電力系統(tǒng)分析

1一．基本概念

電力系統(tǒng)——是由發(fā)電廠、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的。是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。電力網(wǎng)絡(luò)——是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分?？傃b機(jī)容量——指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。

牛牛文庫文檔分享2一．基本概念

年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以千瓦時(shí)（KWh）、兆瓦時(shí)（MWh）、吉瓦時(shí)（GWh）為單位計(jì)。最大負(fù)荷——指規(guī)定時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。

牛牛文庫文檔分享3一．基本概念額定頻率——按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。最高電壓等級(jí)——是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級(jí)電力線路的額定電壓。

牛牛文庫文檔分享4按對(duì)供電可靠性的要求將負(fù)荷分為三級(jí)

一級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失，人民生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級(jí)負(fù)荷：所有不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷。

牛牛文庫文檔分享5二．電力系統(tǒng)的結(jié)線方式

包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)

優(yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便

無備用結(jié)線缺點(diǎn)：供電可靠性差

適用范圍：二級(jí)負(fù)荷

包括雙回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性和電壓質(zhì)量高

有備用結(jié)線

缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)適用范圍：電壓等級(jí)較高或重要的負(fù)荷

牛牛文庫文檔分享6三．電壓等級(jí)及適用范圍

牛牛文庫文檔分享7三．電壓等級(jí)及適用范圍說明：用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為±5%；沿線路的電壓降落一般為10%；在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%。

牛牛文庫文檔分享8三．電壓等級(jí)及適用范圍電力網(wǎng)絡(luò)中電壓分布采取的措施：取用電設(shè)備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運(yùn)行；取線路始端電壓為額定電壓的105%；取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%；變壓器分升壓變和降壓變考慮一次側(cè)接電源，取一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓；二次側(cè)接負(fù)荷，取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。

牛牛文庫文檔分享9變壓器的電壓等級(jí)升壓變壓器（例如35/121，10.5/242）一次側(cè)（低壓側(cè)）接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變壓器一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓；二次側(cè)（高壓側(cè)）接線路始端，向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。

牛牛文庫文檔分享10變壓器的電壓等級(jí)降壓變壓器（110/38.5，220/38.5）一次側(cè)（高壓側(cè)）接線路末端，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；二次側(cè)（低壓側(cè)）向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。

牛牛文庫文檔分享11四．電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

特點(diǎn)：供電可靠性低，比較經(jīng)濟(jì)；

直接接地

故障時(shí)：如發(fā)生接地故障，則構(gòu)成短路回路，接地相電流很大；適用范圍：110KV以上系統(tǒng)。

特點(diǎn)：供電可靠性高，絕緣費(fèi)用高；故障時(shí)：如發(fā)生接地故障，不必切不接地除接地相，但非接地相對(duì) 地電壓為

相電壓適用范圍：60KV以下系統(tǒng)

牛牛文庫文檔分享12四．電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

1.

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地（電抗線圈）中性點(diǎn)不接地方式

2.

中性點(diǎn)經(jīng)非線性電阻接地

過補(bǔ)償（總電流為感性）

欠補(bǔ)償（總電流為容性）

牛牛文庫文檔分享13第二章電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型一．電力系統(tǒng)中生產(chǎn)、變換、輸送、消費(fèi)電能的四大部分的特性和數(shù)學(xué)模型

1.發(fā)電機(jī)組 2.變壓器

3.電力線路4.負(fù)荷二．電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

牛牛文庫文檔分享14復(fù)功率的符號(hào)說明：

取

滯后功率因數(shù)為正，感性無功負(fù)荷

運(yùn)行時(shí)，所吸取的無功功率

超前功率因數(shù)為負(fù)，容性無功滯后功率因數(shù)為正，感性無功發(fā)電機(jī)

運(yùn)行時(shí)，所發(fā)出的無功功率

超前功率因數(shù)為負(fù)，容性無功

牛牛文庫文檔分享15第一節(jié)電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電力線路結(jié)構(gòu)簡述

電力線路按結(jié)構(gòu)可分為

架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等

電纜：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層等架空線路的導(dǎo)線和避雷線

導(dǎo)線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成

避雷線：一般用鋼線

牛牛文庫文檔分享161.架空線路的導(dǎo)線和避雷線認(rèn)識(shí)架空線路的標(biāo)號(hào)

×××××—×/×

鋼線部分額定截面積主要載流部分額定截面積

J表示加強(qiáng)型，Q表示輕型

J表示多股線表示材料，其中：L表示鋁、

G表示鋼、T表示銅、HL表示鋁合金例如：LGJ—400/50表示載流額定截面積為400、鋼線額定截面積為50的普通鋼芯鋁線。

牛牛文庫文檔分享17為增加架空線路的性能而采取的措施目的：減少電暈損耗或線路電抗。多股線其安排的規(guī)律為：中心一股芯線，由內(nèi)到外，第一層為6股，第二層為12股，第三層為18股，以此類推擴(kuò)徑導(dǎo)線人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有6股，起支撐作用。分裂導(dǎo)線又稱復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會(huì)增加線路電容。

牛牛文庫文檔分享182.架空線路的絕緣子

架空線路使用的絕緣子分為針式：35KV以下線路懸式：35KV及以上線路通常可根據(jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來判斷線路電壓等級(jí)，一般一個(gè)絕緣子承擔(dān)1萬V左右的電壓。3.架空線路的換位問題目的在于減少三相參數(shù)不平衡

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(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。滾式換位換位方式換位桿塔換位

牛牛文庫文檔分享19

電力線路的阻抗有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻

有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線每相單位長度的電阻：

其中：鋁的電阻率為31.5

銅的電阻率為18.8

考慮溫度的影響則：

牛牛文庫文檔分享202.有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗最常用的電抗計(jì)算公式：

其中：

牛牛文庫文檔分享21進(jìn)一步可得到：

還可以進(jìn)一步改寫為：在近似計(jì)算中，可以取架空線路的電抗為

牛牛文庫文檔分享22分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗分裂導(dǎo)線采用了改變導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗?？梢宰C明：

牛牛文庫文檔分享234.鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。

5.電纜線路的阻抗

電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化，這些參數(shù)可事先測得并由制造廠家提供。一般，電纜線路的電阻略大于相同截面積的架空線路，而電抗則小得多。

牛牛文庫文檔分享24

電力線路的導(dǎo)納三相架空線路的電納

其電容值為：最常用的電納計(jì)算公式：

架空線路的電納變化不大，一般為

牛牛文庫文檔分享25分裂導(dǎo)線線路的電納架空線路的電導(dǎo)

線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈絕緣子串的泄漏：通常很小電暈：強(qiáng)電場作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象

導(dǎo)線周圍空氣電離的原因：是由于導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度超過了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動(dòng)能，使其他不帶電分子離子化，導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。

牛牛文庫文檔分享26

確定由于電暈產(chǎn)生的電導(dǎo)，其步驟如下：1.確定導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度2.電暈起始電場強(qiáng)度

牛牛文庫文檔分享273.

，得電暈起始電壓或臨界電壓4.

每相電暈損耗功率5.

求線路的電導(dǎo)

牛牛文庫文檔分享286.

對(duì)于分裂導(dǎo)線在第一步時(shí)做些改變

實(shí)際上，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，已檢驗(yàn)了所選導(dǎo)線的半徑是否能滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求，一般情況下可設(shè)

g=0

牛牛文庫文檔分享29四.電力線路的數(shù)學(xué)模型

電力線路的數(shù)學(xué)模型是以電阻、電抗、電納和電導(dǎo)來表示線路的等值電路。分兩種情況討論：一般線路的等值電路一般線路：中等及中等以下長度線路，對(duì)架空線為300km；對(duì)電纜為100km。不考慮線路的分布參數(shù)特性，只用將線路參數(shù)簡單地集中起來的電路表示。

牛牛文庫文檔分享302）長線路的等值電路

長線路：長度超過300km的架空線和超過100km的電纜。精確型根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得：

牛牛文庫文檔分享31簡化型

牛牛文庫文檔分享32兩個(gè)基本概念在超高壓線路中，略去電阻和電導(dǎo)，即相當(dāng)于線路上沒有有功功率損耗時(shí)波阻抗：特性阻抗。自然功率：當(dāng)負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí)，該負(fù)荷所消耗的功率。

牛牛文庫文檔分享33

二．負(fù)荷的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型負(fù)荷用有功功率P和無功功率Q來表示。

牛牛文庫文檔分享34第二節(jié)變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

牛牛文庫文檔分享35一.雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型阻抗電阻

變壓器的電阻是通過變壓器的短路損耗，其近似等于額定總銅耗。我們通過如下公式來求解變壓器電阻：

牛牛文庫文檔分享36電抗

在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解：

牛牛文庫文檔分享37電抗

在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解：

牛牛文庫文檔分享38導(dǎo)納電導(dǎo)變壓器電導(dǎo)對(duì)應(yīng)的是變壓器的鐵耗，近似等于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導(dǎo)可如下求解：電納

在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載電流在數(shù)值上接近相等，其求解如下：

牛牛文庫文檔分享39二.三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型按三個(gè)繞組容量比的不同有三種不同的類型：

100/100/100、100/50/100、100/100/50按三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)：

升壓結(jié)構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外

降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外

牛牛文庫文檔分享40電阻

由于容量的不同，對(duì)所提供的短路損耗要做些處理對(duì)于100/100/100

然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻

牛牛文庫文檔分享41對(duì)于100/50/100或100/100/50

首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額定電流下的值。例如：對(duì)于100/50/100

然后，按照100/100/100計(jì)算電阻的公式計(jì)算各繞組電阻。

牛牛文庫文檔分享42按最大短路損耗求解（與變壓器容量比無關(guān)）

——指兩個(gè)100%容量繞組中流過額定電流，另一個(gè)100%或50%容量繞組空載時(shí)的損耗。根據(jù)“按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截面積”的變壓器的設(shè)計(jì)原則：

牛牛文庫文檔分享432.電抗根據(jù)變壓器排列不同，對(duì)所提供的短路電壓做些處理：然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻一般來說，所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過歸算的

牛牛文庫文檔分享44三.自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

就端點(diǎn)條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量，因此需要進(jìn)行歸算。對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)，也是按最大短路損耗和經(jīng)過歸算的短路電壓百分比值進(jìn)行計(jì)算。

牛牛文庫文檔分享45第三節(jié)標(biāo)幺值基本概念有名制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)幺制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算?；鶞?zhǔn)值：對(duì)于相對(duì)值的相對(duì)基準(zhǔn)。三者之間的關(guān)系：

標(biāo)幺制=有名制/基準(zhǔn)值4）基本級(jí)：將參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電壓級(jí)。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。

牛牛文庫文檔分享46標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)：線電壓和相電壓的標(biāo)幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。選擇基準(zhǔn)值的條件：基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系功率的基準(zhǔn)值=100MVA

電壓的基準(zhǔn)值=參數(shù)和變量歸算的額定電壓

牛牛文庫文檔分享472.電壓級(jí)的歸算有名值的電壓級(jí)歸算對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級(jí)——基本級(jí)。標(biāo)幺值的電壓級(jí)歸算將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值都?xì)w算到基本級(jí)，然后除以與基本級(jí)相對(duì)應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值除以由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。

牛牛文庫文檔分享483.等值變壓器模型優(yōu)點(diǎn)：這種模型可以體現(xiàn)電壓變換，在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中，可以不必進(jìn)行參數(shù)和變量的歸算等值變壓器模型推導(dǎo)：

牛牛文庫文檔分享49電力網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用等值變壓器模型的計(jì)算步驟：有名制、線路參數(shù)都未經(jīng)歸算，變壓器參數(shù)則歸在低壓側(cè)。有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸算到高壓側(cè)。標(biāo)幺制、線路和變壓器參數(shù)都已按選定的基準(zhǔn)電壓折算為標(biāo)幺值。

牛牛文庫文檔分享50一些常用概念實(shí)際變比k k=UI/UII UI、UII:分別為與變壓器高、低壓繞組實(shí)際匝數(shù)相對(duì)應(yīng)的電壓。標(biāo)準(zhǔn)變比有名制：歸算參數(shù)時(shí)所取的變比標(biāo)幺制：歸算參數(shù)時(shí)所取各基準(zhǔn)電壓之比非標(biāo)準(zhǔn)變比k*k*=UIINUI/UIIUIN

牛牛文庫文檔分享51制定電力網(wǎng)絡(luò)等值電路模型的方法分兩大類：有名制標(biāo)幺制對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，因采用變壓器模型不同分兩大類：

1）

應(yīng)用等值電路模型時(shí)，所有參數(shù)和變量都要作電壓級(jí)歸算

2）應(yīng)用等值變壓器模型時(shí)，所有參數(shù)和變量可不進(jìn)行歸算4.電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

牛牛文庫文檔分享52

第三章簡單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算和分析電力線路和變壓器的運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析簡單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布和控制

牛牛文庫文檔分享53電力網(wǎng)絡(luò)特性計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)：用戶變電所的負(fù)荷功率及其容量電源的供電電壓和樞紐變電所的母線電壓繪制等值電路所需的各元件參數(shù)和相互之間的關(guān)聯(lián)、關(guān)系等等

牛牛文庫文檔分享54第一節(jié)電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析

一.電力線路運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析

電力線路功率的計(jì)算已知條件為：末端電壓U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和始端電壓和功率。解過程：從末端向始端推導(dǎo)。1）

牛牛文庫文檔分享55阻抗支路末端功率阻抗支路中損耗的功率阻抗支路始端功率始端導(dǎo)納支路的功率

牛牛文庫文檔分享56始端功率電力線路電壓的計(jì)算同樣的問題其幅值為：

牛牛文庫文檔分享57相角為：簡化為：從始端向末端推導(dǎo) 已知條件為：始端電壓U1，始端功率S1=P1+jQ1，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和末端電壓和功率。

牛牛文庫文檔分享58功率的求取與上相同電壓的求取應(yīng)注意符號(hào)電壓質(zhì)量指標(biāo)電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。為相量。電壓損耗：指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示：

牛牛文庫文檔分享59電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示：電壓調(diào)整：指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示：

牛牛文庫文檔分享60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W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W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：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：

牛牛文庫文檔分享61最大負(fù)荷損耗時(shí)間：全年電能損耗除以功率損耗，即：求取線路全年電能損耗的方法有以下兩個(gè)：根據(jù)最大負(fù)荷損耗率計(jì)算：根據(jù)最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算：

牛牛文庫文檔分享62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

牛牛文庫文檔分享63電力線路運(yùn)行狀況的分析空載：末端電壓可能高于始端，即產(chǎn)生電壓過高現(xiàn)象。有載：與發(fā)電機(jī)極限圖相類似。

牛牛文庫文檔分享64二.變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗 用變壓器的型電路功率變壓器阻抗支路中損耗的功率

牛牛文庫文檔分享65變壓器勵(lì)磁支路損耗的功率變壓器始端功率電壓降落（為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量）

注意：變壓器勵(lì)磁支路的無功功率與線路導(dǎo)納支路的無功功率符號(hào)相反

牛牛文庫文檔分享66電能損耗與線路中的電能損耗相同（電阻中的損耗，即銅耗部分）電導(dǎo)中的損耗，即鐵耗部分，近似取變壓器空載損耗P0與變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)的乘積，變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)等于8760h減去因檢修等而退出運(yùn)行的小時(shí)數(shù)。根據(jù)制造廠提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算其功率損耗

牛牛文庫文檔分享67進(jìn)一步簡化：要注意單位間的換算。

牛牛文庫文檔分享68第二節(jié)輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算

功率的計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)的功率損耗由各元件等值電路中不接地支路阻抗損耗和接地支路導(dǎo)納損耗構(gòu)成。阻抗損耗導(dǎo)納損耗輸電線變壓器

牛牛文庫文檔分享69電壓的計(jì)算當(dāng)功率通過元件阻抗（Z=R+jX）時(shí)，產(chǎn)生電壓降落

注意：要分清楚從受電端計(jì)算還是從送電端計(jì)算潮流的計(jì)算已知條件往往是送電端電壓U1和受電端負(fù)荷功率S2以及元件參數(shù)。求解各節(jié)點(diǎn)電壓、各元件流過的電流或功率。計(jì)算步驟：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路，并將等值電路簡化。

牛牛文庫文檔分享70

根據(jù)已知的負(fù)荷功率和網(wǎng)絡(luò)額定電壓，從受電端推算到送電端，逐一近似計(jì)算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點(diǎn)的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布。

注意：第二步只計(jì)算功率分布，第三步只計(jì)算電壓分布，因此，這是一種近似計(jì)算方法，若要計(jì)算結(jié)果達(dá)到精度要求，可反復(fù)上列步驟，形成一種迭代算法，直到精度滿足要求為止，只是在迭代計(jì)算中，第二步不再用額定電壓，而用在上次計(jì)算中得到的各點(diǎn)電壓近似值進(jìn)行計(jì)算。

牛牛文庫文檔分享71第三節(jié)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算介紹的是最簡單的單一環(huán)網(wǎng)，主要由一個(gè)電源供電第一步：將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗的簡化等值電路。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路；以發(fā)電機(jī)端點(diǎn)為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵(lì)磁支路移至負(fù)荷側(cè)；將同一節(jié)點(diǎn)下的對(duì)地支路合并，并將等值電路圖重新編號(hào)；在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下，計(jì)算各變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率，并將它們接在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)。

牛牛文庫文檔分享72第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近似認(rèn)為是額定電壓：

牛牛文庫文檔分享73第三步：用相同的方法求解第四步：計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功率分布

牛牛文庫文檔分享74由此，擴(kuò)展到相應(yīng)的多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算當(dāng)中：

牛牛文庫文檔分享75重要概念功率分點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的功率是由兩側(cè)向其流動(dòng)的。分為有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)。在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點(diǎn)處將環(huán)網(wǎng)解列。當(dāng)有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)不一致時(shí)，將在哪一個(gè)分點(diǎn)解列？在無功分點(diǎn)處解列，因?yàn)殡娋W(wǎng)應(yīng)在電壓最低處解列，而電壓的損耗主要為由無功功率流動(dòng)引起的，無功分點(diǎn)的電壓往往低于有功分點(diǎn)的電壓。

牛牛文庫文檔分享762.兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的功率分布

回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)，也可等值于回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)。

牛牛文庫文檔分享77

以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：設(shè)節(jié)點(diǎn)1、4的電壓差為：用簡化的回路電流法解簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應(yīng)的電流，電壓近似認(rèn)為是額定電壓：

牛牛文庫文檔分享78流經(jīng)阻抗Z12功率為：流經(jīng)阻抗Z43功率為：

牛牛文庫文檔分享79計(jì)算各線段的電壓降落和功率損耗，過程為：求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后，確定其功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)的功率，在功率分點(diǎn)即網(wǎng)絡(luò)最低電壓點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò)，由功率分點(diǎn)開始，分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。

牛牛文庫文檔分享80第四節(jié)電力網(wǎng)絡(luò)的簡化方法及其應(yīng)用有三種簡化方法：

等值電源法兩個(gè)或兩個(gè)以上有源支路向同一節(jié)點(diǎn)供電時(shí)，可用一個(gè)等值有源支路替代。替代后，網(wǎng)絡(luò)中其他部分的電壓、電流、功率保持不變。

牛牛文庫文檔分享81第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法基本概念電力網(wǎng)絡(luò)方程功率方程和節(jié)點(diǎn)分類潮流計(jì)算的迭代算法簡化潮流的計(jì)算潮流計(jì)算中稀疏技術(shù)的應(yīng)用

牛牛文庫文檔分享82基本概念電力系統(tǒng)潮流計(jì)算：是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。其目的是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行方式下的節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負(fù)荷、各點(diǎn)電壓是否滿足要求、功率分布和分配是否合理以及功率損耗等。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)計(jì)算分析中的一種最基本的計(jì)算。潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法是以電網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)的，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法求解一組描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的方程。

牛牛文庫文檔分享83潮流計(jì)算方法的要求：計(jì)算速度快內(nèi)存需要小計(jì)算結(jié)果有良好的可靠性和可信性適應(yīng)性好，即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其他程序配合的能力強(qiáng)簡單

牛牛文庫文檔分享84潮流計(jì)算方法的步驟：建立潮流的數(shù)學(xué)模型確定適宜的計(jì)算方法制定計(jì)算流程圖編制計(jì)算機(jī)程序?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和確定，檢查程序的正確性形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；給各節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)初值；將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入，求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量；將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入，求出雅可比矩陣元素；求解修正方程式，求出變量的修正向量；求出節(jié)點(diǎn)電壓的新值；如有PV節(jié)點(diǎn)，則檢查該類節(jié)點(diǎn)的無功功率是否越限；檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開始下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步。計(jì)算支路功率分布，PV節(jié)點(diǎn)無功功率和平衡節(jié)點(diǎn)注入功率，最后輸出結(jié)果，并結(jié)束。

牛牛文庫文檔分享85

第五章電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的調(diào)整與控制有功功率的最優(yōu)分布頻率調(diào)整無功功率的最優(yōu)分布電壓調(diào)整

牛牛文庫文檔分享86概述電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。如何保證正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性問題，是我們考慮的重點(diǎn)問題之一。衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)包括：頻率質(zhì)量、電壓質(zhì)量和波形質(zhì)量，分別以頻率偏移、電壓偏移和波形畸變率表示。衡量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)為：比耗量和線損率有功功率的最優(yōu)分布包括：有功功率負(fù)荷預(yù)計(jì)、有功功率電源的最優(yōu)組合、有功功率負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分配等。

牛牛文庫文檔分享87第一節(jié)電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度：是在滿足安全和一定質(zhì)量要求的條件下盡可能提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，即合理地利用現(xiàn)有的能源和設(shè)備，以最少的燃料消耗量（或燃料費(fèi)用或運(yùn)行成本），保證對(duì)用戶可靠而滿意地供電。最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點(diǎn)正常功率平衡及各種安全性不等式約束條件下，求以發(fā)電費(fèi)用（耗量）或網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。最優(yōu)潮流的優(yōu)點(diǎn)：將安全性運(yùn)行和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等問題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來描述。

牛牛文庫文檔分享88一.負(fù)荷預(yù)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(jì)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：第一種變動(dòng)幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性；第二種變動(dòng)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(dòng)；第三種變動(dòng)基本上可以預(yù)計(jì)，其變動(dòng)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(dòng)。

牛牛文庫文檔分享89負(fù)荷預(yù)測的精度直接影響經(jīng)濟(jì)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(shí)出力調(diào)整和避免計(jì)劃外開停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。負(fù)荷預(yù)測分類：安全監(jiān)視過程中的超短期負(fù)荷預(yù)測；日調(diào)度計(jì)劃；周負(fù)荷預(yù)測；年負(fù)荷預(yù)測；規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)需要用1~20年的負(fù)荷預(yù)測值。

牛牛文庫文檔分享90根據(jù)負(fù)荷變化，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為：一次調(diào)頻：由發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行；二次調(diào)頻：由發(fā)電機(jī)調(diào)頻器進(jìn)行；三次調(diào)頻：由調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)行最優(yōu)分配。前兩種是事后的，第三種是事前的。一次調(diào)頻是所有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參加的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。這類發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來承擔(dān)。

牛牛文庫文檔分享91二.一些名詞性解釋有功功率電源：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和，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。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。

牛牛文庫文檔分享92第二節(jié)電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配

經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第二個(gè)問題是有功功率的最優(yōu)分配，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。一.有功功率電源的最優(yōu)組合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(jī)組的合理開停，大體上包括三個(gè)部分：機(jī)組的最優(yōu)組合順序機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間

牛牛文庫文檔分享93二.有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配最優(yōu)化：是指人們?cè)谏a(chǎn)過程或生活中為某個(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)分配：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)電廠之間的合理分配。其核心是按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配。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，它所研究的問題主要是在保證用戶用電需求（負(fù)荷）的前提下，如何優(yōu)化地調(diào)度系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的運(yùn)行工況，從而使系統(tǒng)發(fā)電所需的總費(fèi)用或所消耗的總?cè)剂虾牧窟_(dá)到最小這樣決策問題。

牛牛文庫文檔分享94數(shù)學(xué)模型一般非線性規(guī)劃問題可描述為滿足非線性約束條件是非線性函數(shù)的最小值問題，其標(biāo)準(zhǔn)形式為：

即在滿足h(x)=0的等式約束條件下和g(x)不等式的條件下，求取目標(biāo)函數(shù)f(x)值最小。

牛牛文庫文檔分享952.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)：系統(tǒng)發(fā)電所需的總費(fèi)用或所消耗的總?cè)剂虾牧繉?duì)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)，與輸出的無功功率及電壓等運(yùn)行參數(shù)關(guān)系較小。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。其函數(shù)關(guān)系式為：單位：噸/小時(shí)上述函數(shù)可用試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合而成，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，階數(shù)為2比較合適，即

牛牛文庫文檔分享962.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型

總的目標(biāo)函數(shù)為：

關(guān)于目標(biāo)函數(shù)的一些重要的概念：耗量微增率：單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。為耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率。比耗量

：單位時(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比。為耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值。發(fā)電設(shè)備的效率：為比耗量的倒數(shù)。

牛牛文庫文檔分享972.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型等式約束條件：有功功率必須保持平衡的條件。對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)：對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)：若不計(jì)網(wǎng)損：

牛牛文庫文檔分享982.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型不等式約束條件：為系統(tǒng)的運(yùn)行限制。變量：各發(fā)電設(shè)備輸出有功功率。

牛牛文庫文檔分享993.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解

一般用拉格朗日乘數(shù)法。現(xiàn)用兩個(gè)發(fā)電廠之間的經(jīng)濟(jì)調(diào)度來說明，問題略去網(wǎng)絡(luò)損耗。建立數(shù)學(xué)模型。

牛牛文庫文檔分享1003.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件建立一個(gè)新的、不受約束的目標(biāo)函數(shù)——拉格朗日函數(shù)。對(duì)拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到最小值時(shí)應(yīng)有的三個(gè)條件：（1）

牛牛文庫文檔分享1013.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解求解（1）得到：這就是著名的等耗量微增率準(zhǔn)則，表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。對(duì)不等式約束進(jìn)行處理對(duì)于有功功率限制，當(dāng)計(jì)算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限，則該發(fā)電設(shè)備取其限制，不參加最優(yōu)分配計(jì)算，而其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。無功功率和電壓限制和有功功率負(fù)荷的分配沒有直接關(guān)系，可暫時(shí)不計(jì)，當(dāng)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配完成后計(jì)算潮流分布在考慮。

牛牛文庫文檔分享102第二節(jié)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)重要的質(zhì)量指標(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)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。

牛牛文庫文檔分享103頻率不穩(wěn)定給運(yùn)行中的電氣設(shè)備帶來的危害：對(duì)用戶的影響產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)率降低對(duì)發(fā)電廠的影響汽輪機(jī)葉片諧振輔機(jī)功能下降

對(duì)系統(tǒng)的影響互聯(lián)電力系統(tǒng)解列發(fā)電機(jī)解列

牛牛文庫文檔分享104二.自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其特性

關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機(jī)或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，使其開度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。

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牛牛文庫文檔分享105三.頻率的一次調(diào)整概念介紹發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率。標(biāo)志著隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的多寡。

牛牛文庫文檔分享1061.概念介紹發(fā)電機(jī)是調(diào)差系數(shù)：單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：一般來說發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機(jī)組=3~5或=33.3~20水輪發(fā)電機(jī)組=2~4或=50~25

牛牛文庫文檔分享1071.概念介紹負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率：綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性的斜率。一般而言：

牛牛文庫文檔分享1082.頻率的一次調(diào)整簡述：由于負(fù)荷突增，發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時(shí)，發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程，達(dá)到新的平衡。數(shù)學(xué)表達(dá)式：KS：稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。表示原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。

牛牛文庫文檔分享1092.頻率的一次調(diào)整注意：取功率的增大或頻率的上升為正；為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調(diào)節(jié)功率；對(duì)于滿載機(jī)組，不再參加調(diào)整。對(duì)于系統(tǒng)有若干臺(tái)機(jī)參加一次調(diào)頻：具有一次調(diào)頻的各機(jī)組間負(fù)荷的分配，按其調(diào)差系數(shù)即下降特性自然分配。

牛牛文庫文檔分享110四.頻率的二次調(diào)整當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（0.5%~1.5%），周期較長（幾分鐘），僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)，這時(shí)需要籍調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作，以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。數(shù)學(xué)表達(dá)式如果，即發(fā)電機(jī)組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量，則，即所謂的無差調(diào)節(jié)。對(duì)于N臺(tái)機(jī)，則：

牛牛文庫文檔分享111四.頻率的二次調(diào)整當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，由以下三方面提供：二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率；發(fā)電機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻，按有差特性的調(diào)差系數(shù)分配而增發(fā)的功率；由系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所減少的負(fù)荷功率。

牛牛文庫文檔分享112四.頻率的二次調(diào)整頻率調(diào)整圖

牛牛文庫文檔分享113五.調(diào)頻廠的選擇

調(diào)頻廠須滿足的條件：調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好；注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。通過分析各種電廠的特點(diǎn)，調(diào)頻廠的選擇原則為：系統(tǒng)中有水電廠時(shí)，選擇水電廠做調(diào)頻廠；當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。

牛牛文庫文檔分享114六.互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整

由幾個(gè)地區(qū)系統(tǒng)互聯(lián)為一個(gè)大系統(tǒng)的情況，對(duì)某一個(gè)地區(qū)系統(tǒng)而言，負(fù)荷變化（增加）時(shí)，可能伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化，則有

牛牛文庫文檔分享115

若設(shè)A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負(fù)荷變化（增加）分別為，引起互聯(lián)系統(tǒng)的頻率變化（降低），及聯(lián)絡(luò)線交換功率的變化，如下圖：系統(tǒng)A：系統(tǒng)B：在負(fù)荷增加的影響下，兩系統(tǒng)的頻率和交換功率的變化量為：

牛牛文庫文檔分享116七.自動(dòng)負(fù)荷-頻率控制

這是廣義的自動(dòng)調(diào)頻，其功能有：保持系統(tǒng)頻率等于或十分接近額定值；保持系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域或聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的交換功率為給定值；保持各發(fā)電設(shè)備以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行。

牛牛文庫文檔分享117第三節(jié)無功平衡與電壓調(diào)整不但要求全網(wǎng)平衡，更要求就地（局部）平衡，以減小Q在線路上的流動(dòng)（傳輸）．否則會(huì)增加電壓損耗和功率損耗．

QGC---所有無功電源發(fā)出無功的總和

QLD---所有負(fù)荷消耗的無功

QL---變壓器或線路的無功損耗

牛牛文庫文檔分享118當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(shí),無功功率在較低的電壓水平下平衡.為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量,系統(tǒng)在規(guī)劃和運(yùn)行時(shí),都應(yīng)保證有一定的無功備用容量.(一般為總無功負(fù)荷的7-10%)當(dāng)無功不足時(shí),應(yīng)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置,且應(yīng)盡可能裝在無功負(fù)荷中心以達(dá)到就地平衡.

牛牛文庫文檔分享119二.系統(tǒng)中樞點(diǎn)的電壓管理電力系統(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)電壓也就確定了.

牛牛文庫文檔分享120中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為１.０５VN調(diào)為VN順調(diào)壓不低于１.０２５VN不高于１.０７５VN常調(diào)壓１.０５VN

牛牛文庫文檔分享121

逆調(diào)壓適用于供電線路較長，負(fù)荷變動(dòng)較大的場合．

順調(diào)壓適用于供電線路較短，負(fù)荷變動(dòng)較小的場合．

三．電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施

均為變比.

牛牛文庫文檔分享122

調(diào)整Vb，可采用如下措施：

①改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG.

②改變變壓器變比.

③增設(shè)無功補(bǔ)償裝置，以減少網(wǎng)絡(luò)中無功的傳輸.

牛牛文庫文檔分享123④改變線路參數(shù)．

〈１〉利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓

改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流

此法簡單經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用．但只適用于供電線路不長、負(fù)荷波動(dòng)不大的場合．

因?yàn)棰買f不可能無限增加；

②VG受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制；

③發(fā)電機(jī)自身絕緣條件不允許VG過高．

所以發(fā)電機(jī)端電壓的允許調(diào)節(jié)范圍是（１±５％）VGN.

牛牛文庫文檔分享124

例如VGN=10.5kv

則調(diào)節(jié)范圍為（９.９７５～１.025)kv

〈２〉改變變壓器變比調(diào)壓

在雙繞組變壓器的高壓側(cè)以及三繞組變壓器的高、中壓側(cè)裝有分接頭．

容量為６３００KVA及以下變壓器有三個(gè)分接頭：VN±5%,即０.９５VN、VN、１.０５VN．

容量為８０００KVA及以上變壓器有五個(gè)分接頭：VN±２×２.５%,即０.９５VN、

０.９７５VN、

VN、１.０２５VN、１.０５VN．

牛牛文庫文檔分享125普通變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變，所以在任何負(fù)荷情況下只能用同一個(gè)分接頭．

有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷改變分接頭．

①降壓變分接頭的選擇

例某降壓變電所有一變比k＝１１０±２×２.５％／１１的變器．歸算到高壓側(cè)的阻抗為２.４４＋j４0，最大負(fù)荷為Smax=28+j14MVA,最小負(fù)荷Smin=10+j6MVA.最大負(fù)荷時(shí)高壓母線電壓為１１３kv,最小負(fù)荷時(shí)為１１５kv.低壓側(cè)母線允許電壓變化范圍為１０～１１kv.試選擇分接頭．

牛牛文庫文檔分享126(選變壓器分接頭時(shí)，不計(jì)變壓器的功率損耗）

１２V1max=113kv

V2max=10kv

V1min=115kv

V2min=11kv

解：〈１〉高壓側(cè)提供的電壓

V2max′=V1max-△Vtmax

=V1max-(PmaxRT+QmaxXT)/V1max

牛牛文庫文檔分享127

=113-(28×2.44+14×40)/113

=107.44kv

V2min′=V1min-△Vtmin

=V1min-(PminRT+QminXT)/V1min

=115-(10×2.44+6×40)/115

=112.7kv

〈2〉選擇分接頭

Vtmax=V2max′/V2max×V2N

=107.44/10×11

=118.2kv

Vtmin=V2min′/V2min×V2N

=112.7/11×11

=112.7kv

牛牛文庫文檔分享128取平均值:

Vt=(Vtmax+Vtmin)/2

=(118.2+112.7)/2

=115.45kv

選最接近(計(jì)算值115.45kv)的分接頭電壓115.5kv,即110±5%的分接頭.

〈3〉校驗(yàn):

最大最小負(fù)荷時(shí),低壓母線的實(shí)際電壓為V2max=V2max′k=107.44×11/115.5

=10.23kv>10kv

V2min=V2min′k=112.7×11/115.5

=10.73kv<11kv

牛牛文庫文檔分享129

即低壓側(cè)母線的電壓變化在10~11kv范圍內(nèi).

所選擇的分接頭能滿足調(diào)壓要求.

②升壓變分接頭的選擇

選擇方法與降壓變基本相同.

高12低

降壓變壓器

V2max′=V1max-△Vtmax

牛牛文庫文檔分享130

低21高

升壓變壓器

V2max′=V1max+△Vtmax

3.利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓(或并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓或改變無功分布調(diào)壓)

當(dāng)系統(tǒng)的無功不足時(shí),改變變比并不能增加無功的供給.

當(dāng)系統(tǒng)無功不足而引起電壓下降時(shí),須增設(shè)無功補(bǔ)償裝置.(否則,會(huì)一些點(diǎn)滿足電壓要求,而另一些情況會(huì)更惡劣)

牛牛文庫文檔分享131V1

P+jQ

未裝補(bǔ)償設(shè)備前:

V1=V2′+(PR+QX)/V2′

裝補(bǔ)償設(shè)備后:

V1=V2c′+(PR+(Q-Qc)X)/V2c′

設(shè)V1在裝補(bǔ)償設(shè)備前后不變

則V2′+(PR+QX)/V2′

=V2c′+(PR+(Q-Qc)X)/V2c′

=V2c′+(PR+QX)/V2′-QcX/V2c′

V2′V2c′-QcX/V2c′

牛牛文庫文檔分享132Qc=V2c′(V2c′-V2′)/X

低壓側(cè)電壓要求為V2c，

Qc的計(jì)算與變壓器的變比有關(guān).

Qc=kV2c(kV2c-V2′)/X

=k2V2c

(V2c-V2′/k)/X

〈1〉采用電容器補(bǔ)償

為了盡量減少Q(mào)c,節(jié)約投資

當(dāng)最大負(fù)荷時(shí)，電容器投入運(yùn)行；

當(dāng)最小負(fù)荷時(shí)，電容器退出，完全由變比的調(diào)節(jié)來滿足調(diào)壓要求。

牛牛文庫文檔分享133①變壓器分接頭由最小負(fù)荷時(shí)調(diào)壓要求確定。即

則

并選接近得實(shí)際變比k.

②按最大負(fù)荷得調(diào)壓要求確定Qc.

牛牛文庫文檔分享134

兩式相除，消去QcN,求出k,并選出實(shí)際變比k,再代入①或②，可求出QcN.

例已知ZT=6+j120,Smax=20+j15MVA,

Smin=10+j8MVA.低壓側(cè)要求電壓為10.5kv，若V1保持為110kv.試配合變壓器分接頭得選擇，確定采用電容器補(bǔ)償時(shí)的補(bǔ)償容量。

V1V2

解：〈1〉求高壓側(cè)提供的電壓

牛牛文庫文檔分享135

〈2〉確定k

按最小負(fù)荷調(diào)壓要求確定k，即

選最接近得104.5kv的分接頭

牛牛文庫文檔分享136〈3〉確定QcN

按最大負(fù)荷的調(diào)壓要求確定QcN

取補(bǔ)償容量為6Mvar.（也可保留小數(shù)）

〈4〉校驗(yàn)

求低壓母線實(shí)際電壓

牛牛文庫文檔分享137

基本滿足要求.

4.改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓

〈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.

牛牛文庫文檔分享138

未裝串聯(lián)電容時(shí)，

裝串聯(lián)電容后，

牛牛文庫文檔分享139此措施在功率因數(shù)較低的場合使用更為有效.

調(diào)壓方案時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案.

小結(jié)

通過改變電網(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)無功充足時(shí)。其實(shí)質(zhì)時(shí)改變電壓無功分布調(diào)壓.

牛牛文庫文檔分享1403增設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(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10~35kv配電線路

牛牛文庫文檔分享141第七章電力系統(tǒng)對(duì)稱故障分析7-1概述短路－－系統(tǒng)中相與相之間或相與大地之間的非正常連接一短路的原因和后果

牛牛文庫文檔分享142二短路類型三相短路最嚴(yán)重，但發(fā)生的幾率小5~10%兩相短路單相接地短路幾率最高65%兩相接地短路第一種三相短路是對(duì)稱短路，后三種是不對(duì)稱短路

牛牛文庫文檔分享143三短路計(jì)算的目的和簡化假設(shè)１目的(1)校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性（沖擊電流）和穩(wěn)定性(周期分量，即最大有效值電流)(2)為設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線提供數(shù)據(jù)(3)為合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供依據(jù)

牛牛文庫文檔分享144２簡化假設(shè)(1)負(fù)荷只以恒定的電抗表示或略去不計(jì)

牛牛文庫文檔分享145②略去所有元件的電阻和導(dǎo)納（即接地支路）而只用恒定電抗表示，且認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)同相位（可避免復(fù)數(shù)運(yùn)算）。

③認(rèn)為系統(tǒng)除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外，其余部分三相對(duì)稱。

牛牛文庫文檔分享146以上，SD單位MVA，UD為線電壓、單位KVA，Id單位KA。

2.SD和UD的選取

（1）SD常取100MVA或1000MVA

（特殊情況：取發(fā)電機(jī)和變壓器的額定容量為SD）。

（2）UD，

①準(zhǔn)確算法時(shí)取基本級(jí)的額定

牛牛文庫文檔分享147電壓為UD，其它各電壓級(jí)按變壓器實(shí)際變比換算而得（用于穩(wěn)態(tài)分析）

②近似算法時(shí)取基本級(jí)的平均額定電壓為UD，同時(shí)取變壓器的變比為平均額定電壓之比，因而其它電壓級(jí)的電壓基準(zhǔn)既是該電壓級(jí)的平均額定電壓。平均額定電壓也是國標(biāo)值：

牛牛文庫文檔分享148UN：6，10，35，110，220，330，500；UAV：3.15，6.3，10.5，37，115，230，345，525。（用于短路分析）

牛牛文庫文檔分享149三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值之間的換算

?變壓器、發(fā)電機(jī)銘牌上的標(biāo)幺值阻抗參數(shù)是以來自SN、UN為基準(zhǔn)的

?進(jìn)行電網(wǎng)計(jì)算時(shí)，等值電路中需將各元件的標(biāo)幺值換算到統(tǒng)一的SD和UD下。

1.換算方法

①先將設(shè)備標(biāo)幺值還原為有名值

②再將之變換為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值

牛牛文庫文檔分享150X（N）*=X（Ω）/ZD（N）

=X（Ω）/（UN2/SN

）

所以X（Ω）=X（N）*×（UN2/SN）

X（D）*=X（Ω）/ZD（D）

=X（Ω）/（UD2/SD

）

牛牛文庫文檔分享151=X（Ω）·（SD/UD2

）

=X（N）*·

（UN2/SN）·（SD/UD2

）

2.短路計(jì)算中各元件的具體算法（注

意到：UAN=UAV，UTN=UAV）

牛牛文庫文檔分享152（1）發(fā)電機(jī)

XG（D）*=

XG（N）*

×

（UGN2/SGN）×（SD/UD2

）

=XG（N）*

×

（SD/SGN

）

（2）變壓器

有名值：

XT（Ω

）=

（UK%/100）·（UN2/SN

）

（式中SN

為MVA，P653-18式SN

為KVA）

牛牛文庫文檔分享153XT（N）*=

（UK%/100）·（UN2/SN

）/（UN2/SN

）

=UK%/100

XT（D）*=

XT（N）*

·（UTN2/STN

）·（SD/UD2

）

=（UK%/100）·（SD/STN

）

（3）電抗器

限制短路電流用，銘牌上給出UN、IN和電抗百分值XK%。

因?yàn)閆D（N）=

UN2/SN=UN/（√3IN）

牛牛文庫文檔分享154所以，XK%=（XR（Ω）/ZD（N））×100

XR（N）*=XR%/100

XR（D）*=（XR%/100）·

（UN/√3IN）·（SD/UD2）

（4）線路

XL（D）*=XL/ZD=XL/（UD2/SD）

采用標(biāo)幺值后各級(jí)參數(shù)不需做歸算

（這是采用標(biāo)幺制的一大優(yōu)點(diǎn)）

牛牛文庫文檔分享1557-2無限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三相短路

無限大功率電源：容量無限大，內(nèi)阻為零。

一、短路暫態(tài)分析

三相對(duì)稱只分析一相。

牛牛文庫文檔分享156RLR’L’

UMSIN(wt+α)

L·(dIa/dt)+R·Ia=UMSIN(wt+α)

解得：

Ia=

IPMSIN(wt+α-φ)+[IMSIN(α-φ[0])-IPMSIN(α-φ)]e-t/Ta

IPM=UM/（√R2+（wl)2)

IPM=UM/（√(R+R’)2+（wl+wl’)2)

牛牛文庫文檔分享157α-電源的相角，φ-R+jwl的相角，

φ[0]-(R+R’)+j(wl+wl’)的阻抗角，

Ta-L/R,

分析：

①短路電流由周期分量和非周期分量兩部分組成

②周期分量幅值恒定，不衰減

③非周期分量是衰減的，時(shí)間常數(shù)為Ta，最后衰減為零

牛牛文庫文檔分享158二、短路沖擊電流和最大有效值電流

1.短路沖擊電流Ish-在最嚴(yán)重短路情況下的短路電

流最大瞬時(shí)值

經(jīng)分析：

最嚴(yán)重的短路情況是：IM=0（短路前空載）；

α=0；φ=90ο（短路回路R?wl）。

牛牛文庫文檔分享159由短路電流波形可知：Ish出現(xiàn)在短路發(fā)生后半個(gè)

周期，則此時(shí)間為0.01s.

所以，Ish=IPM+

IPMe-0.01/Ta=（1+e-0.01/Ta

）IPM=KshIPM

純電阻電路：Ta=0，Ksh=1；

純電感電路：Ta=∞，Ksh=2

所以，1＜Ksh＜2

在工程計(jì)算中：發(fā)電機(jī)機(jī)端短路時(shí)取Ksh=1.9；

牛牛文庫文檔分享160

發(fā)電廠高壓母線或發(fā)電機(jī)出線經(jīng)電抗器后短路取Ksh=1.85；

其它地點(diǎn)短路取Ksh=1.8

Ish主要用于校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定

2.最大有效值電流Ish

It=

=

牛牛文庫文檔分享161由圖,Ish

也出現(xiàn)在t=0.01s,設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)inh

不變

Ish=√Ipt

2+

Inp2(t=0.01)

因?yàn)镮sh=IPM+IPMe-0.01/Ta

所以Inp(t=0.01)=Ish-IPM=KshIPM-IPM

=（Ksh–1）IPM

因此Ish=√Ip

2+[（Ksh–1）√2IP]2

=IP√1+2（Ksh–1）2

牛牛文庫文檔分享162所以當(dāng)Ksh=1.9，

I

sh=1.62IP

當(dāng)Ksh=1.8，

I

sh=1.51IP

I

sh

用于校驗(yàn)熱穩(wěn)定

i

iat

t