穩(wěn)態(tài)優(yōu)化與調(diào)整匯總課件

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/21/20231蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況下的優(yōu)化與調(diào)整電力系統(tǒng)在運(yùn)行基本要求：供電安全可靠性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、保證電能質(zhì)量（安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)）衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)：頻率偏移、電壓偏移、電壓波形穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整頻率變化對負(fù)荷的影響(1)異步機(jī)(2)電子設(shè)備(3)電鐘頻率變化對電力系統(tǒng)的影響水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)汽輪機(jī)的葉片變壓器的勵(lì)磁頻率允許偏移的范圍：50Hz±(0.2~0.5)Hz系統(tǒng)中負(fù)荷的變化9/21/20232蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院調(diào)頻的必要性頻率變化的原因?穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/21/20233蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

1.電壓偏移對負(fù)荷的影響照明、電熱、電動(dòng)機(jī)、家用電器

2.電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響功率損耗、電能損耗、設(shè)備絕緣、運(yùn)行穩(wěn)定性、電暈損耗調(diào)壓的必要性穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整頻率偏移、電壓偏移有功、無功分配和頻率電壓的調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整（5）電力系統(tǒng)無功功率的平衡和電壓調(diào)整（6）電力系統(tǒng)導(dǎo)線截面的選擇9/30/20234蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/20235蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/20236蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡一、頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響系統(tǒng)頻率的變化將引起工業(yè)用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，這將影響產(chǎn)品的質(zhì)量。系統(tǒng)頻率的變化，對發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)本身也十分有害。發(fā)電廠的廠用機(jī)械多使用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，系統(tǒng)頻率降低使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)引起嚴(yán)重后果。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整1、有功功率的變動(dòng)及其調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率負(fù)荷時(shí)刻都在作不規(guī)則變化，如右圖所示。第一種：變化幅度很小，變化周期短，負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性；第二種：變化幅度大，變化周期較長；第三種：變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。二、電力系統(tǒng)中有功功率的平衡和備用容量9/30/20237蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整負(fù)荷的變化將引起頻率的相應(yīng)變化，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上分一次、二次、三次調(diào)整三種。9/30/20238蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

頻率的一次調(diào)整（或稱為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的，是對一次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。

頻率的二次調(diào)整（或稱為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的，是對二次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。

頻率的三次調(diào)整（或稱為三次調(diào)頻）是對三次負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整2、有功功率平衡和備用容量運(yùn)行中：規(guī)劃、設(shè)計(jì)：電力系統(tǒng)中，在任何時(shí)候，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和 ，而 包括所有用戶的有功功率 、所有發(fā)電廠廠用電有功負(fù)荷 和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗9/30/20239蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202310蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院為保證可靠供電和良好的電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)的有功功率平衡額定運(yùn)行參數(shù)下確定。而且，還應(yīng)具有一定的備用容量，也就是在系統(tǒng)最大負(fù)荷情況下，系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱系統(tǒng)的備用容量。系統(tǒng)備用容量一般分負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用等。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202311蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院負(fù)荷備用：是指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。一般為最大負(fù)荷的2％一5％，大系統(tǒng)采用較小數(shù)值，小系統(tǒng)采用較大數(shù)值事故備用：是使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用?！慵s為最大負(fù)荷的5％一10 ％，但不得小于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202312蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院檢修備用：為保證系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行定期檢修時(shí)，不致影響供電而在系統(tǒng)中留有的備用容量。盡量減少因檢修停機(jī)所需的備用容量。國民經(jīng)濟(jì)備用：是考慮到工農(nóng)業(yè)用戶的超計(jì)劃生產(chǎn)，新用戶的出現(xiàn)等而設(shè)置的備用容量值根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)的增長，一般約為系統(tǒng)最大負(fù)荷的3%—5%熱備用和冷備用的形式存在于系統(tǒng)中。熱備用中至少應(yīng)包括全部負(fù)荷備用和一部分事故備用穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202313蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠主要有以下三類

水力發(fā)電廠

火力發(fā)電廠

原子能發(fā)電廠（核電廠）各類發(fā)電廠由于其設(shè)備容量、機(jī)械特性、使用的動(dòng)力資源等不同，而有著不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。必須結(jié)合它們的特點(diǎn)，合理地組織這些發(fā)電廠的運(yùn)行方式，恰當(dāng)安排它們在電力系統(tǒng)日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線中的位置，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。三、各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202314蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1、火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)要支付燃料及運(yùn)輸費(fèi)用，不受自然條件的影響。有功出力最小限制，啟停時(shí)間長且啟停費(fèi)用高。效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)，高溫高壓設(shè)備效率最高，低溫低壓設(shè)備效率最低。熱電廠總效率較高，但與熱負(fù)荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)節(jié)的強(qiáng)迫功率。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202315蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2、水力發(fā)電廠的特點(diǎn)必須釋放水量－－強(qiáng)迫功率。出力調(diào)節(jié)范圍比火電機(jī)組大，啟停費(fèi)用低，且操作簡單。不需燃料費(fèi)，但一次投資大，抽水蓄能，水電廠的運(yùn)行依水庫調(diào)節(jié)性能的不同在不同程度上受自然條件的影響。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202316蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3、原子能發(fā)電廠的特點(diǎn)最小技術(shù)負(fù)荷小，為額定負(fù)荷10～15％。啟停費(fèi)用高；負(fù)荷急劇變化時(shí)，調(diào)節(jié)費(fèi)用高；啟停及急劇調(diào)節(jié)時(shí)，易于損壞設(shè)備。一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202317蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院（二）各類發(fā)電廠的合理組合原則（1）充分利用水源。降低火電機(jī)組的單位煤耗，發(fā)揮高效機(jī)組的作用。盡量降低火力發(fā)電成本。根據(jù)上述原則，在夏季豐水期和冬季枯水期各類電廠在日負(fù)荷曲線中的安排示意圖，見圖5-2。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整圖5-2 各類發(fā)電廠組合順序示意圖（a）枯水季節(jié) （b）豐水季節(jié)9/30/202318蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202319蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院

夏季豐水期，水量充足，水電廠應(yīng)帶基本負(fù)荷以避免棄水、節(jié)約燃煤。在此期間，可抓緊時(shí)間進(jìn)行火電廠設(shè)備的檢修。

冬季枯水期，來水較少，應(yīng)由凝汽式火電廠承擔(dān)基本負(fù)荷，水電廠則承擔(dān)尖峰負(fù)荷。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整1、耗量特性電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是，在滿足一定約束條件的前提下，盡可能節(jié)約消耗的能源。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)。四、有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配9/30/202320蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整效率曲線和微增率曲線耗量特性9/30/202321蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2、目標(biāo)函數(shù)和約束條件明確了有功功率負(fù)荷的大小和耗量特性，在系統(tǒng)中有一定的備用容量時(shí)，就可以考慮這些負(fù)荷在已運(yùn)行發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題。在數(shù)學(xué)上，其性質(zhì)是在一定的約束條件下，使某一函數(shù)為最優(yōu)。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整等式約束條件：有功功率必須保持平衡的條件。對于每個(gè)節(jié)點(diǎn)：對于整個(gè)系統(tǒng)：若不計(jì)網(wǎng)損：9/30/202322蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整不等式約束條件：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。9/30/202323蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整3、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的等耗量微增率準(zhǔn)則根據(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：9/30/202324蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整求解（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。9/30/202325蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整第二節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率——頻率靜態(tài)特性當(dāng)頻率變化時(shí)，電力系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化

特性稱為負(fù)荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性。9/30/202326蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整二、發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)節(jié)是由原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。9/30/202327蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整1.

概念介紹1)

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。二、發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性9/30/202328蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整2)

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：v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=50~259/30/202329蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整3)

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：9/30/202330蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(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。三、 頻率的一次調(diào)整9/30/202331蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整頻率調(diào)整圖9/30/202332蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(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；對于滿載機(jī)組，不再參加調(diào)整。對于系統(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。9/30/202333蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整四、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)。對于N臺(tái)機(jī)，則：9/30/202334蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(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。9/30/202335蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整頻率調(diào)整圖9/30/202336蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整六、 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(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：9/30/202337蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整系統(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：9/30/202338蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整（5）電力系統(tǒng)無功功率的平衡和電壓調(diào)整（6）頻率偏移、電壓偏移有功、無功分配和頻率電壓的調(diào)整9/30/202339蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202340蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第六章 電力系統(tǒng)無功功率的平衡和電壓調(diào)整電力系統(tǒng)中無功功率的平衡電力系統(tǒng)的電壓管理電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓措施電力線路導(dǎo)線截面的選擇穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202341蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第一節(jié) 電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗1、無功功率負(fù)荷無功功率負(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)）所吸收的無功功率。一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.6-0.9。2、電力系統(tǒng)的無功損耗變壓器的無功損耗電力線路的無功損耗穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202342蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院對線路不長，長度不超過100Km，電壓等級(jí)為220Kv電力線路，線路將消耗感性無功功率；對線路較長，其長度為300Km左右時(shí)，對220Kv電力線路，線路基本上既不消耗感性無功功率也不消耗容性無功功率，呈電阻性；線路大于300Km時(shí)，線路為電容性的。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整二、無功功率電源電力系統(tǒng)的無功功率電源包括同步發(fā)電機(jī)、同期調(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)出無功功率：圖6-19/30/202343蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院發(fā)電機(jī)的P-Q極限穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整2、同期調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)實(shí)際上就是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)。3、并聯(lián)電容器及靜止補(bǔ)償器

缺點(diǎn)：電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。

優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的投資費(fèi)用較小，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，維護(hù)也較方便。三、無功功率的平衡系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。9/30/202344蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202345蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第二節(jié) 電力系統(tǒng)的電壓管理一、中樞點(diǎn)電壓管理電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓得目的，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)。電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點(diǎn)電壓來實(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。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問題轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點(diǎn)的電壓偏移不超出給定范圍的問題。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202346蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1、電壓中樞點(diǎn)的選擇電壓中樞點(diǎn)的選擇在：區(qū)域性水、火電廠的高壓母線樞紐變電所二次母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線城市直降變電所二次母線2、中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式調(diào)壓方式分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類。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。供電線路較長、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)采用穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整順調(diào)壓：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，但不超過線路額定電壓的107.5％的調(diào)壓模式。對于某些供電距離較近，或者符合變動(dòng)不大的變電所，可以采用這種調(diào)壓方式。恒調(diào)壓：介于前面兩種調(diào)壓方式之間的調(diào)壓方式是恒調(diào)壓。即在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高2％～5％。9/30/202347蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202348蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院二、電壓調(diào)整的基本原理充足的無功功率電源是保證電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平的必要條

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)壓手段穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整電壓調(diào)整原理圖電壓調(diào)整的措施：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG；改變變壓器的變比k1、k2；改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗△V變化；改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是X），改變電壓損耗△V。9/30/202349蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202350蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第三節(jié) 電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式一、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。發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整是借助于調(diào)

整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，以改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電流，就可以改變發(fā)電機(jī)定子端電壓。不同類型的供電網(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，線路上電壓損耗不大，借改變發(fā)電機(jī)端電壓的方法，例如實(shí)行逆調(diào)壓，就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)要求的電壓質(zhì)量。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202351蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院對由發(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，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。對于遠(yuǎn)處負(fù)荷電壓變動(dòng)，只能靠其它調(diào)壓方式來解決。對有若干發(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)中無功功率的重新分配，這還可能同無功功率的經(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。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整二、改變變壓器變比調(diào)壓1、降壓變壓器分接頭的選擇降壓變壓器9/30/202352蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整式中， 是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓 和低壓繞組額定電壓 之比。將k

代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓當(dāng)變壓器通過不同得功率時(shí)，可以通過計(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9/30/202353蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電得情況下改變，在正常的運(yùn)行中無論負(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然后求取它們的算術(shù)平均值，即根據(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9/30/202354蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整當(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)電壓和 ，以及通過變壓器的負(fù)荷

， 求取變壓器的電壓損耗

。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9/30/202355蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整3、取其算數(shù)平均值4、選擇鄰近的接頭作為所選擇的接頭5、套用低壓則電壓計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算9/30/202356蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整2、升壓變壓器分接頭的選擇選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同升壓變壓器由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)的，故公式中△VT前的符號(hào)應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和高壓側(cè)電壓相加。因而有式中，V21為變壓器低壓側(cè)的實(shí)際電壓或給定電壓；

V 為高壓側(cè)所要求的電壓。9/30/202357蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202358蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3、三繞組變壓器分接頭的選擇①

將高低繞組看作雙繞組，確定高繞組接頭；②

將高中繞組看作雙繞組，確定中繞組分接頭位置。注意：功率分布4、有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷的條件下切換分接頭而且調(diào)節(jié)范圍也比較大，一般在15%以上。目前我國暫定，110kV級(jí)的調(diào)壓變壓器有7個(gè)分接頭，即VN±3×2.5%；220kV級(jí)的有9個(gè)分接頭即VN±4×2.0%。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整采用有載調(diào)壓變壓器時(shí)，可以根據(jù)最大負(fù)荷算得的

V1tmax值和最小負(fù)荷算得的V

1tmin分別選擇各自合適的分接頭。這樣就能縮小次級(jí)電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢。有載調(diào)壓變壓器接線圖9/30/202359蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整三、改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率分布調(diào)壓當(dāng)電力系統(tǒng)中無功電源不足時(shí)，就不能單靠改變變壓器變比調(diào)壓。而需要在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)對所缺無功進(jìn)行補(bǔ)償，這樣也就改變了電力網(wǎng)中無功功率的分布。按調(diào)壓要求選擇無功補(bǔ)償設(shè)備容量

1、并聯(lián)無功補(bǔ)償調(diào)壓的基本原理9/30/202360蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2、按調(diào)壓要選擇補(bǔ)償量的基本原理穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整第二項(xiàng)很小于是有9/30/202361蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202362蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院選擇補(bǔ)償容量的基本原則：在滿足各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓要求下，與其它調(diào)壓方式配合，使補(bǔ)償容量最小。有補(bǔ)償?shù)淖儔浩鬟x擇的基本原則：在滿足調(diào)壓的要求下，使補(bǔ)償容量最?。?）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)出感性無功功率以提高電壓，但電壓過高時(shí)

卻不能吸收感性無功功率來使電壓降低。為了充分利用補(bǔ)

償容量，在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)

全部退出。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整①

根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒有補(bǔ)償這樣變壓器變比②

按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量③

校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求9/30/202363蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整（2）選用同期調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的特點(diǎn)是既能過勵(lì)磁運(yùn)行，又能欠勵(lì)磁運(yùn)行。如果調(diào)相機(jī)在最大負(fù)荷時(shí)按額定容量過勵(lì)磁運(yùn)行，在最小負(fù)荷按（0.5～0.65）額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行，那么，調(diào)相機(jī)的容量將得到最充分的利用。同步調(diào)相機(jī)容量選擇最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)發(fā)出全部容性無功 ，最小負(fù)荷時(shí)吸收 感性無功，（ ），有：9/30/202364蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整按以上公式選擇k和兩式相除：可得9/30/202365蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的優(yōu)化與調(diào)整9/30/202366蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第四節(jié) 電力線路導(dǎo)線截面的選擇電力線路導(dǎo)線的投資在電力線路總投資中所占的比重較

大，正確地選擇電力線路的導(dǎo)線截面，對電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電能的質(zhì)量至關(guān)重要。一、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線截面，要考慮兩方面問題；從降低功率損耗及電能損耗，則導(dǎo)線截面越大越有利；從減少投資和節(jié)約有色金屬出發(fā)，則導(dǎo)線截面越小越好。綜合考慮了各方面的因素，定出符合總的經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面稱為經(jīng)濟(jì)截面，對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流稱為經(jīng)濟(jì)電源