電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析知識點(diǎn)匯總

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析學(xué)問點(diǎn)匯總第1章 電力系統(tǒng)的基本概念1、 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(jī)的整體。電力網(wǎng)絡(luò) 是由電力線路、變壓器等變換、輸送、安排電能設(shè)備所組成的部分。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和受電器等直接參與生產(chǎn)、輸送、安排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、愛護(hù)和把握裝置，習(xí)慣上將它們稱為二次設(shè)備和二次系統(tǒng)。2、 電力系統(tǒng)基本參量總裝機(jī)容量 系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)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)中全部發(fā)電機(jī)組

2、全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，其單位用兆瓦時(shí)，吉瓦時(shí)或太瓦時(shí)。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(jì)。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(shí)數(shù)Tmax額定頻率 按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國全部溝通電系統(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。3、 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、保證供電牢靠性和供電質(zhì)量；2、接線要求簡潔、明白，運(yùn)行機(jī)敏，操作便利；3、保證維護(hù)及檢修時(shí)的平安、便利；4、在滿足以上要求的條件下，力求投資和運(yùn)行費(fèi)用低；5、滿足擴(kuò)建的要求。無備用結(jié)線 包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。 優(yōu)點(diǎn)：簡潔、經(jīng)

3、濟(jì)、運(yùn)行便利。缺點(diǎn)：供電牢靠性差。 適用范圍：供電牢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(diǎn)：供電牢靠性和電壓質(zhì)量高。缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)。 適用范圍：電壓等級較高或重要的負(fù)荷。4、 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=UI。當(dāng)輸送功率肯定時(shí)，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)于肯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(jì)性以及運(yùn)用時(shí)便于代換，必需規(guī)格化、系列化，且等級不宜過多。750/500KV為輸電遠(yuǎn)

4、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)35KV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(jī)的比重很大時(shí)，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(jī)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(jī)額定電壓（與發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)105%）二次側(cè)=110%（或105%）線路額定電壓5、 電力系統(tǒng)

5、中性點(diǎn)的運(yùn)行方式（*）直接接地 特點(diǎn)：供電牢靠性低，比較經(jīng)濟(jì)；故障時(shí)：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(diǎn)：供電牢靠性高，絕緣費(fèi)高；故障時(shí)：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倍。適用范圍：35KV以下系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地 1、 中性點(diǎn)絕原因障后相電壓上升倍，但線電壓不變，供電牢靠性高，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(yùn)行維護(hù)費(fèi)用常接受中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。3、 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)接地電流超過以下數(shù)值時(shí)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。 36KV網(wǎng)絡(luò) 30A 10KV網(wǎng)絡(luò) 20A 35

6、-60KV網(wǎng)絡(luò) 10A 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，又有過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償之分。 過補(bǔ)償，感性電流小于容性電流。 欠補(bǔ)償，感性電流大于容性電流6、 電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)、要求（*）電能的特點(diǎn) 電能不能大量儲存，電力系統(tǒng)在任何時(shí)刻的電能必需滿足PG=PL+Ploss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、保證平安牢靠的供電，按對供電的牢靠性的喲求講負(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(jì)嚴(yán)峻損失，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：全部不屬于一、二級的負(fù)荷，如學(xué)校，工廠的附屬車間，農(nóng)電等保證電能的良好質(zhì)量（

7、*）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，給定的允許頻率偏移為。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，=保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 降低一次能源在國民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗中的比例，削減煤耗率和線損率，廠用電率等。歡迎下載其次章 電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型1、 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；避雷線、講雷電流引入大地以愛護(hù)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

8、和桿塔間保持絕緣；金具、支持、接續(xù)、愛護(hù)導(dǎo)線和避雷線，連接和愛護(hù)絕緣子。電纜線路由導(dǎo)線、絕緣層、愛護(hù)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)線與愛護(hù)層相互絕緣；愛護(hù)層、愛護(hù)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，懸式絕緣子是成串有用的絕緣子，用于電壓為35KV及以上的線路上。架空線路的換位 為削減三項(xiàng)參數(shù)的不平衡，輸電線路進(jìn)行換位循環(huán)，使三項(xiàng)線路參數(shù)盡量平衡。整換位循環(huán)：指肯定長度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)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(shí)會因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，

9、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)溝通電流通過電力線路時(shí)，在三相導(dǎo)線內(nèi)部和三相導(dǎo)線的四周都要產(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)溝通電流加在電力線路上時(shí)，在三相導(dǎo)線的四周會產(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(qiáng)度過高時(shí)，當(dāng)導(dǎo)致輸電線四周的空氣游離放電（在電力系統(tǒng)中常稱這種現(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、波阻抗和自然功率假如令線路的r

10、1=0和g1=0，則成為一條無損耗的線路，相應(yīng)的，它的波阻抗為純電阻，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Zc時(shí),線路末端的功率為純有功功率。這個(gè)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力量，一般220kV及以上電壓等級架空線路的輸電力量大致接近于自然功率。4、 負(fù)荷的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型1、 負(fù)荷和負(fù)荷曲線1.1 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(gè)用電設(shè)備消耗功率的總和。他們大致分異步電動機(jī)、同步電動機(jī)、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

11、。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(jī)應(yīng)發(fā)的功率電力系統(tǒng)負(fù)荷的運(yùn)行特性分為兩大類： 1、負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時(shí)間而變化的規(guī)律；2、符合特性：負(fù)荷隨電壓或頻率而變化的規(guī)律1.2 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；依據(jù)時(shí)間段長短分，可分為日負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。按計(jì)量地點(diǎn)分，可分為個(gè)別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠、乃至整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷曲線。1.2.1 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(shí)間（以小時(shí)為單位）變化的曲線。反映一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間而變

12、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)荷方案的依據(jù)。日負(fù)荷率 24小時(shí)平均負(fù)荷與該時(shí)間段內(nèi)的最高負(fù)荷的百分比。1.2.2 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)備檢修方案及計(jì)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 2.1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(shí)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

13、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 簡潔電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析一、潮流計(jì)算潮流計(jì)算的目標(biāo)針對系統(tǒng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算：給定運(yùn)行方式下的負(fù)荷和某些發(fā)電機(jī)功率及某些節(jié)點(diǎn)電壓，求整個(gè)系統(tǒng)的電壓和功率分布。潮流計(jì)算的用途檢查各元件是否過負(fù)荷各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足要求、計(jì)算功率損耗功率的分布和安排是否合理潮流計(jì)算的重要性電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建新系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)的平安估量、靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析潮流計(jì)算結(jié)果：各節(jié)點(diǎn)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）首先從簡潔網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算入手，把握手算

14、潮流的方法和了解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的物理現(xiàn)象，然后學(xué)習(xí)簡單網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算（側(cè)重于基本的計(jì)算機(jī)算法）2、 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，有縱重量和橫重量電壓損耗 在電力系統(tǒng)中，關(guān)懷較多的是線路兩端電壓的數(shù)值差，并將這一差值稱為電壓損耗。常用百分?jǐn)?shù)表示為 電壓損耗% = 在近似計(jì)算中，常用電壓降落的縱重量來代替電壓損耗 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，即和，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%= 末端電壓偏移%=電壓調(diào)整 是指線路末端空載與負(fù)載

15、時(shí)電壓的數(shù)值差。電壓調(diào)整也僅有數(shù)值。不計(jì)線路對地導(dǎo)納時(shí)，電壓調(diào)整等于電壓損耗，即，電壓調(diào)整也常以百分值表示，即 電壓調(diào)整 % = 式中的為線路末端空載時(shí)電壓。輸電功率 是指線路末端輸出有功功率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% = 由于線路始端輸出有功功率P1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3、 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(jī)和無功補(bǔ)償設(shè)備供應(yīng)，從而也增大了他們的容量和所需要的費(fèi)用。當(dāng)無功功率流過線路和變壓器時(shí)，使總電

16、流增大，因而增大了電阻中的有功功率損耗。明顯系統(tǒng)中不期望無功功率遠(yuǎn)距離輸送，期望用戶提高功率因素，無功功率分層把握，就地平衡。線路等值電抗消耗的無功：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(shí)，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上升，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(shí)抵消充電功率，避開線路上消滅過電壓。4、 電力線路上的電能損耗 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能A除以一年中的最大負(fù)荷Pmax，即：年負(fù)荷率 一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能A除以一年中的最大負(fù)荷Pma

17、x與8760h的乘積，即：年負(fù)荷損耗率 全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗與8760h的乘積，即：最大負(fù)荷損耗時(shí)間 全年電能損耗除以功率損耗，即： 求取全年電能損耗的方法有以下兩個(gè)： 依據(jù)最大負(fù)荷損耗率計(jì)算： 依據(jù)最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算：最大負(fù)荷損耗時(shí)間與和功率因素均有關(guān)系，通過書中表3-1利用和可得到5、 電能經(jīng)濟(jì)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六、線路分析結(jié)論1、 輸電線路的最大傳輸功率與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

18、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肯定的容許值，除非提高線路的電壓等級，接受更高一級的額定電壓。3、削減線路的電抗比提高電壓等級簡潔和經(jīng)濟(jì)得多。其中，線路接受分裂導(dǎo)線便是削減的措施之一，另一個(gè)措施是在線路上串聯(lián)電容器，用電容器的容抗來補(bǔ)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 在輸電系統(tǒng)，特殊是超高壓輸電系統(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，而有功功率與電壓損耗之間、無功功率與電壓相位差之間的關(guān)系較弱。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)。對

19、于線路所傳輸?shù)臒o功功率，在忽視線路的電阻時(shí)有下式可以得出無功功率與兩端電壓的關(guān)系?？梢?，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淌。假如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。7、 輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算 輻射形電網(wǎng)特點(diǎn):線路有明確的始端和末端輻射形電網(wǎng)的分析計(jì)算利用已知的負(fù)荷、節(jié)點(diǎn)電壓求取未知節(jié)點(diǎn)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:依據(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 簡單電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法潮流計(jì)算

20、中節(jié)點(diǎn)的分類在潮流計(jì)算中，給定的量應(yīng)當(dāng)是負(fù)荷吸取的功發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率或者發(fā)電機(jī)的電壓和具有電壓調(diào)整力量的變電所母線電壓。這樣，依據(jù)給定量種類的不同，可以將節(jié)點(diǎn)分為以下三類:（1）PQ節(jié)點(diǎn)。給定節(jié)點(diǎn)的注入有功功率P和注入無功功率Q，這類節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于實(shí)際系統(tǒng)中的純負(fù)荷節(jié)點(diǎn)(如變電所母線)、有功和無功出力都給定的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)(包括節(jié)點(diǎn)上帶有負(fù)荷卜以及聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(注入有功和無功功率都等于零)。這類節(jié)點(diǎn)占系統(tǒng)中的絕大多數(shù)，它們的節(jié)點(diǎn)電壓有效值和相位未知。 （2）PV節(jié)點(diǎn)。給定節(jié)點(diǎn)的注入有功功率尸和節(jié)點(diǎn)電壓已知效值，待求量是節(jié)點(diǎn)的注入無功功率Q和電壓的相位e。這類節(jié)點(diǎn)通常為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，其有功出力給定而且具有比較

21、大的無功容量，它們能依靠自動電壓調(diào)整器的作用使母線電壓保持為給定值。有時(shí)將一些裝有無功補(bǔ)償設(shè)備的變電站母線也處理為PV節(jié)點(diǎn)。 (3平衡節(jié)點(diǎn)。在潮流計(jì)算中，必需設(shè)置一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)的電壓相位都以它為參考;而其注入的有功功率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(jì):好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，是電能質(zhì)量的另一重要指標(biāo)。用戶觀點(diǎn):要求供應(yīng)合格哪優(yōu)質(zhì)電能商品。影響舉例:電動機(jī):變化，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變，影響產(chǎn)品質(zhì)量。電子設(shè)備:對敏感，要求更高，現(xiàn)代投資環(huán)境?；痣姀S主要設(shè)備:水泵、風(fēng)

22、機(jī)、磨煤機(jī)都是異步電機(jī)，下降，輸出下降，有功發(fā)電下降，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(jī)的轉(zhuǎn)速的關(guān)系 在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況下，全系統(tǒng)各點(diǎn)的頻率都相等，全部發(fā)電機(jī)都保持同步運(yùn)行。每一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系為 Hzn:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速p:發(fā)電機(jī)極對數(shù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于其轉(zhuǎn)軸上的原動機(jī)的機(jī)械功率和發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率電網(wǎng):發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的體現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機(jī)與.平衡時(shí)，和不變負(fù)荷隨機(jī)變化引起隨機(jī)變化，無法突變，引起隨機(jī)變化。結(jié)論:頻率偏移不行避開·為了保持系統(tǒng)的頻率在額定值四周，需要不斷調(diào)整原動機(jī)的輸入功率，使發(fā)電機(jī)的偷出功率與系統(tǒng)負(fù)荷有功功率的變化相適應(yīng)，從

23、而使發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速變化不致過大。·因此，系統(tǒng)頻率的把握，與負(fù)荷有功功率的變化及其在發(fā)電機(jī)間的安排以及發(fā)電機(jī)組功率的把握親密相關(guān)。2. 有功負(fù)荷的變動及把握實(shí)際的負(fù)荷變化比圖中的曲線1要簡單得多，除了在總體上呈連續(xù)變化的趨勢以外還包含呈隨機(jī)變化的部分，在隨機(jī)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(jī)重量;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)脈動重量。另外一種負(fù)荷變動基本上可以估計(jì)，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(jī)

24、重量，由發(fā)電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)(如轉(zhuǎn)速下降)，調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)會自動調(diào)整發(fā)電機(jī)的功率(增加發(fā)電機(jī)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)頻是全部運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參與的，取決于發(fā)電機(jī)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)脈動重量，只由發(fā)電機(jī)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(jī)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(diǎn)。電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整 對變動可以估計(jì)的負(fù)荷，依據(jù)猜測負(fù)荷接受有功功率經(jīng)濟(jì)安排，由調(diào)度

25、部門依據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)行最優(yōu)安排。這種調(diào)整稱為電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整。負(fù)荷猜測的簡要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問題就是爭辯用戶的需求，即進(jìn)行電力負(fù)荷猜測，依據(jù)調(diào)度方案的周期，可分為日負(fù)荷猜測，周負(fù)荷猜測和年負(fù)荷猜測。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.其次種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負(fù)荷的主要有:電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動;3.第三種變動基本上可以估計(jì)，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)荷猜測的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益，提高猜測的精度就可以降低備用容量，削減臨時(shí)出

26、力調(diào)整和避開方案外開停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和平安性。負(fù)荷猜測分類:1.平安監(jiān)視過程中的超短期負(fù)荷猜測;2.日調(diào)度方案;3.周負(fù)荷猜測;4.年負(fù)荷猜測;5.規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展時(shí)需要用10-20年的負(fù)荷猜測值。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(jī)。 系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量=全部發(fā)電機(jī)額定容量之和 但系統(tǒng)中的電源容量并不肯定始終等于全部發(fā)電機(jī)額定容量之的電和，這是由于并不是全部發(fā)電機(jī)組不間斷地全部投入運(yùn)行(停運(yùn)、檢修等)，且投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)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(yùn)行的發(fā)電設(shè)備可發(fā)功率之和是真正可

27、供調(diào)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(jì)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(shí)的負(fù)荷波動，以及因負(fù)荷猜測不準(zhǔn)而產(chǎn)生的方案外負(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(jī)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)依據(jù)系統(tǒng)容量、發(fā)電機(jī)臺數(shù)、單位機(jī)組容量、機(jī)組的事故概率以及系統(tǒng)的牢靠性指標(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(jī)組的容量。(3)檢修備用。 檢修備用是為系

28、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(jī)組的檢修支配在系統(tǒng)負(fù)荷較低的季節(jié)和節(jié)假日進(jìn)行，假如這些時(shí)間不夠支配，則需設(shè)置特地的檢修備用容量。(4)國民經(jīng)濟(jì)備用。 國民經(jīng)濟(jì)備用指適應(yīng)負(fù)荷的超方案增長而設(shè)置的備用。 負(fù)荷備用和事故備用是在系統(tǒng)每天的運(yùn)行過程中都必需加以考慮和支配的，檢修備用在支配每年運(yùn)行方式時(shí)加以考慮，而國民經(jīng)濟(jì)備用則屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)考慮的內(nèi)容。 熱備用 熱備用是指全部投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。 負(fù)荷備用必需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，另一部分可以冷備用的形式存在于系統(tǒng)之中。

29、 冷備用 冷備用容量是指系統(tǒng)中處于停止運(yùn)行狀態(tài)，但可以隨時(shí)待命啟動的發(fā)電機(jī)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(jì)備用及一部分事故備用。要保證電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的頻率質(zhì)量，首先必需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)中還必需支配適當(dāng)?shù)膫溆萌萘?，有功功率平衡和備用要求可以歸納為:一發(fā)電機(jī)i的可用有功出力，g為系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的總數(shù)一全系統(tǒng)總的最大負(fù)荷;一全系統(tǒng)的最大有功功率損耗和廠用電;一全系統(tǒng)總有功功率備用容量。2、 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)安排電力系統(tǒng)中有功功率的最有安排有兩個(gè)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)安排。有功功率

30、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(jī)組的合理開停，包括三個(gè)部分: 1.機(jī)組的最優(yōu)組合挨次 2.機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量 3.機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)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(yùn)行特點(diǎn)和合理組合 只對各類發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及對它們擔(dān)當(dāng)負(fù)荷的合理挨次作一說明1.各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)火力發(fā)電廠的特點(diǎn)有(1) 火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)都有一個(gè)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(jī)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(jī)的退出運(yùn)行和再度投

31、入不僅要耗費(fèi)能量，而且要花費(fèi)時(shí)間，又易于損壞設(shè)備。(3)火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)擔(dān)當(dāng)急劇變動的負(fù)荷時(shí)，也是既要額外耗費(fèi)能量，又花費(fèi)時(shí)間。(4)火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機(jī)的高溫高壓設(shè)備效率高，可以機(jī)敏調(diào)整的范圍窄。中溫中壓設(shè)備效率較前者低，但可以機(jī)敏調(diào)整的范圍較前者寬。低溫低壓設(shè)備效率最低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)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)分在于熱電廠的技術(shù)最小負(fù)荷取決于其熱負(fù)荷，因而稱強(qiáng)迫功率。由于熱電廠抽氣供熱，其效率較高.原子能發(fā)電廠的特點(diǎn)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(jī)，也約為額定負(fù)荷的10%15%。(2)原子能發(fā)電廠的反

32、應(yīng)堆和汽輪機(jī)退出運(yùn)行和再度投入皆擔(dān)當(dāng)急劇變動負(fù)荷時(shí)，也要耗費(fèi)能量、花費(fèi)時(shí)間，且易于損壞設(shè)備。(3)原子能發(fā)電廠的一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。水力發(fā)電廠的特點(diǎn)有:(1)為綜合利用水能，保證河流下游的澆灌、通航，水電廠必需向下游釋放肯定水量，釋放這部分水量的同時(shí)發(fā)出的功率也是強(qiáng)迫功率。(2)水電廠的水輪機(jī)也有一個(gè)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(jī)退出運(yùn)行和再度投入不需耗費(fèi)很多能量，也不需花費(fèi)很多時(shí)間，操作簡潔。這是水電廠的主要優(yōu)點(diǎn)之一。(4)水電廠的水濤侖機(jī)擔(dān)當(dāng)急劇變動負(fù)荷時(shí)，不需額外耗費(fèi)能量和花費(fèi)時(shí)間。(5)水電廠水頭過分低落時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組可發(fā)的功率要降低。水電廠不總能

33、擔(dān)當(dāng)額定容量范圍內(nèi)的負(fù)荷。(6)水電廠按其有無調(diào)整水庫、調(diào)整水庫的大小或其功能分為無調(diào)整、日調(diào)整、季調(diào)整、年調(diào)整、多年調(diào)整和抽水蓄能等幾類。 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)荷消滅低谷時(shí)，抽水至上水庫，儲蓄水能;系統(tǒng)負(fù)荷消滅高峰時(shí)，放水至下方水庫，同時(shí)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)電廠的合理組合火電廠 擔(dān)當(dāng)基本不變的負(fù)荷。避開頻繁開停設(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(yùn)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(yùn)行費(fèi)用小，應(yīng)持

34、續(xù)擔(dān)當(dāng)額定容量負(fù)荷，在負(fù)荷曲線的基底部分運(yùn)行。無調(diào)整水庫水電廠 全部功率應(yīng)首先投入。有調(diào)整水庫水電廠 強(qiáng)迫功率都不行調(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)擔(dān)當(dāng)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).從而削減設(shè)備開?；蜇?fù)荷增減，從而節(jié)省總的燃料消耗。抽水蓄能電廠 在低谷負(fù)荷時(shí)，其水輪發(fā)電機(jī)組作電動機(jī)水泵方式運(yùn)行，因而應(yīng)作負(fù)荷考慮。在高峰負(fù)荷時(shí)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消

35、滅，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)峻缺乏調(diào)整手段時(shí)，也考慮建設(shè)這類電廠。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)安排1、 概述 最優(yōu)化 人們?yōu)槟硞€(gè)目的而選擇的一個(gè)“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個(gè)宏觀過程 有功功率負(fù)荷的最優(yōu)安排 是指系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理安排。經(jīng)典的方法是按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行安排，現(xiàn)代接受數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法。 電力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行 是電力系統(tǒng)分析的一個(gè)重要分支，爭辯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(jī)組和系統(tǒng)中可調(diào)狀態(tài)變量的運(yùn)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)

36、中，由于各個(gè)發(fā)電廠的形式可能不同，它們的經(jīng)濟(jì)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(jī)組間的不同安排，將影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷都已知的狀況下，如何安排發(fā)電機(jī)和補(bǔ)償設(shè)備的功率，使得全部設(shè)備不發(fā)生過載、全部母線電壓都滿足要求，并且使得全系統(tǒng)運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)，玲這便屬于電力系統(tǒng)運(yùn)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(jì)安排 經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)調(diào)度在打算全系統(tǒng)的總有功負(fù)荷和損耗在發(fā)電機(jī)之間的經(jīng)濟(jì)安排時(shí)，只計(jì)及發(fā)電機(jī)組有功出力的限制，而不考慮其它平安約束和電壓要求，其目標(biāo)

37、是使全系統(tǒng)的總?cè)剂舷牧?或總費(fèi)用)最少。1)火力發(fā)電機(jī)組的燃料消耗特性對于純火電系統(tǒng)，發(fā)電廠的燃料費(fèi)用主要與發(fā)電機(jī)輸出的有功功率有關(guān)，這種反映單位時(shí)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29.31MJ/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤重量表示。耗量微增率 單位時(shí)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(diǎn)切線的斜率。2)不計(jì)網(wǎng)損變化影響的有功功率經(jīng)濟(jì)安排不計(jì)網(wǎng)損變化影響的有功功率經(jīng)濟(jì)安排，是指網(wǎng)絡(luò)中的總有功功率損耗假定與發(fā)電機(jī)之間的有功功率安排狀況無關(guān)。各個(gè)發(fā)電機(jī)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

38、微增率是機(jī)組增加單位出力時(shí)所增加的燃料消耗量。假如在某一有功功率安排狀況下，各機(jī)組的煤耗微增率不等，例如機(jī)組的煤耗微增率小于機(jī)組，在此狀況下，若將機(jī)組的出力增加一個(gè)微小增量并同時(shí)將機(jī)組削減同一數(shù)量，使功率仍保持平衡，則其結(jié)果是機(jī)組因此而增加的燃料消耗量將小于機(jī)場削減的燃料消耗量，即可以使全系統(tǒng)的燃料消耗量削減，由此說明應(yīng)當(dāng)增加機(jī)組i的出力并削減場的出力，直至它們的煤耗微增率相等為止。3、 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整（一）概述頻率是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)重要的指標(biāo)，直接影響著負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)荷要求頻率的偏差一般應(yīng)把握在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

39、的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必需具有充裕的可調(diào)有功電源。 在頻率調(diào)整前，必需了解電力系統(tǒng)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)組及電力系統(tǒng)的頻率特性。負(fù)荷是隨時(shí)間不斷變化的，其中包括變化幅度較小、變化周期較短的隨機(jī)重量，以及變化幅度稍大、變化周期稍長的脈動重量和連續(xù)變化的部分。要調(diào)整.句慮機(jī)的有功出力使之隨時(shí)與負(fù)荷相適應(yīng)，目前所接受的方法是針對不同的變化重量實(shí)行不同的手段。 對于數(shù)量較小而變化較快的隨機(jī)變化重量，發(fā)電機(jī)有功出力的調(diào)整在速度上必需能與之相適應(yīng)，而要求出力轉(zhuǎn)變的數(shù)量也較小。對于這一重量，可以通過原動機(jī)調(diào)速器的作用來完成發(fā)電機(jī)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)的作用開頭爭辯系

40、統(tǒng)的頻率調(diào)整問題。（二）、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)整特性1.自動調(diào)速系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，但依據(jù)其轉(zhuǎn)速測量元件的不同，基本上可以分為機(jī)械液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(jī)械調(diào)速系統(tǒng)一離心飛擺式。這種調(diào)速系統(tǒng)簡潔直觀，它的調(diào)整機(jī)理又和新型調(diào)速系統(tǒng)沒有太大的差別。2.發(fā)電機(jī)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(jī)組輸出的有功功率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱為機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻率特性，簡稱機(jī)組的頻率特性。由于發(fā)電機(jī)的有功功率隨著原動機(jī)的功率的增加而增加，而且系統(tǒng)的頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)速成正比，因此可以近似地認(rèn)為機(jī)組的頻率特性為一條直線，穩(wěn)態(tài)下發(fā)電機(jī)在調(diào)速器

41、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，全部發(fā)電機(jī)組都具有自動調(diào)速系統(tǒng)，它們共同擔(dān)當(dāng)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(jī)變化。為了保證負(fù)荷在有較大的變化時(shí)，使系統(tǒng)的頻率滿足要求，需進(jìn)一步調(diào)整發(fā)電機(jī)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，既不是全部的機(jī)組都參與，也不是連續(xù)不斷地進(jìn)行，而是每隔一段時(shí)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(jī)組的調(diào)頻器實(shí)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(diǎn)的發(fā)電機(jī)組擔(dān)負(fù)的。4.頻率的

42、二次調(diào)整在實(shí)際電力系統(tǒng)中，基本上全部的機(jī)組都裝有自動調(diào)速系統(tǒng)，因此全部機(jī)組都參與一次調(diào)頻。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，雖然發(fā)電機(jī)組的自動調(diào)速系統(tǒng)能在肯定程度上調(diào)整發(fā)電機(jī)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)整，因此，單靠機(jī)組的自動調(diào)速系統(tǒng)不行避開地會產(chǎn)生較大的頻率偏差，而當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，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(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷的增減基本上要由調(diào)頻機(jī)組或調(diào)頻廠來擔(dān)當(dāng)，如調(diào)頻廠不位于負(fù)荷中心，有可能消滅在把握系統(tǒng)頻率的同時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)線交換的有功功率超出允許值的狀況，這樣就消滅了在調(diào)整系統(tǒng)頻率的同時(shí)把握聯(lián)絡(luò)線上流通功率的問題。6.自動發(fā)電把握

43、以上只是從原理上解釋了系統(tǒng)的頻率調(diào)整。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中頻率的把握和調(diào)整除自動調(diào)速系統(tǒng)外，主要依靠自動發(fā)電把握系統(tǒng)來保證系統(tǒng)的頻率，聯(lián)絡(luò)線功率及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.自動發(fā)電把握(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)線交換的凈功率依據(jù)事先商定的協(xié)議執(zhí)行。 3發(fā)電機(jī)組之間的功率安排應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 完成系統(tǒng)內(nèi)區(qū)域之間通過聯(lián)絡(luò)線交換的凈功率依據(jù)事先商定的協(xié)議執(zhí)行的功能稱為頻率和聯(lián)絡(luò)線功率把握，也稱為負(fù)荷頻率把握(Load FrequencyControl縮寫LFC) ,也即為上

44、面敘述的二次調(diào)頻。負(fù)荷猜測通常存在誤差，因此需要不斷對機(jī)組間功率的經(jīng)濟(jì)安排作調(diào)整。為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)安排目的而進(jìn)行的調(diào)整和把握常稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度把握(Economic Dispatching Control縮寫EDC)，或簡稱經(jīng)濟(jì)調(diào)度(ED)，也即為上面敘述的三次調(diào)頻。 兩者組成了自動發(fā)電把握(AGC)第6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(jī)、變壓器及并聯(lián)、串聯(lián)無功補(bǔ)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(gè)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)，而在高壓系統(tǒng)

45、中又主要打算于通過的無功功率，因此，電壓的調(diào)整和把握與系統(tǒng)中無功功率的分布親密相關(guān)。無功功率和電壓的把握與有功功率和頻率的把握之間的區(qū)分:(1)在穩(wěn)態(tài)狀況下，全系統(tǒng)各點(diǎn)的頻率是相同的，但各點(diǎn)的電壓則不相同。(2)調(diào)整電壓的手段除了各個(gè)發(fā)電機(jī)以外，還有大量的無功功率補(bǔ)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(gè)電力系統(tǒng)中。1、 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)備都是依據(jù)額定電壓來設(shè)計(jì)的。實(shí)際運(yùn)行電壓高于或低辱它的額定電壓，則運(yùn)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(shí)，感應(yīng)電動機(jī)來說，其轉(zhuǎn)差率將增大，從而使繞組中的電流增加

46、，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(jī)的輸出功率削減，從而使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量降低。電動機(jī)的起動過程將因電壓低而加長，在電壓過低的狀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(jī)所驅(qū)動的風(fēng)機(jī)和給水泵等廠用機(jī)械的出力將由于轉(zhuǎn)速的降低而削減，結(jié)果使鍋爐和汽輪機(jī)的出力降低。 當(dāng)電壓過低時(shí)，電弧爐所消耗的有功功率削減，使金屬在其中的冶煉時(shí)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(yùn)行電壓高于額定電壓所引起的主要危害是使電氣設(shè)備的絕緣性能降低、并影響到使用壽命。假如電壓過

47、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(shí)，變壓器和電動機(jī)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(shí)，壽命將縮短一半。為了避開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為-3%7%; 10kV母線的電壓則應(yīng)使所供應(yīng)的全部高壓和低壓用戶滿足上表所

48、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)吸取感性無功功率才能運(yùn)行，尤其是感應(yīng)電動機(jī)。1)感應(yīng)電動機(jī) 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(jī)占比重比較大，無功負(fù)荷特性一般以感應(yīng)電動機(jī)特性代替。感應(yīng)電動機(jī)所吸取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(jī)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削減。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

49、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(shí)際運(yùn)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(shí)，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狀況下，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(jī)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(gè)變壓器都要產(chǎn)生無功功率損耗。因此整個(gè)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(jī)由其次章中介紹過的內(nèi)容已知同步發(fā)電機(jī)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(shí)還能吸取無功功率。發(fā)電機(jī)在額定狀況下

50、能夠發(fā)出的無功功率主要打算于它的額定容量和額定功率因數(shù)同步發(fā)電機(jī)吸取無功功率時(shí)以超前功率因數(shù)運(yùn)行，即所謂的進(jìn)相運(yùn)行，其所能吸取的數(shù)量一般需要通過試驗(yàn)來打算。2)同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)既可以用于發(fā)出無功功率，也可以用于吸取無功功率。即調(diào)相和聰夠過激運(yùn)行也能夠欠激運(yùn)行，過激運(yùn)行能夠發(fā)出額定容量功率，在欠激運(yùn)行時(shí)所能吸取的無功功率為額定容量的60%左右。同步調(diào)相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整比較機(jī)敏，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(diǎn)是設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用高，因此，只在格外必要時(shí)才考慮接受。3)并聯(lián)電容器 并聯(lián)電容器的費(fèi)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)

51、行就近補(bǔ)償，因此是應(yīng)用最為廣泛的無功補(bǔ)償設(shè)備。 其主要缺點(diǎn)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(shí)發(fā)出的無功顯著削減，而這時(shí)正是系統(tǒng)需要無功電源的時(shí)候，反之電壓增加時(shí)發(fā)出的無功顯著增加，而這時(shí)正是系統(tǒng)需要削減無功電源的時(shí)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)整。4）并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電杭器主要用于補(bǔ)償線路的充電功率，特殊是在超高壓長距離輸電線路中，往往必需安裝并聯(lián)電抗器來吸取充電功率，以限制線路空載時(shí)末端的電壓上升。5)靜止無功補(bǔ)償器 靜止無功補(bǔ)償器(Static 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)整，其性能與同步調(diào)相機(jī)相同

52、，由于它由靜止元件所組成，因此維護(hù)比較簡潔。(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)，首先必需滿足系統(tǒng)的無功功率平衡，在此基礎(chǔ)上，再實(shí)行適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)整措施。 為了生疏無功功率平衡與滿足電壓要求之間的關(guān)系，用單個(gè)發(fā)電機(jī)向一個(gè)綜合負(fù)荷供電的藻單系統(tǒng)狀況來加以說明。 設(shè)綜合負(fù)荷在額定電壓下需要的無功功率為，假如發(fā)電機(jī)的額定無功容量大于，則明顯借助于調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵磁電流，可以轉(zhuǎn)變發(fā)電機(jī)的端電壓，即對綜合負(fù)荷供電的電壓，使電壓偏移在規(guī)定的容許范圍內(nèi)。 假如發(fā)電機(jī)的額定無功容量小于，而且肯定要讓發(fā)施機(jī)在額定電壓下供應(yīng)綜合負(fù)荷所需要的無功功率，則發(fā)電機(jī)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)荷依據(jù)它的靜態(tài)電壓特性削減所需要的無功功率，直到等于發(fā)電機(jī)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(jī)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。2、 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整(一)、中樞點(diǎn)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(diǎn)是少數(shù)能反映系統(tǒng)電壓水平的有代替性的節(jié)點(diǎn)，一般選主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線作為中樞點(diǎn)。中樞點(diǎn)的電壓確定了，其他節(jié)點(diǎn)電壓