相反，應(yīng)承擔(dān)高峰負(fù)荷。在耗盡日耗水量的前提下，枯水季節(jié)水電廠可 調(diào)功率用于調(diào)峰，使火電廠的負(fù)荷更平穩(wěn) . 從而減少設(shè)備開?；蜇?fù)荷增減，從而節(jié)約

37、總的燃 料消耗。抽水蓄能電廠 在低谷負(fù)荷時， 其水輪發(fā)電機組作電動機水泵方式運行， 因而應(yīng)作負(fù)荷考 慮。在高峰負(fù)荷時發(fā)電，與常規(guī)水電廠無異。雖然抽水蓄能、放水發(fā)電循環(huán)的總效率只有70%左右，但因這類電廠的介入，使火電廠的負(fù)荷進(jìn)一步平穩(wěn)， 就系統(tǒng)總體而言，是很合理的。這類電廠常伴隨原子能電廠出現(xiàn)， 其作 用是確保原子能電廠有平穩(wěn)的負(fù)荷。但系統(tǒng)中嚴(yán)重缺乏調(diào)節(jié)手段時，也考慮建設(shè)這類電廠。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配1、概述最優(yōu)化 人們?yōu)槟硞€目的而選擇的一個“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最 佳”效果這樣一個宏觀過程有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配 是指系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個正在運行的發(fā)電設(shè)備或 發(fā)電廠之間的

38、合理分配。 經(jīng)典的方法是按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配， 現(xiàn)代采用數(shù)學(xué)規(guī)劃的 方法。電力系統(tǒng)最優(yōu)運行 是電力系統(tǒng)分析的一個重要分支， 研究的問題主要是在保證用戶 用電需求的前提下，如何優(yōu)化地調(diào)度系統(tǒng)中各發(fā)電機組和系統(tǒng)中可調(diào)狀態(tài)變量的運行工況， 從而使系統(tǒng)發(fā)電所消耗的總?cè)剂虾牧炕蚓W(wǎng)絡(luò)損耗達(dá)到最小。在電力系統(tǒng)中， 由于各個發(fā)電廠的形式可能不同，它們的經(jīng)濟性各不相同。因此， 系統(tǒng) 的有功負(fù)荷 （ 包括網(wǎng)絡(luò)損耗 ）在電廠和機組間的不同分配，將影響到整個系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。 在系統(tǒng)各節(jié)點的負(fù)荷都已知的情況下， 如何分配發(fā)電機和補償設(shè)備的功率， 使得所有設(shè)備不 發(fā)生過載、 全部母線電壓都滿足要求， 并且使得全系

39、統(tǒng)運行最為經(jīng)濟， 玲這便屬于電力系統(tǒng) 運行方式的優(yōu)化問題。優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述： 求解問題的變量，在滿足等式和不等式函數(shù)約束的條件下，使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小。2. 火力發(fā)電廠之間的有功功率經(jīng)濟分配 經(jīng)典的經(jīng)濟調(diào)度在決定全系統(tǒng)的總有功負(fù)荷和損耗在發(fā)電機之間的經(jīng)濟分配時， 只計及 發(fā)電機組有功出力的限制， 而不考慮其它安全約束和電壓要求， 其目標(biāo)是使全系統(tǒng)的總?cè)剂?消耗量 （或總費用 ） 最少。1）火力發(fā)電機組的燃料消耗特性對于純火電系統(tǒng)， 發(fā)電廠的燃料費用主要與發(fā)電機輸出的有功功率有關(guān)， 這種反映單位 時間內(nèi)發(fā)電設(shè)備的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系稱為耗量特性。 燃料消耗用含熱量 為 kg 的標(biāo)準(zhǔn)

40、煤重量表示。耗量微增率 單位時間內(nèi)輸入能量微增率與輸出功率微增量的比值。 耗量特性曲線 某點切線的斜率。2）不計網(wǎng)損變化影響的有功功率經(jīng)濟分配不計網(wǎng)損變化影響的有功功率經(jīng)濟分配， 是指網(wǎng)絡(luò)中的總有功功率損耗假定與發(fā)電機之 間的有功功率分配情況無關(guān)。各個發(fā)電機的出力都不超過容許范圍的前提下，全系統(tǒng)總的燃料消耗量達(dá)到最小。 等微增率準(zhǔn)則作如下物理解釋 :煤耗微增率是機組增加單位出力時所增加的燃料消耗量。 如果在某一有功功率分配情況 下，各機組的煤耗微增率不等，例如機組 i 的煤耗微增率小于機組 j ，在此情況下，若將機 組 i 的出力增加一個微小增量并同時將機組 j 減少同一數(shù)量，使功率仍保持平衡

41、，則其結(jié)果 是機組 i 因此而增加的燃料消耗量將小于機場減少的燃料消耗量，即可以使全系統(tǒng)的燃料消 耗量減少， 由此說明應(yīng)該增加機組 i 的出力并減少場的出力， 直至它們的煤耗微增率相等為 止。三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整（一）概述頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要的指標(biāo)， 直接影響著負(fù)荷的正常運行。 負(fù)荷要求頻率的 偏差一般應(yīng)控制在（0.2 0.5） Hz的范圍內(nèi)。一般而言，系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率與頻率大致呈一次方關(guān)系。 要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。 在頻率調(diào)整前，必須了解電力系統(tǒng)負(fù)荷、發(fā)電機組及電力系統(tǒng)的頻率特性。負(fù)荷是隨時間不斷變化的， 其中包括變化幅度較小

42、、 變化周期較短的隨機分量， 以及變 化幅度稍大、變化周期稍長的脈動分量和連續(xù)變化的部分。要調(diào)整. 句慮機的有功出力使之 隨時與負(fù)荷相適應(yīng)，目前所采用的方法是針對不同的變化分量采取不同的手段。對于數(shù)量較小而變化較快的隨機變化分量， 發(fā)電機有功出力的調(diào)整在速度上必須能與之 相適應(yīng)， 而要求出力改變的數(shù)量也較小。 對于這一分量， 可以通過原動機調(diào)速器的作用來完 成發(fā)電機組出力和頻率的調(diào)整，習(xí)慣上稱之為頻率的一次調(diào)整。下面先從自動調(diào)速系統(tǒng)的作用開始討論系統(tǒng)的頻率調(diào)整問題。（二）、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性1. 自動調(diào)速系統(tǒng)發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的種類很多， 但根據(jù)其轉(zhuǎn)速測量元件的不同， 基本上可以分為機械液

43、 壓式和電氣液壓式兩大類。 為了說明調(diào)速器和調(diào)頻器的工作原理， 介紹一種原始的機械調(diào)速 系統(tǒng)一離心飛擺式。 這種調(diào)速系統(tǒng)簡單直觀， 它的調(diào)節(jié)機理又和新型調(diào)速系統(tǒng)沒有太大的差 別。2. 發(fā)電機組有功功率靜態(tài)頻率特性在自動調(diào)速系統(tǒng)作用下， 發(fā)電機組輸出的有功功率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱為機組的有 功功率靜態(tài)頻率特性， 簡稱機組的頻率特性。 由于發(fā)電機的有功功率隨著原動機的功率的增 加而增加， 而且系統(tǒng)的頻率與機組轉(zhuǎn)速成正比， 因此可以近似地認(rèn)為機組的頻率特性為一條 直線，穩(wěn)態(tài)下發(fā)電機在調(diào)速器作用下發(fā)出的有功功率增量與頻率增量之間的關(guān)系為 :3. 系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整在電力系統(tǒng)中， 所有發(fā)電機組都具有自

44、動調(diào)速系統(tǒng)， 它們共同承擔(dān)頻率的一次調(diào)整任務(wù)， 其主要目標(biāo)是針對全系統(tǒng)有功負(fù)荷的隨機變化。為了保證負(fù)荷在有較大的變化時， 使系統(tǒng)的頻率滿足要求， 需進(jìn)一步調(diào)整發(fā)電機組的出 力，使它們能更好地跟蹤負(fù)荷的變化， 以便將頻率偏差限制在容許變化范圍內(nèi)， 并能得到更 高的頻率質(zhì)量，就需要進(jìn)行頻率的二次調(diào)整。然而， 頻率的二次調(diào)整， 既不是所有的機組都參與，也不是連續(xù)不斷地進(jìn)行，而是每隔 一段時間進(jìn)行一次， 其周期因系統(tǒng)而異， 二次調(diào)頻是由發(fā)電機組的調(diào)頻器實現(xiàn)的， 一般只由 系統(tǒng)的調(diào)頻廠即系統(tǒng)中的平衡節(jié)點的發(fā)電機組擔(dān)負(fù)的。4. 頻率的二次調(diào)整在實際電力系統(tǒng)中， 基本上所有的機組都裝有自動調(diào)速系統(tǒng)， 因此所

45、有機組都參與一次 調(diào)頻。 當(dāng)負(fù)荷變化時， 雖然發(fā)電機組的自動調(diào)速系統(tǒng)能在一定程度上調(diào)節(jié)發(fā)電機的功率， 使 它們隨著負(fù)荷的變化而變化，但由于調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)不為零， 是由差調(diào)節(jié)，因此， 單靠 機組的自動調(diào)速系統(tǒng)不可避免地會產(chǎn)生較大的頻率偏差， 而當(dāng)負(fù)荷變化較大時， 頻率偏差甚 至超過容許范圍。由上述可見在進(jìn)行頻率的二次調(diào)整時， 系統(tǒng)負(fù)荷的增減基本上要由調(diào)頻機組或調(diào)頻廠來 承擔(dān)， 如調(diào)頻廠不位于負(fù)荷中心， 有可能出現(xiàn)在控制系統(tǒng)頻率的同時， 通過聯(lián)絡(luò)線交換的有 功功率超出允許值的情況， 這樣就出現(xiàn)了在調(diào)整系統(tǒng)頻率的同時控制聯(lián)絡(luò)線上流通功率的問 題。6. 自動發(fā)電控制以上只是從原理上解釋了系統(tǒng)的頻率

46、調(diào)整。 在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中頻率的控制和調(diào)整除自動 調(diào)速系統(tǒng)外，主要依靠自動發(fā)電控制系統(tǒng)來保證系統(tǒng)的頻率，聯(lián)絡(luò)線功率及經(jīng)濟運行。1. 自動發(fā)電控制(Automatic Generation Control, 縮寫 AGC的功能：1) 頻率偏差限制在容許變化范圍內(nèi)并能得到更高的頻率質(zhì)量。2) 使系統(tǒng)各區(qū)域之間通過聯(lián)絡(luò)線交換的凈功率按照事先約定的協(xié)議執(zhí)行。3 發(fā)電機組之間的功率分配應(yīng)滿足經(jīng)濟性要求。 完成系統(tǒng)內(nèi)區(qū)域之間通過聯(lián)絡(luò)線交換的凈功率按照事先約定的協(xié)議執(zhí)行的功能稱為頻 率和聯(lián)絡(luò)線功率控制，也稱為負(fù)荷頻率控制 (Load FrequencyControl 縮寫 LFC) , 也即為上 面講述的二次

47、調(diào)頻。 負(fù)荷預(yù)測通常存在誤差， 因此需要不斷對機組間功率的經(jīng)濟分配作調(diào)整。 為了達(dá)到經(jīng)濟分配目的而進(jìn)行的調(diào)整和控制常稱為經(jīng)濟調(diào)度控制(Economic DispatchingControl縮寫EDC)，或簡稱經(jīng)濟調(diào)度(ED)，也即為上面講述的三次調(diào)頻。兩者組成了自動發(fā)電控制 (AGC)第六章 電力系統(tǒng)無功功率與電壓調(diào)整本章的主要內(nèi)容：介紹無功功率與系統(tǒng)電壓的關(guān)系，了解無功電源和無功負(fù)荷的特性， 系統(tǒng)中各種調(diào)壓方式及其調(diào)壓原理， 利用發(fā)電機、 變壓器及并聯(lián)、 串聯(lián)無功補償裝置進(jìn)行系 統(tǒng)的電壓調(diào)整。電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的另一個重要指標(biāo)。 由于線路和變壓器中的電壓損耗與通過它 們的功率有關(guān)， 而在

48、高壓系統(tǒng)中又主要決定于通過的無功功率，因此， 電壓的調(diào)整和控制與系統(tǒng)中無功功率的分布密切相關(guān)。 無功功率和電壓的控制與有功功率和頻率的控制之間的區(qū) 別:(1) 在穩(wěn)態(tài)情況下，全系統(tǒng)各點的頻率是相同的，但各點的電壓則不相同。(2) 調(diào)整電壓的手段除了各個發(fā)電機以外， 還有大量的無功功率補償設(shè)備和帶負(fù)荷調(diào)整分接頭變壓器， 它 們分散在整個電力系統(tǒng)中。一、電力系統(tǒng)無功功率的平衡(一) 電壓偏移造成的影響和容許電壓偏移電氣設(shè)備都是按照額定電壓來設(shè)計的。 實際運行電壓高于或低辱它的額定電壓， 則運行 性能和效率將有所下降，并可能影響到使用壽命甚至使設(shè)備損壞。電壓低于額定電壓時，感應(yīng)電動機來說，其轉(zhuǎn)差率將

49、增大，從而使繞組中的電流增加， 使繞組電阻中的損耗加大，引起效率降低、溫升增加并使壽命縮短。而且， 由于轉(zhuǎn)差率的增大，其轉(zhuǎn)速下降， 使電動機的輸出功率減少，從而使產(chǎn)品的產(chǎn)量 和質(zhì)量降低。 電動機的起動過程將因電壓低而加長， 在電壓過低的情況下有可能在起動過程 中因溫度過高而燒毀。對于火力發(fā)電廠來說， 由電動機所驅(qū)動的風(fēng)機和給水泵等廠用機械的出力將因為轉(zhuǎn)速的 降低而減少，結(jié)果使鍋爐和汽輪機的出力降低。當(dāng)電壓過低時， 電弧爐所消耗的有功功率減少， 使金屬在其中的冶煉時間增加從而影響 產(chǎn)量;對于白熾燈來說其發(fā)光效率將降低 ; 各種電子設(shè)備將不能正常工作，等等。 運行電壓高于額定電壓所引起的主要危害是

50、使電氣設(shè)備的絕緣性能降低、 并影響到使用壽命。如果電壓過高，則可能使絕緣擊穿，從而使設(shè)備損壞。另外，當(dāng)電壓高于額定電壓時， 變壓器和電動機鐵芯的飽和程度增大， 使鐵芯損耗增加白熾燈的壽命則因電壓過高而明顯降低，例如，當(dāng)電壓高出IQ%時，壽命將縮短一半。為了避免電壓偏移造成很大的影響， 各國電網(wǎng)都規(guī)定電壓偏移的容許范圍。 我國在電 力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則中規(guī)定 :對于發(fā)電廠和變電所的母線，也規(guī)定了它們的容許電壓偏移范圍。330kv 和 500kv 母線最高不超過額定電壓的 110%;發(fā)電廠和500kV變電所的220kV母線容許電壓偏移為 0%10%; 110kV和35kV母線的容許電壓偏移

51、為-3%7%; 10kV母線的電壓則應(yīng)使所供給的全部高壓和 低壓用戶滿足上表所規(guī)定的要求。(二) 無功功率負(fù)荷和無功功率損耗1. 無功功率負(fù)荷在各種用電設(shè)備中， 除了白熾燈和電熱器等電阻性負(fù)荷只取用有功功率以外，其它都需要從電網(wǎng)吸收感性無功功率才能運行，尤其是感應(yīng)電動機。1) 感應(yīng)電動機目前我國電力負(fù)荷以工業(yè)負(fù)荷為主， 而工業(yè)負(fù)荷中感應(yīng)電動機占比重比較大， 無功負(fù)荷特性一般以感應(yīng)電動機特性代替。 感應(yīng)電動機所吸收的無功功率包括兩部 分。一部分是勵磁無功功率，即下圖所示感應(yīng)電動機等值電路中勵磁電抗M中的無功功率，它將隨著電壓的降低而減少。另一部分是定子和轉(zhuǎn)子漏抗2) 變壓器中的無功功率損耗 勵磁

52、無功損耗和漏抗無功損耗3) 線路的無功功率損耗在線路中， 電流流過電抗后的無功功率損耗， 與電流的平方成正比，而分布電容發(fā)出的感性無功功率與線路實際運行電壓的平方成正比。當(dāng)線路的傳輸功率等于自然功率時， 電抗中消耗的無功功率正好與分布電容發(fā)出的無功 功率相平衡。 在傳輸功率大于自然功率的情況下， 電杭消耗的無功功率大于電容發(fā)出的無功 功率，即線路的無功損耗大于零。反之，無功損耗小于零。從發(fā)電機到用戶往往要經(jīng)過多級變壓器進(jìn)行多次升壓和降壓，而每經(jīng)過一個變壓器都要產(chǎn)生無功功率損耗。因此整個系統(tǒng)的無功功率損耗比有功功率損耗大得多。2. 無功功率電源1) 同步發(fā)電機由第二章中介紹過的內(nèi)容已知同步發(fā)電機

53、是電力系統(tǒng)中主要的無功功率源之一，它除了能發(fā)出無功功率以外， 在必要時還能吸收無功功率。 發(fā)電機在額定情況下能夠發(fā)出的無功功同步發(fā)電機吸收無功功率時以超前功率因數(shù)運行， 即所謂的進(jìn)相運行， 其所能吸收的數(shù) 量一般需要通過試驗來決定。2）同步調(diào)相機同步調(diào)相機既可以用于發(fā)出無功功率， 也可以用于吸收無功功率。 即調(diào)相和聰夠過激運 行也能夠欠激運行， 過激運行能夠發(fā)出額定容量功率， 在欠激運行時所能吸收的無功功率為 額定容量的 60%左右。同步調(diào)相機的優(yōu)點是調(diào)節(jié)比較靈活，不但可以用來拉制系統(tǒng)的電壓， 而且可以用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其缺點是設(shè)備投資和維護費用高，因此，只在十分必要時才考慮采用。3）并聯(lián)

54、電容器 并聯(lián)電容器的費用比較低廉、 能量損耗小， 而且可以分散安裝在用戶、 變電所和配電所 中進(jìn)行就近補償，因此是應(yīng)用最為廣泛的無功補償設(shè)備。其主要缺點是 :發(fā)出的無功功率與電壓的平方成正比， 當(dāng)電壓降低時發(fā)出的無功顯著減少， 而這時正是 系統(tǒng)需要無功電源的時候， 反之電壓增加時發(fā)出的無功顯著增加， 而這時正是系統(tǒng)需要減少 無功電源的時候。并聯(lián)電容器只能成組地投入和切除而不能進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)。4）并聯(lián)電抗器并聯(lián)電杭器主要用于補償線路的充電功率， 特別是在超高壓長距離輸電線路中， 往往必 須安裝并聯(lián)電抗器來吸收充電功率，以限制線路空載時末端的電壓升高。5）靜止無功補償器靜止無功補償器（Static

55、Var Compensator, 縮寫SVC）可以用于對無功功率進(jìn)行連續(xù)和 快速的調(diào)節(jié)，其性能與同步調(diào)相機相同，由于它由靜止元件所組成，因此維護比較容易。（三）無功功率的平衡要使各用戶和各母線的電壓在容許的電壓偏移范圍內(nèi)， 首先必須滿足系統(tǒng)的無功功率平 衡，在此基礎(chǔ)上，再采取適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)整措施。為了認(rèn)識無功功率平衡與滿足電壓要求之間的關(guān)系， 用單個發(fā)電機向一個綜合負(fù)荷供電 的藻單系統(tǒng)情況來加以說明。設(shè)綜合負(fù)荷在額定電壓下需要的無功功率為QLN ，如果發(fā)電機的額定無功容量QGN 大于 QLN ，則顯然借助于調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，可以改變發(fā)電機的端電壓，即對綜合負(fù)荷 供電的電壓，使電壓偏移在規(guī)定的

56、容許范圍內(nèi)。如果發(fā)電機的額定無功容量Qgn小于Qln，而且一定要讓發(fā)施機在額定電壓下供給綜合負(fù)荷所需要的無功功率， 則發(fā)電機勵磁繞組的勵磁電流勢必要超出它的額定值，使勵磁繞組過載，而這是不允許的。結(jié)果，只得降低對綜合負(fù)荷供電的電壓，使得綜合負(fù)荷按照它的 靜態(tài)電壓特性減少所需要的無功功率， 直到等于發(fā)電機所能發(fā)出的無功功率為止，即在較低的電壓下滿足發(fā)電機與綜合負(fù)荷之間的無功功率平衡。 所以說， 系統(tǒng)在額定電壓下的無功功 率平衡，是保證電壓質(zhì)量的先決條件。二、電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整(一) 、中樞點電壓的管理電力系統(tǒng)調(diào)壓的目的是使用戶的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。 中樞點是少數(shù)能反映系統(tǒng)電壓水平的有代替性的節(jié)點， 一般選主要發(fā)電廠或樞紐變電所 母線作為中樞點。中樞點的電壓確定了，其他節(jié)點電壓也就確定了。 電力系統(tǒng)的電壓管理和監(jiān)視可以通過監(jiān)視和調(diào)整中樞點的電壓而實現(xiàn)。中樞點 :1) 大型水、火電廠的高壓母線。2) 樞紐變電