最新-電力系統(tǒng)分析第五章-PPT課件

1、第五章 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的調(diào)整和控制隱極式凸極式6050Hz=3000r/min電能質(zhì)量：電壓、頻率、可靠性。電壓和頻率變化的原因是電源和負(fù)載的功率不平衡。正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下的調(diào)整和控制 主要內(nèi)容：有功功率和頻率的調(diào)整、無(wú)功功率和電壓的調(diào)整、運(yùn)行方式的優(yōu)化以及潮流的靈活控制。7/19/2022第五章 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的調(diào)整和控制(1) 負(fù)荷隨時(shí)間不斷變化，必須調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力，使之與負(fù)荷的有功功率平衡，并同時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的頻率，使它盡量不變。(2) 負(fù)荷無(wú)功功率的變化要求對(duì)發(fā)電機(jī)和其他無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，并保證合格的電壓供電質(zhì)量。(3) 分配和調(diào)整發(fā)電機(jī)功率時(shí)，需考慮它們和線(xiàn)路、變

2、壓器等設(shè)備的容量限制和其他條件，保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全性。(4) 電力系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用與發(fā)電機(jī)之間的功率分配密切相關(guān)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行決策和調(diào)整時(shí)，還必須考慮經(jīng)濟(jì)性。從以下幾個(gè)方面理解調(diào)整和控制：7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，全系統(tǒng)各點(diǎn)頻率都相等，所有發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行。一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特性1. 日負(fù)荷曲線(xiàn)負(fù)荷曲線(xiàn)：負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制負(fù)荷曲線(xiàn)：負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 負(fù)荷的頻率特性負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性稱(chēng)為負(fù)荷有

3、功功率的靜態(tài)頻率特性，簡(jiǎn)稱(chēng)為負(fù)荷的頻率特性。負(fù)荷按其有功功率與頻率的關(guān)系分類(lèi)：(1)與頻率無(wú)關(guān)的負(fù)荷(2)與頻率成正比的負(fù)荷(3)與頻率的二次方成正比的負(fù)荷(4)與頻率的三次方成正比的負(fù)荷(5)與頻率的高次方成正比的負(fù)荷7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制KL：負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，MW/Hz標(biāo)么值形式：7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制二、頻率調(diào)整的必要性和有功功率平衡1. 頻率調(diào)整的必要性(1) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，頻率變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(3) 頻率下降將使汽輪發(fā)電機(jī)的汽輪葉片振動(dòng)增大，影響其壽命，甚至產(chǎn)生

4、裂紋或斷裂；(4) 頻率降低時(shí)，火力發(fā)電廠(chǎng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備由于轉(zhuǎn)速下降而使它們的出力減小，引起鍋爐和汽輪機(jī)出力降低，從而使得頻率繼續(xù)下降而產(chǎn)生惡性循環(huán)，可能出現(xiàn)頻率崩潰；(5) 核電廠(chǎng)的反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)泵對(duì)頻率的要求比較嚴(yán)格，當(dāng)頻率降低到一定程度時(shí)，將自動(dòng)跳開(kāi)，使反應(yīng)堆停止運(yùn)行。為防止頻率崩潰，系統(tǒng)中設(shè)置自動(dòng)低頻減負(fù)荷裝置，當(dāng)頻率降低到一定程度時(shí)，按頻率的高低自動(dòng)分級(jí)切除部分負(fù)荷。頻率變化的影響及危害：(2) 對(duì)電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定影響其正常工作。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 有功功率平衡和備用容量為保證電力系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，應(yīng)滿(mǎn)足額定頻率下系

5、統(tǒng)有功功率平衡的要求。系統(tǒng)中還必須安排適當(dāng)?shù)膫溆萌萘?。備用容量的種類(lèi)：(1)負(fù)荷備用。為了適應(yīng)系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)，以及因負(fù)荷預(yù)測(cè)不準(zhǔn)或計(jì)劃外負(fù)荷增加而設(shè)置的備用容量。一般取負(fù)荷的2%5%。(2)事故備用。為防止發(fā)電機(jī)組發(fā)生事故設(shè)置的備用容量，一般取系統(tǒng)最大負(fù)荷的5%10%。(3)檢修備用。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。(4)國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。適應(yīng)負(fù)荷的超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用容量。 發(fā)電機(jī)可用出力的總和并不一定就是它們的有功容量總和，這是因?yàn)樵谶\(yùn)行過(guò)程中，既不是所有發(fā)電機(jī)組都不間斷地投入運(yùn)行，也不是所有投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都能按其額定容量發(fā)電。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有

6、功功率和頻率的調(diào)整和控制負(fù)荷備用必須以熱備用的方式存在于系統(tǒng)之中。熱備用是指所有投入運(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，也稱(chēng)運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。冷備用指系統(tǒng)中停止運(yùn)行狀態(tài)，可隨時(shí)待命起動(dòng)的發(fā)電機(jī)組最大出力的總和。冷備用可作為檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。發(fā)電機(jī)可用有功出力全系統(tǒng)總的最大負(fù)荷全系統(tǒng)最大有功功率損耗和廠(chǎng)用電全系統(tǒng)總有功功率備用容量7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制1. 發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)種類(lèi)：三、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)和頻率的一次調(diào)整通過(guò)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的作用完成發(fā)電機(jī)組出力和頻率的調(diào)整，稱(chēng)為頻率的一次調(diào)整。(1)機(jī)械液壓式：采用離心飛

7、擺將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為位移信號(hào)。測(cè)出同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，與額定值的偏差，調(diào)整原動(dòng)機(jī)調(diào)速器，調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)其出力及頻率。誤差信號(hào)1個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)。 液壓系統(tǒng)可靠性高。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制不同穩(wěn)態(tài)時(shí)，B點(diǎn)位置不變，A點(diǎn)回不到原來(lái)的位置，有差調(diào)節(jié)7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制功率-頻率電氣液壓調(diào)速系統(tǒng)：(2)電氣液壓式：將轉(zhuǎn)速信號(hào)變換為電信號(hào)，再通過(guò)電氣-液壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為液壓變化信號(hào)。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 發(fā)電機(jī)組有功功率靜態(tài)頻率特性有功功率靜態(tài)頻率特性：在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)作用下，發(fā)電機(jī)組輸出的有功功

8、率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。fPGPsetfN0調(diào)速系統(tǒng)常用調(diào)差系數(shù)百分?jǐn)?shù)%來(lái)反映靜態(tài)特性。單位調(diào)節(jié)功率每臺(tái)機(jī)組的調(diào)差系數(shù)可單獨(dú)整定。離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)，整定值通過(guò)調(diào)頻器設(shè)定；功頻電液調(diào)速系統(tǒng)可直接整定KG。令則7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制解 例5-2 設(shè)某一電力系統(tǒng)中所含機(jī)組臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量及其調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)發(fā)表如下表。計(jì)算系統(tǒng)全部發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率及其標(biāo)么值。機(jī)組形式單機(jī)容量(MW)臺(tái)數(shù)總?cè)萘?MW)調(diào)差系數(shù)%水輪機(jī)組22549002.5汽輪機(jī)組2001020004.0汽輪機(jī)組300721005.04225MW機(jī)組, KG*=100/2.5=40, KG=4

9、0(4225)/50=720(MW/Hz)10200MW機(jī)組, KG*=100/4.0=25, KG=25(10200)/50=1000(MW/Hz)7300MW機(jī)組, KG*=100/5.0=20, KG=20(7300)/50=840(MW/Hz)7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制3. 系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整定性分析fPGPG0=PL0fN0PL0oofPG=PLPLPG暫態(tài)過(guò)程調(diào)節(jié)過(guò)程機(jī)組慣性，n不能突變不變機(jī)組動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電功率調(diào)速系統(tǒng)工作直到達(dá)到新的平衡負(fù)荷增加7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制3. 系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整fPGPG0=PL0

10、fN0PL0oofPG=PLPLPG定量分析系統(tǒng)的功率頻率特性系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率kr=PGN/PLN，系統(tǒng)的熱備用系數(shù)(5-12)(5-10)(5-8)7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制四、頻率的二次、三次調(diào)整和自動(dòng)發(fā)電控制1. 自動(dòng)發(fā)電控制的一般要求(1)控制系統(tǒng)頻率的同時(shí)，應(yīng)控制省與省之間、地區(qū)與地區(qū)之間通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)交換的功率。這種控制稱(chēng)為頻率和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率控制，也稱(chēng)為負(fù)荷頻率控制。(2)為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的而進(jìn)行調(diào)整和控制稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，簡(jiǎn)稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)調(diào)度。負(fù)荷頻率控制稱(chēng)為頻率的二次調(diào)整或二次調(diào)頻；經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制稱(chēng)為頻率的三次調(diào)整或三次調(diào)頻；二次調(diào)頻和三次調(diào)頻通稱(chēng)為自動(dòng)發(fā)

11、電控制。2. 區(qū)域誤差控制區(qū)域1區(qū)域m區(qū)域n區(qū)域j將頻率誤差和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的凈交換功率誤差進(jìn)行綜合，形成區(qū)域控制誤差。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制i為區(qū)域i的功率偏差系數(shù)；Ki為區(qū)域i的頻率偏差系數(shù)。在負(fù)荷頻率控制中，各區(qū)域根據(jù)本身的區(qū)域控制誤差A(yù)CEi對(duì)該區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，使得在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，區(qū)域控制誤差A(yù)CEi為零。(1)恒定頻率控制取i =0，Ki =1(2)恒定凈交換功率控制取i =1，Ki =0(3)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率和頻率偏差控制取i =1若Ki為區(qū)域i本身的單位調(diào)節(jié)功率KSi，-Kif為區(qū)域i內(nèi)與f相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷增量。-PTi為其它區(qū)域向區(qū)域i輸送的凈功率增量

12、。-PTi -Kif為區(qū)域i中總的負(fù)荷增量PLi 。7/19/20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制當(dāng)Ki取為KSi時(shí)，根據(jù)ACEi的大小，可分為三種情況：-ACEi=0，即-PTi Kif =0，則說(shuō)明通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的凈功率PTi可能改變，而本區(qū)域的負(fù)荷并未發(fā)生變化；-ACEi0，說(shuō)明區(qū)域i的負(fù)荷有所增加。反之，區(qū)域i的負(fù)荷有所減少。3. 自動(dòng)發(fā)電控制的實(shí)現(xiàn)各機(jī)組功率給定值決定于區(qū)域控制誤差的大小和負(fù)荷變化在機(jī)組間的分配原則。按照參與自動(dòng)發(fā)電控制 的各機(jī)組的備用容量大 小或功率調(diào)整速率進(jìn)行分配，主要針對(duì)區(qū)域誤差。按照經(jīng)濟(jì)原則分配，針對(duì)負(fù)荷的變化和預(yù)測(cè)誤差作經(jīng)濟(jì)功率分配調(diào)整。7/19/

13、20225-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制按機(jī)組備用容量大小進(jìn)行分配，分配系數(shù)為：PMij為機(jī)組j的極限出力，ACEi0 ，取機(jī)組最小容許出力。按機(jī)組容許的功率調(diào)整速率分配，分配系數(shù)為：對(duì)于上面兩種情況，有若機(jī)組總出力不等于按經(jīng)濟(jì)功率分配要求的總出力，則機(jī)組將按經(jīng)濟(jì)分配系數(shù)eij的大小分擔(dān)該差值。區(qū)域i內(nèi)通過(guò)自動(dòng)發(fā)電控制所增加的總出力，等于該區(qū)域總的負(fù)荷增量-ACEi，并將該分量按rij分配到各機(jī)組。7/19/2022(2)調(diào)整頻率的手段只是各個(gè)發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電機(jī)組，而調(diào)整電壓的手段除各個(gè)發(fā)電機(jī)外，還有大量的無(wú)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。在無(wú)功功率和電

14、壓的控制中，必須對(duì)它們和發(fā)電機(jī)的控制進(jìn)行協(xié)調(diào)，才能取得最佳效果，使全系統(tǒng)的功率損耗最小。5-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制無(wú)功功率和電壓的控制與有功功率和頻率的控制之間有很大區(qū)別：(1)穩(wěn)態(tài)時(shí)，全系統(tǒng)的頻率相同，但各節(jié)點(diǎn)的電壓則不同，且電壓的容許變化范圍也可能不同。 電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)。 線(xiàn)路和變壓器中的電壓損耗與通過(guò)他們的功率有關(guān)，而在高壓系統(tǒng)中又主要決定于通過(guò)的無(wú)功功率。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制一、無(wú)功負(fù)荷及負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性1. 負(fù)荷的無(wú)功功率及網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率損耗 (1)全系統(tǒng)負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率在一天的變化情況與有功功率

15、日負(fù)荷曲線(xiàn)相似，并具有一定的周期性變化。*注：無(wú)功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出現(xiàn)在上午的高峰負(fù)荷期間。 有功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出現(xiàn)在夜晚的高峰負(fù)荷期間。 (2)變壓器和線(xiàn)路也將產(chǎn)生無(wú)功功率損耗。 (3)整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功功率損耗比有功功率損耗大很多。 各種用電設(shè)備中，除了白熾燈和電熱器等電阻性負(fù)荷只取用有功功率外，其他都需要從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率才能運(yùn)行。*變壓器中無(wú)功損耗包括兩部分：勵(lì)磁無(wú)功損耗、漏抗中無(wú)功損耗。*線(xiàn)路中無(wú)功損耗包括兩部分：電流流過(guò)電抗后的無(wú)功損耗、分布電容發(fā)出的無(wú)功。*整個(gè)電力系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)到用戶(hù)往往要經(jīng)過(guò)多級(jí)變壓器進(jìn)行多次升壓和降壓，而每經(jīng)過(guò)一個(gè)變壓器都要產(chǎn)生無(wú)功功率損耗。7/19/20

16、225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制2. 負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性在某一固定負(fù)荷組成情況下，負(fù)荷的總有功功率和無(wú)功功率與電壓之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱(chēng)為負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性。變電所母線(xiàn)或線(xiàn)路所供給的總負(fù)荷，除了受電器外，還包括各級(jí)有關(guān)電網(wǎng)中線(xiàn)路和變壓器的功率損耗，以及補(bǔ)償設(shè)備的功率，把這種總負(fù)荷稱(chēng)為綜合負(fù)荷。ap、bp、cp和aq、bq、cq為特性系數(shù)恒定阻抗部分恒定電流部分恒定功率部分7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制二、同步發(fā)電機(jī)和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的功率特性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備類(lèi)型: 同步調(diào)相機(jī)(同步補(bǔ)償器)、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器和靜止無(wú)功發(fā)生器。1. 同步發(fā)電機(jī)和

17、同步調(diào)相機(jī)同步發(fā)電機(jī)既可發(fā)出無(wú)功功率，也可吸收無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)發(fā)出的最大無(wú)功功率取決于額定容量和額定功率因數(shù)：額定電壓下，定子繞組電流不過(guò)載的條件：同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運(yùn)行，即進(jìn)相運(yùn)行。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制QGPGoQNPNabcdfhgo同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運(yùn)行，即進(jìn)相運(yùn)行。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制同步調(diào)相機(jī)可作為無(wú)功電源運(yùn)行，也可作為負(fù)載運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)靈活，可用于控制系統(tǒng)電壓，也可用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用高。同步電動(dòng)機(jī)也可發(fā)出無(wú)功功率。2. 并聯(lián)電容器優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低，能量損耗小

18、，可進(jìn)行就地補(bǔ)償。缺點(diǎn)：電壓降低時(shí)無(wú)功顯著減小，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。3. 并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器主要用來(lái)補(bǔ)償線(xiàn)路的充電功率。4. 靜止無(wú)功補(bǔ)償器(Static Var Compensator, SVC)SVC可對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行連續(xù)和快速的調(diào)節(jié)。組成：晶閘管調(diào)節(jié)電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制邊界條件：對(duì)電流進(jìn)行傅立葉分解，可得其基波分量為：靜止無(wú)功補(bǔ)償器將有諧波電流。晶閘管投切電容器中的晶閘管只控制電路的全通或全斷。將TCR與TSC的容量進(jìn)行配合，可得到同步調(diào)相機(jī)的效果。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制三

19、、電壓調(diào)節(jié)的必要性和電壓質(zhì)量要求1. 電壓偏移造成的影響和容許的電壓偏移(1) 電壓低于額定電壓的影響對(duì)感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)的影響對(duì)火力發(fā)電廠(chǎng)的影響對(duì)電弧爐、白熾燈和電子設(shè)備的影響(2) 電壓高于額定電壓的主要危害是使電氣設(shè)備的絕緣降低，影響其使用壽命。所有電氣設(shè)備都是按照額定電壓來(lái)設(shè)計(jì)的。當(dāng)他們運(yùn)行于額定電壓時(shí)，具有最好的運(yùn)行性能、最高的效率，并能達(dá)到預(yù)期的壽命。如果實(shí)際運(yùn)行電壓高于或低于其額定電壓，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。當(dāng)電力系統(tǒng)電壓偏離其額定值，即產(chǎn)生電壓偏移時(shí)，將對(duì)用戶(hù)甚至對(duì)電力系統(tǒng)本身產(chǎn)生不良的影響。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的

20、調(diào)整和控制各電壓等級(jí)用戶(hù)的容許電壓偏移用戶(hù)電壓等級(jí)容許電壓偏移用戶(hù)電壓等級(jí)容許電壓偏移35kV以上用戶(hù)10%380V用戶(hù)7%10kV用戶(hù)7%220V用戶(hù)-10%5%發(fā)電廠(chǎng)和變電所的330kV和500kV母線(xiàn)：110%；220kV母線(xiàn)：0%10%；110kV和35kV母線(xiàn)：-3%7%。2. 無(wú)功功率平衡 和有功功率與頻率調(diào)整之間的關(guān)系相似，要使各用戶(hù)和各母線(xiàn)的電壓在容許的電壓偏移范圍內(nèi)，首先必須滿(mǎn)足系統(tǒng)的無(wú)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。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制單個(gè)發(fā)電機(jī)向綜合負(fù)荷供電設(shè)綜合負(fù)荷額定電壓下的無(wú)功功率為QLN。發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率容

21、量為QGN。(1) 若QGN QLN ，則可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，改變發(fā)電機(jī)的端電壓，使電壓偏移在允許的范圍內(nèi)。(2) 若QGN QLN ，且讓發(fā)電機(jī)供給綜合負(fù)荷所需要的無(wú)功功率，則勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)將超出額定值，使勵(lì)磁繞組過(guò)載。綜合負(fù)荷未經(jīng)無(wú)功補(bǔ)償前的功率因數(shù)為0.60.9，即無(wú)功功率約為其有功功率的0.51.3倍。 發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)為0.850.9，即發(fā)電機(jī)額定無(wú)功功率約為其有功功率的0.50.6倍。實(shí)際電力系統(tǒng)中，需要安裝大量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用一般在做規(guī)劃時(shí)確定。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制四、電壓調(diào)整和控制方法1. 電壓調(diào)整中的一

22、些現(xiàn)象和規(guī)律電壓允許偏差：變電所10kV母線(xiàn)的容許電壓偏差為7%；應(yīng)在9.310.7kV。發(fā)電廠(chǎng)和變電所220kV母線(xiàn)電壓不超過(guò)110%，即不超過(guò)242kV。最大負(fù)荷時(shí)發(fā)電廠(chǎng)220kV母線(xiàn)電壓容許偏差為0%10%，即在220242kV范圍內(nèi)。取基準(zhǔn)功率為100MVA，基準(zhǔn)電壓為各級(jí)網(wǎng)絡(luò)的額定電壓。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制情況2：發(fā)電廠(chǎng)升壓變壓器分接頭置于2檔，其它于情況1相同。負(fù)荷發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電壓(kV)發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所低壓母線(xiàn)電壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功損耗(MW)最大負(fù)荷10.5218.83178.628.119.89最小

23、負(fù)荷10.5238.77229.2011.191.20高壓繞組固定分接頭接2檔，變壓器變比為10.5/(1+20.025) 242，高壓側(cè)空載電壓升高5%，且希望網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓都升高5%。負(fù)荷發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電壓(kV)發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所低壓母線(xiàn)電壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功損耗(MW)最大負(fù)荷10.5237.31206.489.666.88最小負(fù)荷10.5251.66243.2011.911.058%12%15%6%6%7%情況1：發(fā)電機(jī)在最大和最小負(fù)荷下都以額定電壓運(yùn)行，電壓保持10.5kV，升、降壓變壓器高壓繞組在主接頭運(yùn)行，即變比分別為10.5/242和220

24、/11。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制情況3：發(fā)電廠(chǎng)升壓變壓器采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器。帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器每檔的電壓為額定電壓的1.25%。設(shè)在最大負(fù)荷時(shí)，置于+5檔，最小負(fù)荷時(shí)置于-6檔。負(fù)荷發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電壓(kV)發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所低壓母線(xiàn)電壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功損耗(MW)最大負(fù)荷10.5241.29211.859.956.46最小負(fù)荷10.5219.16207.5710.081.51情況4：改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。負(fù)荷發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電壓(kV)發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所低壓母線(xiàn)

25、電壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功損耗(MW)最大負(fù)荷11236.53205.429.616.96最小負(fù)荷10226.36215.5810.491.387/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制情況5：變電所10kV母線(xiàn)上安裝并聯(lián)電容器。降壓變壓器采用固定分接頭置于2檔，變比為(1+20.025) 220/11 ，并聯(lián)電容器容量為34Mvar。負(fù)荷發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電壓(kV)發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所高壓母線(xiàn)電壓(kV)變電所低壓母線(xiàn)電壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功損耗(MW)最大負(fù)荷10.5229.12205.289.346.04最小負(fù)荷10.5238.77229.2010.661.20*應(yīng)用靜止無(wú)

26、功補(bǔ)償器或同步調(diào)相機(jī)也可進(jìn)行調(diào)壓。電壓調(diào)整的現(xiàn)象和規(guī)律：(1)線(xiàn)路和變壓器的電壓損耗與通過(guò)的無(wú)功功率有關(guān)，在最大負(fù)荷期間網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的電壓偏低而在最小負(fù)荷時(shí)偏高。(2)改變固定分接頭變壓器的分接頭位置，只能使最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的電壓都升高(降低), 對(duì)它們之間的差值影響很小。(3)采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器可有效調(diào)整一個(gè)地區(qū)或一個(gè)母線(xiàn)電壓。(4)改變發(fā)電機(jī)的運(yùn)行電壓是進(jìn)行電壓調(diào)整的有效措施。(5)在變電所10kV母線(xiàn)上安裝并聯(lián)電容器，不但可有效地進(jìn)行電壓調(diào)整，而且可降低損耗。變壓器分接頭位置應(yīng)與之配合。7/19/20225-2 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制2. 輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)在電壓調(diào)整中

27、的相互配合配電系統(tǒng)380V和220V用戶(hù)的容許電壓偏移為7% 和-10%5%。將每個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)中分散用戶(hù)對(duì)容許電壓的偏移的要求，集中反映為對(duì)變電所10kV母線(xiàn)的電壓要求。在輸電系統(tǒng)中采取調(diào)壓措施來(lái)滿(mǎn)足各個(gè)變電所10kV母線(xiàn)的電壓要求。分散用戶(hù)對(duì)變電所10kV母線(xiàn)的電壓要求的確定方法：針對(duì)配電系統(tǒng)的最大和最小負(fù)荷分別進(jìn)行潮流計(jì)算；根據(jù)正在運(yùn)行的配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。配電線(xiàn)路最大負(fù)荷時(shí)的電壓損耗的限定： 110kV10kV線(xiàn)路 5 380V線(xiàn)路 5% 220V線(xiàn)路 7逆調(diào)壓：最大負(fù)荷時(shí)的電壓比最小負(fù)荷時(shí)的電壓高的調(diào)壓。7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化全系統(tǒng)運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)是優(yōu)化問(wèn)題的一個(gè)

28、目標(biāo)。設(shè)備不發(fā)生過(guò)載和電壓滿(mǎn)足要求是優(yōu)化問(wèn)題需要滿(mǎn)足的條件，稱(chēng)為約束條件。負(fù)荷與電源功率的平衡也是約束條件。優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述：求解問(wèn)題的變量，在滿(mǎn)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。一、火力發(fā)電廠(chǎng)之間的有功功率經(jīng)濟(jì)分配1. 火力發(fā)電機(jī)組的燃料消耗特性耗量特性：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，火力發(fā)電機(jī)組在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的燃料與發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系。2. 不計(jì)網(wǎng)損變化影響的有功經(jīng)濟(jì)分配7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化應(yīng)用求條件極值的拉格朗日乘數(shù)法求解。引入一個(gè)拉格朗日乘子，組成拉格朗日函數(shù)：煤耗微增率：為機(jī)組i的耗量特性在PGi點(diǎn)的效率。等微增率準(zhǔn)則：機(jī)組間有功功率經(jīng)濟(jì)

29、分配的必要條件是各機(jī)組的煤耗微增率相等。拉格朗日函數(shù)取極小值的充分條件是對(duì)變量的二階偏導(dǎo)數(shù)小于零：燃料消耗特性都具有上凹特性機(jī)組1機(jī)組2等式約束條件7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化計(jì)算機(jī)算法：若不考慮各機(jī)組出力限制，機(jī)組間有功功率分配可用牛頓法求解。若考慮各機(jī)組出力限制，計(jì)算過(guò)程如下：(1)輸入系統(tǒng)總有功負(fù)荷和損耗、各發(fā)電機(jī)組出力的上下限和耗量特性中的系數(shù)。(2)假定所有機(jī)組的出力都不超過(guò)約束條件。7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化(3)對(duì)于未超過(guò)約束條件的機(jī)組，用牛頓迭代法求解，得出等煤耗微增率下各機(jī)組的有功出力。(4)檢查各機(jī)組的有功功率出力是否超出其上下限。

30、若所有機(jī)組都滿(mǎn)足，則得出結(jié)果，計(jì)算停止；否則，進(jìn)行下一步計(jì)算。(5)對(duì)于不滿(mǎn)足約束條件的機(jī)組，若超過(guò)上限，則其出力限制為上限，否則限制為下限。在非線(xiàn)性方程組中去掉相應(yīng)的方程式，并在最后一個(gè)方程中，對(duì)于超過(guò)限制的機(jī)組將發(fā)電機(jī)的功率用其相應(yīng)的限制值代入，然后返回到第3步。煤耗微增率表達(dá)式為發(fā)電機(jī)功率的線(xiàn)性函數(shù)，得到的方程組為線(xiàn)性方程組，可直接求解。7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化 例 設(shè)兩機(jī)系統(tǒng)中，每臺(tái)發(fā)電機(jī)的耗量特性分別為F1(PG1)=1000+ 20PG1+0.1P2G1，F(xiàn)2(PG2)=800+ 26PG2+0.04P2G2，出力限制分別為25MWPG1150MW和10MW

31、PG2 90MW，若總負(fù)荷為200MW，忽略網(wǎng)絡(luò)損耗，求各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)出力。解根據(jù)等微增率準(zhǔn)則和總負(fù)荷約束 解得：PG1=78.6(MW)，PG2=121.4(MW) 顯然，第二臺(tái)發(fā)電機(jī)出力超出了其最大功率 因此取PG2=90(MW)，PG1=110(MW)7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)損耗微增率：網(wǎng)絡(luò)損耗修正系數(shù)：稱(chēng)為修正煤耗微增率3. 計(jì)及網(wǎng)損變化影響的有功功率經(jīng)濟(jì)分配7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化二、水力發(fā)電廠(chǎng)和火力發(fā)電廠(chǎng)之間的有功功率經(jīng)濟(jì)分配1. 水力發(fā)電機(jī)組的耗水量特性耗水量特性：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組單位時(shí)間內(nèi)消耗的水量與發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系。水輪發(fā)電機(jī)組有最大和最小出力限制。2. 水火發(fā)電機(jī)組間有功功率經(jīng)濟(jì)分配的數(shù)學(xué)模型設(shè)系統(tǒng)有g(shù)個(gè)機(jī)組，前h個(gè)為火電機(jī)組，其余為水電機(jī)組7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化不考慮不等式約束條件水耗微增率：水電機(jī)組等值煤耗微增率水煤轉(zhuǎn)換系數(shù)水火電機(jī)組間有功功率經(jīng)濟(jì)分配的必要條件：各個(gè)火電機(jī)組的煤耗微增率和水電機(jī)組的等值微增率相等，每個(gè)水電機(jī)組各個(gè)小時(shí)水煤轉(zhuǎn)換系數(shù)不變。7/19/20225-3 電力系統(tǒng)運(yùn)行方