電網(wǎng)無(wú)功分區(qū)域優(yōu)化(畢業(yè)論文)

1、 密級(jí)： XXXXXX 大學(xué)xxxxxxxxxxxxx UNIVERSITY本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化分區(qū)的研究學(xué) 院 XXXXXX 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣本（1）班 學(xué) 號(hào) XXXXXXXX 姓 名 XXX 指導(dǎo)教師 XXX 起訖時(shí)間 XXXXX-XXXXX 電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化分區(qū)的研究XXX（XXX大學(xué) XX學(xué)院，XXXXXXXXX）指導(dǎo)老師：xxxx摘要電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化是電能穩(wěn)定的重要內(nèi)容，主要涉及電壓穩(wěn)定。本文主要討論電網(wǎng)無(wú)功分區(qū)域優(yōu)化以及與電壓穩(wěn)定的關(guān)系，各種實(shí)例分析，簡(jiǎn)單介紹各種優(yōu)化算法，基本無(wú)功潮流的計(jì)算與分析，各種補(bǔ)償設(shè)備的介紹，運(yùn)用及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。各種模型在電

2、力系統(tǒng)分區(qū)域研究中的使用，借助模型解決實(shí)際問(wèn)題，對(duì)各個(gè)分塊的無(wú)功及部分有功的靜態(tài)穩(wěn)定分析和暫態(tài)穩(wěn)定分析，對(duì)電網(wǎng)無(wú)功分區(qū)域優(yōu)化的各種相關(guān)數(shù)據(jù)量的計(jì)算方法，運(yùn)用相關(guān)概念結(jié)合實(shí)例分析關(guān)鍵詞：無(wú)功優(yōu)化 電壓穩(wěn)定 最優(yōu)潮流 無(wú)功補(bǔ)償 穩(wěn)定性分析 Power grid reactive power optimization research of partitionXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX province XXXXXXThe instructor: XXXXX XXXXAbstrackPower grid reactive power optimizatio

3、n is an important part of the stable electricity, mainly related to voltage stability. With power grid reactive power optimization areas were discussed in this paper, the relationship between the voltage stability and the, all kinds of case analysis, introduces various kinds of optimization algorith

4、m, the calculation and analysis of fundamental reactive power tide, various compensation equipment introduction, use and economic operation.Various models used in electric power systems research areas, with the help of a model to solve practical problems, for each block of the reactive power and som

5、e active static stability analysis and transient stability analysis, the power grid of reactive power optimization areas of various related data calculation method, using the relevant concepts combined with example analysisKey words: reactive power optimization of reactive power compensation for vol

6、tage stability optimal power flow stability analysis1 緒論3引言32 電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念32.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內(nèi)容32.2電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及穩(wěn)定性分析32.3電力系統(tǒng)穩(wěn)定分類(lèi)32.3.1 功角穩(wěn)定32.3.2 頻率穩(wěn)定32.3.3 電壓穩(wěn)定32.4 電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性及其關(guān)系33 無(wú)功功率分配與系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的關(guān)系33.1無(wú)功功率平衡綜述33.2電壓偏差對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響33.2.1 對(duì)同步運(yùn)行穩(wěn)定的影響33.2.2對(duì)電壓穩(wěn)定的影響33.3 對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響34 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡34.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)

7、功功率損耗34.2無(wú)功功率電源34.3 無(wú)功功率的平衡35 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整35.1電壓調(diào)整基本概念35.2電壓調(diào)整的基本原理35.3 電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式35.3.1改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓35.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓35.3.3 利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓35.3.4 改變輸電線路的參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓（線路串聯(lián)電容補(bǔ)償）35.3.5各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用35.4 小結(jié)36 無(wú)功潮流分析36.1最優(yōu)潮流36.2 最優(yōu)潮流的數(shù)學(xué)模型36.2.1最優(yōu)潮流的變量36.2.2最優(yōu)潮流的目標(biāo)函數(shù)36.2.3等式約束條件36.2.4不等式約束條件36.2.5最優(yōu)潮流的數(shù)學(xué)模型36.3 潮流算法分析36.3.1僅

8、有等式約束條件時(shí)的算法36.3.2不等式約束條件的處理36.3.3簡(jiǎn)化梯度最優(yōu)潮流算法的分析37 電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化規(guī)劃37.1 電力系統(tǒng)無(wú)功概述37.2無(wú)功優(yōu)化的基本原則37.3 配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化37.3.1 無(wú)功補(bǔ)償介紹37.3.2中壓配網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)幕疽蠛皖?lèi)型37.3.3配電線路補(bǔ)償?shù)谋匾约疤攸c(diǎn)37.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆治龊陀?jì)算方法37.4.1 2/3法則37.4.2 放射式開(kāi)式網(wǎng)的最佳無(wú)功補(bǔ)償37.4.3干線式和鏈?zhǔn)介_(kāi)式網(wǎng)的最佳無(wú)功補(bǔ)償37.4.4 配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)模型37.4.5 無(wú)功最優(yōu)補(bǔ)償?shù)那蠼?7.4.6 分布系數(shù)的計(jì)算37.4.7 網(wǎng)損微增率的計(jì)算3總結(jié)3參考文獻(xiàn)31

9、緒論引言現(xiàn)代電力系統(tǒng)是由電能產(chǎn)生、傳輸、使用的能量變換、傳輸系統(tǒng)和信息采集、加工、傳輸、使用的信息系統(tǒng)組成的?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)如圖所示：電能質(zhì)量是電力系統(tǒng)控制運(yùn)行的基本要求，主要指標(biāo)是；電壓，頻率，波形。本文主要論述電壓穩(wěn)定與無(wú)功分區(qū)域優(yōu)化的關(guān)系及分析。電壓是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要指標(biāo)，是電力系統(tǒng)無(wú)功平衡狀況的直接反映。2 電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念2.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內(nèi)容基本問(wèn)題早期穩(wěn)定研究的內(nèi)容聯(lián)網(wǎng)后發(fā)電機(jī)組是否仍能按如下額定功率順利地送出功率，如果不能，應(yīng)該如何確定發(fā)電機(jī)的最大允許輸出功率? 線路可以傳送的功率是否仍然只受經(jīng)濟(jì)電流密度和最大允許電流(熱穩(wěn)定極限)限制，如果不是

10、，應(yīng)該如何確定線路允許的最大傳送功率?線路出現(xiàn)短路或跳閘等事故時(shí)系統(tǒng)能否仍然正常運(yùn)行，如果不能，應(yīng)該引入什么樣的保護(hù)裝置和穩(wěn)定控制裝置?隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的增大，不斷出現(xiàn)大量新的穩(wěn)定問(wèn)題：如何在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱的情況下防止由于某一設(shè)備或線路的故障產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致全系統(tǒng)的穩(wěn)定事故；如何防止長(zhǎng)距離重負(fù)荷的聯(lián)絡(luò)線引起的低頻振蕩現(xiàn)象；如何防止由于大型互聯(lián)系統(tǒng)頻率維持能力逐漸減弱且可能的有功沖擊加大可能引起的頻率穩(wěn)定問(wèn)題；如何防止帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器和無(wú)功功率缺額可能引起的電壓穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的研究發(fā)展至今，已形成為一個(gè)研究?jī)?nèi)容日新月異、研究方法多種多樣、應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊的綜合性研究領(lǐng)域2.2電

11、力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及穩(wěn)定性分析電力系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后, 憑借系統(tǒng)本身固有的能力和控制設(shè)備的作用，回復(fù)到原始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式，或者達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式（的能力）。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性:電力系統(tǒng)受到事故擾動(dòng)后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。通常根據(jù)動(dòng)態(tài)過(guò)程的特征和參與動(dòng)作的元件及控制系統(tǒng)，將穩(wěn)定性的研究劃分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)維持在平衡點(diǎn)（初始運(yùn)行狀態(tài)）周?chē)\(yùn)動(dòng)的一種性質(zhì)實(shí)際電力系統(tǒng)不可能絕對(duì)的停留在某個(gè)狀態(tài)（雖然理論分析中通?；谶@種假設(shè)），各種擾動(dòng)時(shí)刻不停地在發(fā)生，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)應(yīng)趨向于回到平衡點(diǎn)小擾動(dòng)：如負(fù)荷擾動(dòng)大擾動(dòng)：如短路故障、機(jī)組切除等對(duì)大擾

12、動(dòng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與擾動(dòng)類(lèi)型、地點(diǎn)以及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)不可能要求系統(tǒng)對(duì)所有大擾動(dòng)維持穩(wěn)定大擾動(dòng)下穩(wěn)定平衡點(diǎn)具有一個(gè)有限的吸引域擾動(dòng)下系統(tǒng)的響應(yīng)可能包含很多設(shè)備的動(dòng)作效果短路故障時(shí)繼電保護(hù)的動(dòng)作將引起電壓、電流、功率以及頻率的變化電壓變化引起發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處調(diào)壓設(shè)備的動(dòng)作轉(zhuǎn)速變化將引起調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作電壓和頻率的變化引起負(fù)荷功率的變化在擾動(dòng)下保護(hù)單一元件的設(shè)備可能引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的弱化，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定：達(dá)到新的平衡狀態(tài)且系統(tǒng)的整體性不被破壞，即幾乎所有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷都通過(guò)一個(gè)臨近的輸電網(wǎng)保持互聯(lián)部分機(jī)組或負(fù)荷可能因隔離故障的操作而斷開(kāi)與系統(tǒng)的聯(lián)系互聯(lián)系統(tǒng)在嚴(yán)重故障下可能被主動(dòng)解列系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)

13、，轉(zhuǎn)子相對(duì)角持續(xù)不斷上升或電壓持續(xù)不斷下降，連鎖性的機(jī)組或線路跳閘、系統(tǒng)的重要部分停電2.3電力系統(tǒng)穩(wěn)定分類(lèi)穩(wěn)定性在本質(zhì)上是不同方向的作用力互相平衡的結(jié)果電力系統(tǒng)作為一種高維、多變量的動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)看，其動(dòng)態(tài)過(guò)程受到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、運(yùn)行條件和擾動(dòng)類(lèi)型等多方面的影響，各種力的失衡有多種形式，表現(xiàn)為多種不穩(wěn)定現(xiàn)象前述簡(jiǎn)單的穩(wěn)定性定義不能采取通用的簡(jiǎn)單方法進(jìn)行分析，需要根據(jù)具體的失穩(wěn)現(xiàn)象采用適當(dāng)?shù)拿枋龇绞酵怀鲋攸c(diǎn)問(wèn)題合適的分類(lèi)工作是有效的分析解決電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題的基礎(chǔ)可觀察到的系統(tǒng)主要變量在失穩(wěn)過(guò)程中中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)致失穩(wěn)過(guò)程的擾動(dòng)的大?。蓻Q定在穩(wěn)定分析、計(jì)算和預(yù)測(cè)時(shí)采取的方法）為評(píng)價(jià)穩(wěn)定性需要考慮的元件、

14、過(guò)程及時(shí)間范圍分類(lèi)示意圖：2.3.1 功角穩(wěn)定互聯(lián)系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)在擾動(dòng)下維持同步的能力取決于系統(tǒng)中每一臺(tái)發(fā)電機(jī)維持或恢復(fù)其電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系的能力影響功角穩(wěn)定問(wèn)題的基本因素是同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角變化時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩的變化方式（功角關(guān)系），系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于轉(zhuǎn)子角的變化量能否產(chǎn)生足夠的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)子角搖擺時(shí)同步機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的變化包含兩個(gè)分量同步轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)子角變化同相位阻尼轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)速變化同相位如果發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致非周期失穩(wěn)（或非振蕩失穩(wěn)）如果發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致振蕩失穩(wěn)a. 小擾動(dòng)功角穩(wěn)定考慮充分小擾動(dòng)時(shí)的功角穩(wěn)定問(wèn)題允許采用線性化的模型進(jìn)行分析關(guān)心的時(shí)間尺度

15、為擾動(dòng)后10到20秒從失穩(wěn)方式劃分：振蕩失穩(wěn)和非振蕩失穩(wěn)兩種實(shí)際電力系統(tǒng)中通常出現(xiàn)的都是阻尼轉(zhuǎn)矩不夠?qū)е碌恼袷幨Х€(wěn)的現(xiàn)象由于調(diào)壓器的調(diào)節(jié)作用，實(shí)際電力系統(tǒng)通常不會(huì)出現(xiàn)非振蕩失穩(wěn)，除非采用的是勵(lì)磁電壓為常數(shù)的模型從失穩(wěn)區(qū)域劃分局部失穩(wěn)：一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)組相對(duì)系統(tǒng)的其他部分的振蕩（局部振蕩模式）逐漸增幅影響因素包括失穩(wěn)機(jī)組與系統(tǒng)的接入方式、調(diào)壓系統(tǒng)以及機(jī)組出力全局失穩(wěn)：一個(gè)地區(qū)的所有機(jī)組相對(duì)另一個(gè)地區(qū)的機(jī)組的振蕩（區(qū)間振蕩模式）影響因素十分復(fù)雜，負(fù)荷特性會(huì)產(chǎn)生重要的影響b.大擾動(dòng)功角穩(wěn)定（暫態(tài)穩(wěn)定）考慮嚴(yán)重?cái)_動(dòng)（如短路故障）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角大幅變化，須采用非線性的功角關(guān)系系統(tǒng)是否失穩(wěn)不僅取決于初始運(yùn)行狀態(tài)

16、，而且取決于擾動(dòng)的嚴(yán)重程度失穩(wěn)方式通常是由于缺乏足夠的同步力矩而產(chǎn)生的非振蕩失穩(wěn)，即所謂的第一擺失穩(wěn)大型電力系統(tǒng)中也存在其他失穩(wěn)方式第一擺穩(wěn)定后由于一個(gè)慢的區(qū)間振蕩模式和一個(gè)局部振蕩模式的疊加可能導(dǎo)致大的轉(zhuǎn)子角偏移第一擺穩(wěn)定后由于系統(tǒng)的非線性特性對(duì)某一振蕩模式的影響也可能導(dǎo)致失穩(wěn)時(shí)間尺度通常是擾動(dòng)后3到5秒對(duì)具有明顯的區(qū)間振蕩模式的大型電力系統(tǒng)可將時(shí)間尺度延長(zhǎng)到擾動(dòng)后10到20秒從時(shí)間尺度來(lái)看小擾動(dòng)功角穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題都應(yīng)歸類(lèi)為短期穩(wěn)定2.3.2 頻率穩(wěn)定在導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量和負(fù)荷量出現(xiàn)明顯不平衡現(xiàn)象的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)發(fā)生后，系統(tǒng)維持頻率的能力取決于在損失最小負(fù)荷的前提下系統(tǒng)維持或恢復(fù)發(fā)電量和負(fù)荷量之間

17、的平衡關(guān)系的能力頻率失穩(wěn)的現(xiàn)象是頻率持續(xù)波動(dòng)并導(dǎo)致切機(jī)和/或切負(fù)荷嚴(yán)重?cái)_動(dòng)下系統(tǒng)的頻率、電壓、潮流等都會(huì)大幅變化，因此分析時(shí)需要考慮一些常規(guī)的暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定中不會(huì)考慮的過(guò)程、控制和保護(hù)手段，如鍋爐、低周減載等大型互聯(lián)系統(tǒng)中嚴(yán)重故障常常會(huì)到子系統(tǒng)解列，此時(shí)穩(wěn)定研究的目的是確定是否可以在最小負(fù)荷損失的前提下達(dá)到每個(gè)解列區(qū)域的平衡狀態(tài)頻率穩(wěn)定的分析常常針對(duì)系統(tǒng)或解列區(qū)域的平均頻率進(jìn)行引起頻率穩(wěn)定問(wèn)題的原因包括：不適當(dāng)?shù)脑O(shè)備特性、不正確的控制和保護(hù)整定或者不充足的發(fā)電備用孤立系統(tǒng)中出現(xiàn)導(dǎo)致切機(jī)或者切負(fù)荷的擾動(dòng)時(shí)常常需要關(guān)注其頻率穩(wěn)定問(wèn)題在頻率偏移的過(guò)程中起作用的設(shè)備和調(diào)節(jié)過(guò)程的時(shí)間尺度可以是幾分之

18、一秒，如低頻減載、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，也可以是數(shù)分鐘，如原動(dòng)機(jī)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和負(fù)荷電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)因此頻率穩(wěn)定過(guò)程既可能是短期現(xiàn)象，也可能是長(zhǎng)期現(xiàn)象頻率偏移過(guò)程中電壓也可能會(huì)明顯變化，特別是在減載裝置動(dòng)作的孤立系統(tǒng)中。電壓變化的百分比甚至可能大于頻率變化的百分比，并進(jìn)一步加劇發(fā)電量和負(fù)荷的不平衡2.3.3 電壓穩(wěn)定給定初始運(yùn)行條件下發(fā)生擾動(dòng)后電力系統(tǒng)維持其所有節(jié)點(diǎn)電壓值的能力取決于電力系統(tǒng)維持或恢復(fù)負(fù)荷需求和負(fù)荷供給之間的平衡關(guān)系的能力電壓失穩(wěn)通常表現(xiàn)為部分節(jié)點(diǎn)電壓逐漸下降或上升可能導(dǎo)致的后果損失部分負(fù)荷保護(hù)系統(tǒng)切除聯(lián)絡(luò)線或其他設(shè)備并導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，部分發(fā)電機(jī)也可能在此過(guò)程中失去同步導(dǎo)致電壓失穩(wěn)

19、的主要原因通常是負(fù)荷特性，如電動(dòng)機(jī)的滑差特性、配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)裝置、帶分接頭調(diào)節(jié)的變壓器等，其試圖恢復(fù)負(fù)荷的努力常常增加了高壓網(wǎng)無(wú)功供應(yīng)的負(fù)擔(dān)并進(jìn)一步加大了電壓降輸電網(wǎng)絡(luò)中的電抗限制了功率傳輸和電壓支撐的能力，其導(dǎo)致的電壓降落在電壓失穩(wěn)的過(guò)程中也起重要作用大部分電壓失穩(wěn)現(xiàn)象表現(xiàn)為電壓的持續(xù)下降，但電壓上升的失穩(wěn)情況也是存在的并發(fā)生過(guò)HVDC(高壓直流輸電)也可能引起電壓穩(wěn)定問(wèn)題控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)不當(dāng)可能導(dǎo)致交流側(cè)無(wú)功供應(yīng)不足，所引起的電壓失穩(wěn)過(guò)程通常是快速的（秒級(jí)甚至更快）換流變的分接頭調(diào)節(jié)動(dòng)作也可能引起電壓失穩(wěn)，但失穩(wěn)過(guò)程會(huì)慢的多a.小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指微小擾動(dòng)（如負(fù)荷增加）下系統(tǒng)維持電壓的能力在適當(dāng)

20、的假設(shè)條件下，可以采用線性化模型計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度信息從而判斷影響穩(wěn)定性的因素由于線性化模型不能考慮如分接頭調(diào)節(jié)之類(lèi)的離散控制的影響，常常將線性化分析和非線性分析組合起來(lái)使用b.大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指大擾動(dòng)（如系統(tǒng)故障、切機(jī)、斷線等）下系統(tǒng)維持電壓的能力影響這一過(guò)程的因素包括系統(tǒng)和負(fù)荷特性、各種連續(xù)控制和離散控制的效果以及保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作情況確定大擾動(dòng)下的電壓穩(wěn)定性要求對(duì)系統(tǒng)在擾動(dòng)后足夠長(zhǎng)時(shí)間的響應(yīng)進(jìn)行分析，并考慮電動(dòng)機(jī)、變壓器分接頭、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等因素的影響時(shí)間尺度可能從幾秒到幾十分鐘短期電壓穩(wěn)定：時(shí)間尺度為數(shù)秒包括電動(dòng)機(jī)、HVDC換流器等元件需要對(duì)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)微分方程求解，類(lèi)似功角穩(wěn)定的分析方法長(zhǎng)期

21、電壓穩(wěn)定：數(shù)分鐘或數(shù)十分鐘考慮分接頭調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等慢變?cè)紤]的擾動(dòng)可能是負(fù)荷的緩慢增長(zhǎng)失穩(wěn)的原因可能是無(wú)法長(zhǎng)期維持負(fù)荷平衡、擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)不穩(wěn)定或者擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)的吸引域太小等等很多情況下可以采用靜態(tài)分析的靈敏度概念2.4 電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性及其關(guān)系可靠性系統(tǒng)在長(zhǎng)的運(yùn)行周期中工作正常的概率表示在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)幾乎不中斷地為用戶提供足夠的電力供應(yīng)的能力安全性電力系統(tǒng)在意外事件下不中斷用戶電力供應(yīng)的能力的風(fēng)險(xiǎn)度安全性與系統(tǒng)對(duì)意外事件的魯棒性有關(guān)，并取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件以及意外事件的發(fā)生概率穩(wěn)定性擾動(dòng)后系統(tǒng)整體性的維持能力取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件和擾動(dòng)的性質(zhì)可靠性

22、是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的總體目標(biāo)為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時(shí)間必須是安全的為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時(shí)必須對(duì)其他不能歸類(lèi)為穩(wěn)定問(wèn)題的偶然事件是安全的，如設(shè)備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等也可從后果來(lái)區(qū)分安全性和穩(wěn)定性兩個(gè)具有相同穩(wěn)定裕度的系統(tǒng)，如果一個(gè)系統(tǒng)失穩(wěn)的后果比另一個(gè)更差，則前者的安全性相對(duì)較差安全性和穩(wěn)定性是時(shí)變的，可以通過(guò)對(duì)特定運(yùn)行方式的研究進(jìn)行判斷可靠性是一段時(shí)間內(nèi)的平均性能，只能通過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)性能的整體考慮進(jìn)行判斷3 無(wú)功功率分配與系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的關(guān)系3.1無(wú)功功率平衡綜述無(wú)功功率平衡是指在電網(wǎng)運(yùn)行的每一時(shí)刻，所有無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率要等于所有負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率和系統(tǒng)中各

23、環(huán)節(jié)上無(wú)功功率損耗之和。無(wú)功電源包括發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、并聯(lián)電容器等。系統(tǒng)中無(wú)功功率損耗主要是指在線路和變壓器中的無(wú)功損耗。與系統(tǒng)中的有功功率損耗相比，無(wú)功損耗要大得多，這是因?yàn)楦邏壕€路、變壓器的等值串聯(lián)電抗要比電阻大得多，變壓器的勵(lì)磁無(wú)功損耗也比有功損耗大得多。系統(tǒng)中的有功損耗一般占負(fù)荷功率的百分之幾，而系統(tǒng)中的無(wú)功損耗與無(wú)功負(fù)荷的大小是差不多的，無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率大致一半是供給負(fù)荷的，而另一半是補(bǔ)償線路、變壓器中的無(wú)功功率損耗的。因此，電網(wǎng)需要的無(wú)功功率僅靠發(fā)電機(jī)供給是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要裝設(shè)大量的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，無(wú)功功率的分區(qū)域優(yōu)化尤其必要。如同有功功率平衡一樣，電力系統(tǒng)的無(wú)功

24、功率在每一時(shí)刻也必須保持平衡，要想維持負(fù)荷的電壓水平，就必須供給相應(yīng)于該電壓水平的無(wú)功功率。從根本上說(shuō)，要維持整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓水平，就必須有足夠的無(wú)功電源來(lái)滿足系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)無(wú)功功率的需求和補(bǔ)償無(wú)功功率的損耗。如果系統(tǒng)無(wú)功電源不足，則會(huì)使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無(wú)功功率平衡，即靠電壓降低、負(fù)荷吸收無(wú)功功率的減少來(lái)彌補(bǔ)無(wú)功電源的不足。同樣，如果由于電網(wǎng)缺乏調(diào)節(jié)手段使某段時(shí)間無(wú)功功率過(guò)剩，也會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行電壓過(guò)高。3.2電壓偏差對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響3.2.1 對(duì)同步運(yùn)行穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī)都是并聯(lián)運(yùn)行的，使并聯(lián)運(yùn)行的所有發(fā)電機(jī)保持同步是電力系統(tǒng)維持正常運(yùn)行的最基本的條件之一。同步發(fā)電

25、機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于作用在其軸上的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)轉(zhuǎn)矩變化時(shí)轉(zhuǎn)速也將相應(yīng)地發(fā)生變化。正常運(yùn)行時(shí)，原動(dòng)機(jī)的功率與發(fā)電機(jī)的輸出功率是平衡的，因此發(fā)電機(jī)以恒定的同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。但是，這種功率平衡狀態(tài)是相對(duì)的、暫時(shí)的。由于電力系統(tǒng)的負(fù)荷隨時(shí)都在變化，有時(shí)還有偶然事故產(chǎn)生，因此平衡狀態(tài)不斷被打破。例如，負(fù)荷功率的變化將引起各發(fā)電機(jī)輸出功率的變化，但原動(dòng)機(jī)功率不能立即跟隨其變化，在原動(dòng)機(jī)功率與發(fā)電機(jī)輸出功率之間產(chǎn)生不平衡。功率的不平衡以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩不平衡，將引起發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的變化。例如，當(dāng)原動(dòng)機(jī)功率大于發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，使整個(gè)機(jī)組加速，過(guò)剩功率轉(zhuǎn)化為動(dòng)能儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)子中。而在原動(dòng)機(jī)功率小于發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，機(jī)組減速，減速過(guò)程

26、中轉(zhuǎn)子的一部分動(dòng)能釋放出來(lái)以彌補(bǔ)輸出功率的不足。當(dāng)系統(tǒng)由于負(fù)荷變化、操作或發(fā)生故障而打破平衡狀態(tài)后，各發(fā)電機(jī)組將因功率不平衡而發(fā)生轉(zhuǎn)速的變化。一般來(lái)說(shuō)，各發(fā)電機(jī)組功率不平衡的程度不同，有時(shí)性質(zhì)也不同，可能一部分機(jī)組加速，另外一部分機(jī)組減速，速度變化的程度也不一樣。因此，各發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子之間將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后各發(fā)電機(jī)組能重新恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)，或者出現(xiàn)某一新的平衡狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)稱之為穩(wěn)定的。相反，當(dāng)電力系統(tǒng)遭受外部干擾后，發(fā)電機(jī)組間產(chǎn)生不衰減的振蕩，或轉(zhuǎn)子間發(fā)生很大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成機(jī)組之間失去同步，這樣的系統(tǒng)稱之為不穩(wěn)定。電力系統(tǒng)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性是保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行的一個(gè)十分重

27、要的因素，隨著電力系統(tǒng)的容量和規(guī)模的擴(kuò)大，穩(wěn)定問(wèn)題也越來(lái)越突出。國(guó)內(nèi)外許多大面積停電和系統(tǒng)瓦解事故，大多起源于穩(wěn)定性遭受破壞。3.2.2對(duì)電壓穩(wěn)定的影響隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電壓穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次由于電壓不穩(wěn)定引起的電壓崩潰造成大面積停電事故，就是由于輸電線路過(guò)負(fù)荷，無(wú)功功率不足，造成了系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞。電壓不穩(wěn)定涉及到系統(tǒng)所有元件的動(dòng)態(tài)特性，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)、運(yùn)行工況以及控制系統(tǒng)有著緊密的關(guān)系。其復(fù)雜性還反映在電壓穩(wěn)定與同步運(yùn)行穩(wěn)定相互交叉，有時(shí)很難分辨究竟是哪種穩(wěn)定破壞引起的系統(tǒng)事故。系統(tǒng)各負(fù)荷間也相互作用。至今，對(duì)多機(jī)電力系統(tǒng)中電壓不穩(wěn)定產(chǎn)生的機(jī)理尚不完全清楚，也還沒(méi)有一

28、個(gè)公認(rèn)的、全面的、科學(xué)的定義和穩(wěn)定判據(jù)。這里，根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的描述方法，以及擾動(dòng)的性質(zhì)，用類(lèi)似對(duì)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的分類(lèi)方法，可以將電壓穩(wěn)定性分為以下三類(lèi)：（1）電壓靜態(tài)穩(wěn)定。采用簡(jiǎn)化模型，如發(fā)電機(jī)采用 后電動(dòng)勢(shì)不變模型，負(fù)荷用恒功率、恒電流或恒阻抗表示。系統(tǒng)可用代數(shù)方程描述，只考慮小擾動(dòng)。判斷系統(tǒng)是否有合理的穩(wěn)定工作點(diǎn)。（2）電壓動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。系統(tǒng)用線性微分方程描述，計(jì)及元件動(dòng)態(tài)控制及控制器的動(dòng)態(tài)作用，判斷系統(tǒng)小擾動(dòng)下的電壓穩(wěn)定性。（3）電壓暫態(tài)穩(wěn)定性。系統(tǒng)用非線性微分方程描述，計(jì)及元件動(dòng)態(tài)控制器的動(dòng)態(tài)作用，判斷系統(tǒng)大擾動(dòng)下的電壓穩(wěn)定性3.3 對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響輸電線路和變壓器在輸送相同功率的條件下

29、，其電流大小與運(yùn)行電壓成反比。電網(wǎng)低電壓運(yùn)行，會(huì)使線路和變壓器電流增大。線路和變壓器繞組的有功損耗與電流平方成正比。低電壓運(yùn)行會(huì)使電網(wǎng)有功功率損耗和無(wú)功功率損耗大大增加，增大了供電成本。4 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡4.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1、無(wú)功功率負(fù)荷：無(wú)功功率負(fù)荷是以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備（主要是異步電動(dòng)機(jī)，特別是當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，所吸收的無(wú)功功率較多。 ）所吸收的無(wú)功功率。一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.6-0.9。2、電力系統(tǒng)的無(wú)功損耗（1）變壓器的無(wú)功損耗變壓器中的無(wú)功功率損耗分兩部分，即勵(lì)磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中勵(lì)磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流的百分值，約為1

30、一2；繞組漏抗中損耗,在變壓器滿載時(shí)，基本上等于短路電壓UK的百分值，約為10。（2）電力線路的無(wú)功損耗電力線路的無(wú)功損耗也分兩部分：并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。并聯(lián)電納中的無(wú)功損耗又稱充電損耗，與電力線路電壓的平方成正比，呈容性。串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率與負(fù)荷電流的平方成正比，呈感性。對(duì)線路不長(zhǎng)，長(zhǎng)度不超過(guò)100Km，電壓等級(jí)為220Kv電力線路，線路將消耗感性無(wú)功功率；對(duì)線路較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度為300Km左右時(shí)，對(duì)220Kv電力線路，線路基本上既不消耗感性無(wú)功功率也不消耗容性無(wú)功功率，呈電阻性；線路大于300Km時(shí)，線路為電容性的。4.2無(wú)功功率電源電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源包括同步發(fā)電機(jī)、同步

31、調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器等。1、同步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無(wú)功功率：C為額定運(yùn)行點(diǎn)AC正比于定子額定電流，以一定比例代表發(fā)電機(jī)的視在功率OC代表空載電勢(shì)，正比于額定勵(lì)磁電流（轉(zhuǎn)子電流）改變時(shí)，P、Q受定子額定電流（視在功率）、轉(zhuǎn)子電流額定值（空載電勢(shì)）、與C之間的直線代表原動(dòng)機(jī)出力（額定有功功率）的限制以AC為半徑的圓弧代表額定視在功率的限制以O(shè)C為半徑的圓弧代表額定轉(zhuǎn)子電流的限制可見(jiàn)，發(fā)電機(jī)只在額定電壓、電流和功率因數(shù)下運(yùn)行（C點(diǎn)）才能達(dá)到額定視在功率，使容量得到最充分利用。降低功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，無(wú)功受轉(zhuǎn)子電流限制。發(fā)電機(jī)一般以滯后功率因數(shù)運(yùn)行，必要時(shí)可以減少勵(lì)磁電流在超

32、前功率因數(shù)下運(yùn)行，即進(jìn)相運(yùn)行，以吸收系統(tǒng)多余的無(wú)功功率。（系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，線路電抗無(wú)功損耗明顯減少，線路充電功率大量剩余，引起系統(tǒng)電壓升高，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行有利于調(diào)壓）當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)功電源不足，而有功備用容量又較充足時(shí)，可利用靠近負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)無(wú)功功率以提高電力系統(tǒng)的電壓水平。但是發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)不應(yīng)越出P-Q極限曲線的范圍。2、同步補(bǔ)償機(jī)（調(diào)相機(jī)）它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)生產(chǎn)無(wú)功功率的一種同步電機(jī)。在過(guò)勵(lì)磁、欠勵(lì)磁的不同情況下，它可分別發(fā)出或吸收感性無(wú)功功率。而且，只要改變它的勵(lì)磁，就可以平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率輸出，單機(jī)容量也可以做得較大。通常，它可以直接裝設(shè)在用戶附近就近供應(yīng)無(wú)功功率，從

33、而減少輸送過(guò)程中的損耗。但由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，故有功功率損耗較大。同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)。欠勵(lì)磁時(shí)：吸收感性無(wú)功，無(wú)功負(fù)荷，QL過(guò)勵(lì)磁時(shí)：供給感性無(wú)功，無(wú)功電源，QCQL=5065%QC缺點(diǎn)：損耗較大：1.5-5%額定容量是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜 由于響應(yīng)速度較慢，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)無(wú)功控制的要求，20世紀(jì)70年代以來(lái)已逐漸被靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置所取代3、靜電電容器靜電電容器供給的無(wú)功功率 Q c 與所在節(jié)點(diǎn)的電壓 V的平方成正比，即：損耗小，0.3-0.5%額定容量經(jīng)濟(jì)，維護(hù)方便裝設(shè)簡(jiǎn)單，容量可大可小，可集中或分散，可通過(guò)分組，實(shí)現(xiàn)非連續(xù)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)性能比較差，電壓下降時(shí)輸出的無(wú)功功率減少4、

34、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC：Static Var Compensator）靜止補(bǔ)償器是20世紀(jì)60年代起發(fā)展起來(lái)的一種新型可控的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，它簡(jiǎn)稱為SVC。其特點(diǎn)是：利用晶閘管電力電子元件所組成的電子開(kāi)關(guān)來(lái)分別控制電容器組與電抗器的投切，這樣它的性能完全可以做到和同步補(bǔ)償機(jī)一樣，既可發(fā)出感性無(wú)功，又可發(fā)出容性無(wú)功，并能依靠自身裝置實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，從而可以作為系統(tǒng)的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功電源，對(duì)穩(wěn)定電壓、提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性以及減弱動(dòng)態(tài)電壓閃變等均能起著較大的作用。SVC由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成，1970年以來(lái)SVC在國(guó)外已被大量采用，在我國(guó)電力系統(tǒng)中1990年以來(lái)也逐步得到了廣泛應(yīng)用。飽和電抗器型：

35、利用飽和特性晶閘管控制電抗器型(TCR)：利用觸發(fā)角控制，調(diào)節(jié)基波無(wú)功晶閘管投切電容器型(TSC)TCR和TSC組合型能快速、平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功，能滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰\(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單功率損耗小，響應(yīng)時(shí)間短圖 TSC-TCR型靜止補(bǔ)償器圖 FC-TCR型靜止補(bǔ)償器4.3 無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無(wú)功電源可以發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗。 0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用； 0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。如前所述，要保持節(jié)點(diǎn)的電壓水平就必須維持無(wú)功平衡，因而保持充足的無(wú)功電源是維持電壓質(zhì)量的關(guān)鍵。由于負(fù)

36、荷的綜合功率因數(shù)一般在0.60.9之間，多數(shù)在0.70.8之間，加之線路無(wú)功損耗約為總無(wú)功負(fù)荷的25%，變壓器的總無(wú)功損耗最多可達(dá)總無(wú)功負(fù)荷的75%。因而，需要由系統(tǒng)中各類(lèi)無(wú)功電源所供給的無(wú)功負(fù)荷最多可達(dá)系統(tǒng)總無(wú)功負(fù)荷的兩倍左右，而從數(shù)量級(jí)上看甚至與有功負(fù)荷的兩倍相接近。絕大多數(shù)電力系統(tǒng)必須采取專(zhuān)門(mén)的無(wú)功功率補(bǔ)償措施，才能達(dá)到維持電壓水平的目的?？傊瑹o(wú)功平衡是一個(gè)比有功平衡更復(fù)雜的問(wèn)題。 一方面，不僅要考慮總的無(wú)功功率平衡還要考慮分地區(qū)的無(wú)功平衡，還要計(jì)及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運(yùn)、新變壓器投運(yùn)及大用戶等各種對(duì)無(wú)功平衡有影響的因素一般無(wú)功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配

37、。小容量的、分散的無(wú)功補(bǔ)償可采用靜電電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償 則宜采用同步調(diào)相機(jī)或SVC5 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整5.1電壓調(diào)整基本概念電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)保證用戶安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及電氣設(shè)備的安全與壽命有重要的影響。因此電壓調(diào)整具有一定的重要性。1. 允許電壓偏移指標(biāo)嚴(yán)格保證電壓經(jīng)濟(jì)上不可行，也沒(méi)有必要，允許的電壓偏移：35kV及以上：正負(fù)偏移的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10%10kV以下三相供電電壓： 7%低壓照明（220V單相供電）： +7%，-10%農(nóng)村電網(wǎng)： +15%，-10%（+10%，-15%）2. 中樞點(diǎn)電壓管理電力

38、系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓的目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷較多，如對(duì)每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，不僅不經(jīng)濟(jì)而且無(wú)必要。因此，電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過(guò)監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點(diǎn)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。電壓中樞點(diǎn)是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因?yàn)楹芏嘭?fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住住這些電的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問(wèn)題也就轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點(diǎn)的電壓偏移不超出給定范圍的問(wèn)題。如： 區(qū)域性水、火電廠高壓母線 有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線 樞紐變電所的二次母線3. 中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式中樞

39、點(diǎn)的調(diào)壓方式分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類(lèi)。逆調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式。在最大負(fù)荷時(shí)可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5，在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)往往要求采用這種調(diào)壓方式。在高峰負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓（1.05VN），在低谷負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓（1.0VN，保持額定電壓）適用于：線路長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)大的場(chǎng)合若發(fā)電機(jī)電壓一定，則大負(fù)荷時(shí)，中樞點(diǎn)電壓下降，小負(fù)荷時(shí)，中樞點(diǎn)電壓稍高，與逆調(diào)壓相反，所以逆調(diào)壓往往難實(shí)現(xiàn)順調(diào)壓：負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路不長(zhǎng)，大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，

40、但不超過(guò)線路額定電壓的107.5的調(diào)壓模式?？梢圆捎眠@種調(diào)壓方式。高峰負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5；低谷負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不超過(guò)線路額定電壓的107.5的調(diào)壓模式。適用于：某些供電距離較近，或者負(fù)荷變動(dòng)不大的變電所常調(diào)壓（恒調(diào)壓）：負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路電壓損耗也較小的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論最大或最小負(fù)荷時(shí)，只要中樞點(diǎn)電壓維持在允許電壓偏移范圍內(nèi)某個(gè)值或較小的范圍內(nèi)（如1.025UN1.05UN），就可保證各負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量。這種調(diào)壓方式在任何負(fù)荷情況下，中樞點(diǎn)電壓保持基本不變。介于前面兩種調(diào)壓方式之間的調(diào)壓方式是恒調(diào)壓。任何負(fù)荷下中樞點(diǎn)電壓基本保持不變且略大于VN

41、，一般較線路電壓高2%-5%。最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為.VN調(diào)為VN順調(diào)壓不低于.VN不高于.VN常調(diào)壓.VN5.2電壓調(diào)整的基本原理?yè)碛休^充足的無(wú)功功率電源是保證電力系統(tǒng)有較好的運(yùn)行電壓水平的必要條件，但是要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。 現(xiàn)以下圖為例，說(shuō)明常用的各種調(diào)壓措施所依據(jù)的基本原理：R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VG式中k1和k2分別為升壓和降壓變壓器的變比，R和X分別為變壓器和線路的總電阻和總電抗由公式可見(jiàn)，為了調(diào)整用戶端電壓 Vb 可以采取以下措施：（1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓 VG（2）適當(dāng)選擇變壓器的變比（3）改變線路的參數(shù)（4）

42、改變無(wú)功功率的分布 5.3 電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式5.3.1改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓這種調(diào)壓手段是一種不需要耗費(fèi)投資，且是最直接的調(diào)壓方法，應(yīng)首先考慮采用。不同類(lèi)型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓所起的作用是不同的對(duì)于發(fā)電機(jī)不經(jīng)升壓直接供電的小型電力系統(tǒng)，供電線路不長(zhǎng)，線路上電壓損耗不大，借改變發(fā)電機(jī)端電壓的方法，實(shí)行逆調(diào)壓，就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)要求的電壓質(zhì)量。對(duì)由發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓向負(fù)荷供電的大中型電力系統(tǒng)，線路較長(zhǎng)，供電范圍大，從發(fā)電廠到最遠(yuǎn)處的負(fù)荷之間的電壓損耗和變化幅度都很大。這時(shí)，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓是不能解決問(wèn)題的。發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求，即發(fā)電機(jī)采用逆調(diào)壓方式。對(duì)于遠(yuǎn)處負(fù)荷電

43、壓變動(dòng)，只能靠其它調(diào)壓方式來(lái)解決。對(duì)有若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的大型電力系統(tǒng)，利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。首先，當(dāng)要提高發(fā)電機(jī)的電壓時(shí)，則該發(fā)電機(jī)就要多輸出無(wú)功功率，這就要求進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠的母線電壓，會(huì)引起系統(tǒng)中無(wú)功功率的重新分配，這還可能同無(wú)功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。所以在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助的調(diào)壓措施。5.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器的分接頭或采用專(zhuān)門(mén)的調(diào)壓變壓器來(lái)調(diào)壓通常，改換變壓器分接頭的方式有兩種：一種是在停電的情況下改換分接頭，以兼顧在最大、最小兩種運(yùn)行方式下電壓偏移不超出允許波動(dòng)范圍,稱為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓（以往稱為“無(wú)載調(diào)壓”）。另一種調(diào)壓方式稱為有載調(diào)

44、壓，它可以在不停電的情況下去改換變壓器的分接頭，從而使調(diào)壓變得很方便。有載調(diào)壓變壓器的關(guān)鍵部件是有載調(diào)壓的分接開(kāi)關(guān)。一般的變壓器只要配用有載分接開(kāi)關(guān)后，就可以作成有載調(diào)壓變壓器。普通雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組都留有幾個(gè)抽頭供調(diào)壓選擇使用，一般容量為6300KVA及以下的變壓器有3個(gè)抽頭，抽頭電壓分別為1.05UN、UN、0.95UN,調(diào)壓范圍為+-5%,在UN處引出的抽頭稱為主抽頭。容量在8000KVA及以上的變壓器有5個(gè)抽頭，抽頭電壓分別為1.05UN、 1.025UN、 UN、 0.975UN、 0.95UN,調(diào)壓范圍為+-2*2.5%。1、降壓變壓器分接頭的選擇V

45、T( PRTQXT ) / V1V2( V1VT ) / kkV1t/V2N 是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓V1t和低壓繞組額定電壓V2N之比。將 k 代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓： V1t( V1VT ) * V2N / V2 當(dāng)變壓器通過(guò)不同的功率時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算求出在不同負(fù)荷下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變，在正常的運(yùn)行中無(wú)論負(fù)荷怎樣變化只能使用一個(gè)固定的分接頭。這樣可以計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓V1tmax ( V1maxVtmax ) V2N / V2maxV1tmin ( V1minVtmin )

46、 V2N / V2min然后求取它們的算術(shù)平均值，即V1t.av ( V1tmax V1tmin ) /2根據(jù)值可選擇一個(gè)與它最接近的分接頭。然后根據(jù)所選取的分接頭校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓上的實(shí)際電壓是否符合要求當(dāng)考慮負(fù)荷變化時(shí)，分別求出最大和最小負(fù)荷時(shí)的抽頭選擇，然后取其算術(shù)平均值，再進(jìn)行校驗(yàn)是否滿足電壓要求，基本步驟如下 ：1) 根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，求出其一次側(cè)電壓 V1max 和 V1min ，以及通過(guò)變壓器的負(fù)荷 Pmax+jQmax 和 Pmin+jQmin ，求取變壓器的電壓損耗 Vmax 和 Vmin。2). 套用公式計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的分接頭選擇 3

47、).取其算術(shù)平均值4). 選擇鄰近的接頭作為所選擇的接頭 5). 套用低壓側(cè)電壓計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算 例：如圖降壓變電所裝設(shè)一臺(tái)容量為20MVA、電壓為110/11KV的變壓器，要求變壓器低壓側(cè)的偏移在大小負(fù)荷時(shí)分別不超過(guò)額定值的2.5%和7.5%，最大負(fù)荷為18MVA，最小負(fù)荷為7MVA，COS=0.8,變壓器高壓側(cè)的電壓在任何運(yùn)行情況下均維持107.5KV,變壓器參數(shù)為Uk%=10.5,Pk=163KW, 勵(lì)磁影響不計(jì)。試選擇變壓器的分接頭。6）總結(jié)采用固定分接頭的變壓器進(jìn)行調(diào)壓，不可能改變電壓損耗的數(shù)值，也不能改變負(fù)荷變化時(shí)次級(jí)電壓的變化幅度；通過(guò)對(duì)變比的適當(dāng)選擇，只能把這一電壓變化幅度對(duì)于

48、次級(jí)額定電壓的相對(duì)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果計(jì)及變壓器電壓損耗在內(nèi)的總損耗，最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的電壓變化幅度超過(guò)了分接頭的可能調(diào)整范圍，或者調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際的相反，則此時(shí)要裝設(shè)帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器或采用其它調(diào)壓措施。5.3.3 利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓上述的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或調(diào)節(jié)變壓器分接頭的調(diào)壓方式，只有在電力系統(tǒng)無(wú)功電源充足的條件下才是行之有效的。 當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功電源不足時(shí)，為了防止發(fā)電機(jī)因輸出過(guò)多的無(wú)功功率而嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷，往往不得不降低整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓水平，以減少無(wú)功功率的消耗量，這時(shí)如采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭等方法盡管可以局部地提高系統(tǒng)中某些點(diǎn)的電壓水平，但這樣做的結(jié)果反而增加了無(wú)功功率的損

49、耗，迫使發(fā)電機(jī)不得不進(jìn)一步降壓運(yùn)行，以限制系統(tǒng)中總的無(wú)功功率消耗，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平更為低落，形成了電壓水平低落和無(wú)功功率供應(yīng)不足的惡性循環(huán)，甚至導(dǎo)致電壓崩潰。因此，當(dāng)電力系統(tǒng)的無(wú)功電源不足時(shí)，就必須在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)裝設(shè)新的無(wú)功電源對(duì)所缺的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的，別無(wú)其他選擇。按調(diào)壓要求選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量1、并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的基本原理 2、按調(diào)壓要選擇補(bǔ)償量的基本原理 第二項(xiàng)很小 于是有選用并聯(lián)電容器通常在大負(fù)荷時(shí)降壓變電所電壓偏低，小負(fù)荷時(shí)電壓偏高。電容器只能發(fā)出感性無(wú)功功率以提高電壓，但電壓過(guò)高時(shí)卻不能吸收感性無(wú)功功率來(lái)使電壓降低。為了充分利用補(bǔ)償容量，在最大負(fù)荷時(shí)

50、電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)全部退出。 根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒(méi)有補(bǔ)償確定變壓器變比 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量 校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求5.3.4 改變輸電線路的參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓（線路串聯(lián)電容補(bǔ)償）(1) 根據(jù)調(diào)壓要求選擇串補(bǔ) XC 已知線路首端電壓和功率 從電壓損耗的計(jì)算公式可知，改變輸電線路電阻R和電抗X，都可以達(dá)到改變電壓損耗的目的。（1）改變R：增大導(dǎo)線截面積，可降低電壓損耗，同時(shí)降低網(wǎng)損. 用于10kv及以下線路。（2）改變X：串聯(lián)電容，多用于35kv及以上線路.由于減小電阻將增加導(dǎo)線材料的消耗，加之QX/U這一項(xiàng)對(duì)電壓損耗的影響更大，所以目前一般都著眼于減低電抗X以降低

51、電壓損耗。減少線路電抗的一種有力的措施是采用串聯(lián)電容補(bǔ)償，它的原理可示意如圖所示。 利用下式求出所需串聯(lián)的電容器的電抗值為相應(yīng)的電容器組的容量為5.3.5各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用（1）要求各類(lèi)用戶將負(fù)荷的功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的參數(shù)。 （2）改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，可以改變發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率和發(fā)電機(jī)的端電壓 。（3）根據(jù)無(wú)功功率平衡的需要，增添必要的無(wú)功補(bǔ)償容量，并按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。 （4）當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功功率供應(yīng)比較充裕時(shí)，各變電所的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過(guò)選擇變壓器的分接頭來(lái)解決。（5）在整個(gè)系統(tǒng)無(wú)功不足的情況下，不宜采用調(diào)整變壓器分接頭的辦法來(lái)提高電壓。 （6）對(duì)于10kV及以

52、下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，由于負(fù)荷分散、容量不大，按允許電壓損耗來(lái)選擇導(dǎo)線截面是解決電壓質(zhì)量問(wèn)題的正確途徑 。5.4 小結(jié) 通過(guò)改變電網(wǎng)電壓水平實(shí)現(xiàn)調(diào)壓： 1 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓 ：用于地方性電網(wǎng). 2 改變變壓器變比調(diào)壓 ：用于系統(tǒng)無(wú)功充足時(shí)。其實(shí)質(zhì)時(shí)改變電壓無(wú)功分布 3 增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)采用，可提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平 可降低電網(wǎng)有功損耗 4 改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓：用于功率因數(shù)較低、負(fù)荷波動(dòng)較大的1035kv配電線路6 無(wú)功潮流分析6.1最優(yōu)潮流一、概述1.最優(yōu)潮流和基本潮流的比較潮流計(jì)算可以歸結(jié)為針對(duì)一定的擾動(dòng)變量p(負(fù)荷情況)，根據(jù)給定的控制變量u(如發(fā)電機(jī)的有功出力、無(wú)功

53、出力或節(jié)點(diǎn)電壓模值等)，求出相應(yīng)的狀態(tài)變量x(如節(jié)點(diǎn)電壓模值及角度)，這樣通過(guò)一次潮流計(jì)算得到的潮流解決定了電力系統(tǒng)的一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)。這種潮流計(jì)算也可以稱之為基本潮流(或常規(guī)潮流)計(jì)算，一次基本潮流計(jì)算的結(jié)果主要滿足了潮流方程式或變量間等式約束條件一次潮流計(jì)算所決定的運(yùn)行狀態(tài)可能由于某些狀態(tài)變量或者作為u,x 函數(shù)的其它變量在數(shù)值上超出了它們所容許的運(yùn)行限值(即不滿足不等式約束條件)，因而在技術(shù)上并不是可行的。工程實(shí)際上常用的方法是調(diào)整某些控制變量的給定值，重新進(jìn)行前述的基本潮流計(jì)算，這樣反復(fù)進(jìn)行，直到所有的約束條件都能夠得到滿足為止。這樣便得到了一個(gè)技術(shù)上可行的潮流解。由于系統(tǒng)的狀態(tài)變量及有關(guān)

54、函數(shù)變量的上下限值間有一定的間距，控制變量也可以在其一定的容許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因而對(duì)某一種負(fù)荷情況，理論上可以同時(shí)存在為數(shù)眾多的、技術(shù)上都能滿足要求的可行潮流解。每一個(gè)可行潮流解對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的某一個(gè)特定的運(yùn)行方式，具有相應(yīng)總體的經(jīng)濟(jì)上或技術(shù)上的性能指標(biāo)(如系統(tǒng)總的燃料消耗量、系統(tǒng)總的網(wǎng)損等)，為了優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行，就有需要從所有的可行潮流解中挑選出上述性能指標(biāo)為最佳的一個(gè)方案。而這就是本節(jié)要討論的最優(yōu)潮流所要解決的問(wèn)題。因此所謂最優(yōu)潮流，就是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷情況給定時(shí)，通過(guò)控制變量的優(yōu)選，所找到的能滿足所有指定的約束條件，并使系統(tǒng)的某一個(gè)性能指標(biāo)或目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)時(shí)的潮流分布。綜上所述，最優(yōu)潮流和基本潮流比較，有以下不同點(diǎn)：(1)基本潮流計(jì)算時(shí)控制變量u是事先給定的；而最優(yōu)潮流中的u則是可變而待優(yōu)選的變量，為此在最優(yōu)潮流模型中必然有一個(gè)作為u優(yōu)選準(zhǔn)則的目標(biāo)函數(shù)。(2)最優(yōu)潮流計(jì)算除了滿足潮流方程這一等式約束條件之外，還必須滿足與運(yùn)行限制有關(guān)的大量不等式約束條件。(3)進(jìn)行基本潮流計(jì)算是求解非線性代數(shù)方程組；而最優(yōu)潮流計(jì)算由于其模型從數(shù)學(xué)上講是一個(gè)非線性規(guī)劃問(wèn)題，因此需要采用最優(yōu)化方法來(lái)求解。(4)基本潮流計(jì)算所完成的僅僅是一種計(jì)算功能，即從給定的u求出相應(yīng)的x；而最優(yōu)潮流計(jì)算則能夠根據(jù)特定目標(biāo)函數(shù)并在滿足相應(yīng)約