華南理工大學電力系統(tǒng)分析復習資料

華南理工大學電力學院荊朝霞

電力系統(tǒng)分析第九章

電力系統(tǒng)的負荷第九章電力系統(tǒng)的負荷9.1負荷的組成9.2負荷曲線9.3負荷特性與負荷模型9.1負荷的組成負荷的概念負荷與用電量負荷的類型用電設備用戶類型用電/供電/發(fā)電負荷綜合用電負荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設備所消耗的電功率總和供電負荷：電力系統(tǒng)的綜合用電負荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。發(fā)電負荷：電力系統(tǒng)的供電負荷再加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。用電負荷、供電負荷與發(fā)電負荷第九章電力系統(tǒng)的負荷9.1負荷的組成9.2負荷曲線9.3負荷特性與負荷模型日負荷曲線的相關參數(shù)Pmax

峰荷Pmin

谷荷Wd耗電量Pav

平均負荷km負荷率km=Pav/Pmaxα

最小負荷系數(shù)α=Pmin/PmaxPminPmaxPavWd年最大負荷曲線一年內(nèi)每月（每日）最大有功功率負荷變化情況X：月或日；Y：最大P作用安排發(fā)電設備的檢修計劃A：檢修機組容量和檢修時間乘積為制定發(fā)電機組或發(fā)電廠擴建或新建計劃提供依據(jù)B：系統(tǒng)新裝機組容量年持續(xù)負荷曲線按一年中系統(tǒng)負荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成作用安排發(fā)電計劃可靠性估算最大負荷利用小時數(shù)定義：如果負荷始終等于最大負荷值，經(jīng)過Tmax小時后所消耗的電能恰好等于全年的耗電量，則稱Tmax為最大負荷利用小時數(shù)Tmax=W/PmaxW：全年總耗電量如果已知Pav，如何計算Tmax？根據(jù)用戶的性質，就可以選擇適當?shù)腡max值，從而近似地估算出用戶的全年耗電量。最大負荷利用小時數(shù)第九章電力系統(tǒng)的負荷9.1負荷的組成9.2負荷曲線9.3負荷特性與負荷模型負荷特性反映負荷的功率隨運行參數(shù)（電壓和頻率）變化而變化的變化規(guī)律的曲線或數(shù)學表達式負荷功率如何隨電壓和頻率變化動態(tài)特性DynamicCharacteristics靜態(tài)特性StaticCharacteristics負荷特性動態(tài)特性DynamicCharacteristics：反映電壓和頻率急劇變化時負荷功率隨時間的變化。靜態(tài)特性StaticCharacteristics：穩(wěn)態(tài)下負荷功率與電壓和頻率的關系。負荷特性（中小工業(yè)負荷）負荷的電壓靜態(tài)特性：當頻率維持額定值不變時，負荷功率與電壓的關系。負荷特性（中小工業(yè)負荷）負荷的頻率靜態(tài)特性：當負荷端電壓維持額定值不變時，負荷功率與頻率的關系。第十章

電力傳輸?shù)幕靖拍頒onceptsofPowerTransmission第十章電力傳輸?shù)幕靖拍?0.1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗10.2輸電線路的功率特性10.3沿長線的功率傳送10.4單端供電系統(tǒng)的功率特性電力系統(tǒng)分析（下）電壓降落與功率損耗已知：元件參數(shù)：R、X，以及流過元件的電流

10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗求：元件上的電壓降落（相量差）與功率損耗

電壓降落功率損耗RjX將電壓損耗和功率損耗用功率和電壓表示？（電力網(wǎng)分析中，習慣用功率進行運算）電壓降落10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗RjXΔV2縱分量δV2橫分量δV1ΔV1ΔV1≠ΔV2δV1≠δ

V2版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用電壓損耗、電壓偏移電壓損耗：兩點間電壓的數(shù)值差電壓偏移：任意點實際電壓與其額定電壓之差10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗cos5?=0.9962，cos10?=0.9848ΔV2δV2δV1ΔV1版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用ConclusionsaboutVoltageDifference在純電抗元件中，電壓降落的縱分量是因傳送Q而產(chǎn)生，電壓降落的橫分量因傳送P產(chǎn)生。元件兩端存在電壓幅值差是傳送Q的條件，存在電壓相角差則是傳送P的條件。感性無功將從電壓較高的一端流向電壓較低的一端，有功則從電壓相位越前的一端流向電壓相位落后的一端。10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗網(wǎng)絡元件的功率損耗PowerLosses版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用電流通過元件（線路、變壓器）的電阻和等值電抗時產(chǎn)生的功率損耗和電壓施加于元件的對地等值導納時產(chǎn)生的損耗。Definition10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗Resistance電阻Reactance電抗Impedance阻抗Admittance導納Conductance電導Susceptance電納Inductance電感Capacitance電容版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用PowerLossesonaline10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用PowerLossesonaline10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用PowerLossesonaTransformer10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗可見在額定條件下，變壓器電抗中損耗的無功就等于短路電壓標么值×SN;電納中損耗的無功則等于空載電流標么值×SN。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用AboutPowerLosses對于110kV以下的電力網(wǎng)，在簡化計算中常略去線路的充電功率。對于35kV以下的電力網(wǎng)，在簡化計算中常略去變壓器的勵磁功率。線路的輸電效率：線路末端輸出的有功功率P2與首端輸入的有功功率P1之比10-1網(wǎng)絡元件的電壓降落和功率損耗10-2輸電線路的功率特性了解，本節(jié)不做過多要求版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用輸電線路的兩端口網(wǎng)絡方程10-2輸電線路的功率特性功率10-23兩式是圓的方程，唯一變量為線路兩端電壓相角差δ兩個圓心矢量方向相反，大小與兩端電壓平方成正比兩圓半徑相等，當δ由0增大時，一個反時針旋轉，一個順時針旋轉輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2ρ輸電線的功率圓圖δ=0o，θB=85oPjQξ1ξ2P1>0；Q1<0P2<0；Q2>0兩端向線路輸送有功兩端從系統(tǒng)吸收感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658552708035300506533020P1>0；Q1<0P2<0；Q2>0兩端向線路輸送有功兩端從系統(tǒng)吸收感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658552708035300506533020P1>0；Q1<0P2>0；Q2>0首段向末端輸送有功兩端從系統(tǒng)吸收感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658552708035300506533020P1>0；Q1<0P2>0；Q2>0首段向末端輸送有功兩端從系統(tǒng)吸收感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658552708035300506533020P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ20265855270803530050653302090355-5P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功輸電線的功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ20265855270803530050653302090355-5首段圓逆時針旋轉首段圓順時針旋轉功率最大值—P2PjQξ1ξ2δρ1ρ20265855270803530050653302090355-5853500P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功功率最大值—P1PjQξ1ξ2δρ1ρ20265855270803530050653302085350090355-595360-10P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功功率最大值—P1PjQξ1ξ2δρ1ρ20265855270803530050653302085350090355-595360-10P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功首段最大有功功率末段最大有功功率功率極限約與線路的額定電壓的平方成正比功率功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658585350090355-595360-10P1>0；Q1>0P2>0；Q2<0首段向末端輸送有功兩端向線路提供感性無功14045-55功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658585350090355-595360-10P1>0；Q1>0P2=0；Q2<0首段功率全部由線路消耗兩端向線路提供感性無功14045-5516974-84功率圓圖PjQξ1ξ2δρ1ρ202658585350090355-595360-10P1>0；Q1>0P2=0；Q2<0首段功率全部由線路消耗兩端向線路提供感性無功14045-5516974-8418287-9710-3沿長線的功率傳送版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用10-3沿長線的功率傳送長線長度超過300km的架空線路超過l00km的電纜線路輸電線路的方程式?1(g0

＋jb0)dx(r0+jx0)dx(g0

＋jb0)dx2-7長線的等值電路dxxl?+d???2V.V1.V2.V+d.V.二階常系數(shù)齊次微分方程通解線路的傳播常數(shù)，(0～90°)線路的波阻抗(特征阻抗)僅與線路的參數(shù)和頻率有關的物理量V/IDistributionalongalongline版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用入射波反射波傳播常數(shù)波阻抗行波的衰減常數(shù)相位常數(shù)10-3沿長線的功率傳送振幅衰減是由于線路上的功率損失引起的，相位變動主要是由于線路上存在電容和電感版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用Definition波長：行波的相位相差為2π的兩點間的距離相位速度：行波的傳播速度在架空線路上相位速度接近于光速，即vw≈300000km/s。當f=50H時,λ≈6000km。行波在電纜中的傳播速度較小，一般只有光速的1/4左右。10-3沿長線的功率傳送使線路工作在無反射波狀態(tài)的負荷稱為匹配負荷。由入射波輸送到線路末端的功率將完全為負荷所吸收。這時負荷阻抗所消耗的功率便稱為自然功率（波阻抗功率）。輸電線路的自然功率版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用10-3沿長線的功率傳送Definition版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用波阻抗功率SurgeImpedanceLoading當線路發(fā)出無功恰好等于其消耗無功時的傳輸功率。此時有V2b0=I2x0因此波阻抗：10-3沿長線的功率傳送傳送自然功率時：線路本身不需要從系統(tǒng)吸取或提供無功功率。沿線各點電壓和電流幅值能保持不變。沿線各點電壓和電流相位一致。！版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用ConclusionsaboutNaturalLoading高壓架空線的波阻抗略呈電容性，自然功率亦然。提高輸電額定電壓和減小波阻抗可以提高自然功率。采用分裂導線可減小線路電感增大線路電容，是減小波阻抗的有效辦法。縮小相間距離也可減小線路電感、增加線路電容。10-3沿長線的功率傳送10-4單端供電系統(tǒng)的功率特性發(fā)電機和輸電線路的總阻抗記為zs=|zs|∠θ，負荷的等值阻抗記為zLD=|zLD|∠φ

版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用10-4單端供電系統(tǒng)的功率特性首端接電源，受端只接負荷。單端供電系統(tǒng)版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用10-4單端供電系統(tǒng)的功率特性PowerCharacteristicsI=V/|zLD|

系統(tǒng)進到負荷點的功率為

當|zs/zLD|=l時,受端功率達到最大

版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用本章小結1必須掌握用功率表示的電壓降落公式的導出和應用條件。要掌握電壓降落，電壓損耗和電壓偏移這三個常用的概念。在元件的電抗比電阻大得多的高壓電網(wǎng)中，感性無功功率從電壓高的一端流向電壓低的一端，有功功率則從電壓相位越前的一端流向相位落后的一端，這是交流電網(wǎng)傳輸?shù)幕疽?guī)律。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用本章小結2波阻抗決定線路傳送功率的能力，傳播常數(shù)說明行波（電壓或電流）沿線衰減和相位變化的特性。單端供電系統(tǒng)中，負荷節(jié)點從空載開始，隨著負荷等值阻抗的減小，受端功率先增后減，而電壓則始終單調下降，這是單端供電網(wǎng)絡固有傳輸功率傳輸特性。第十一章電力系統(tǒng)的潮流計算

LoadFlowComputationofPowerSystem簡單系統(tǒng)潮流計算的方法復雜系統(tǒng)潮流計算的方法11-1開式網(wǎng)絡的電壓和功率分布計算Voltage&PowerDistributionCalculationofOpenNetwork11.1.2已知末端功率和首端電壓迭代計算假定末端為額定電壓，按11.1.1的方法求得始端功率及全網(wǎng)功率分布用求得的始端功率和已知的始端電壓，計算線路末端電壓和全網(wǎng)功率分布用第二步求得的末端的電壓重復第一步計算精度判斷：如果個線路功率與前一次計算相差小于允許誤差，則停止計算，反之，返回第2步重新計算從首端開始計算線路各點電壓兩級電壓開式電力網(wǎng)的計算按原線路進行計算，碰到理想變壓器則進行折算功率不變兩側電壓比等于實際變比線路參數(shù)折算到一側進行計算，計算完后再折算回去變壓器用π型等值電路11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算PowerDistributionCalculationofSingleCloseNetwork版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用簡單閉式網(wǎng)絡

——兩端供電網(wǎng)絡和簡單環(huán)形網(wǎng)絡11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算循環(huán)功率簡單閉式網(wǎng)絡——兩端供電網(wǎng)絡和簡單環(huán)形網(wǎng)絡循環(huán)功率：與負荷無關。在網(wǎng)絡中負荷切除的情況下，由兩個供電點的電壓差和網(wǎng)絡參數(shù)確定相電壓->相功率線電壓->三相功率11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算功率分點功率分點：點網(wǎng)絡中功率由兩個方向流入的節(jié)點稱為功率分點11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算有功功率和無功功率的分點比在同一點嗎？有功功率分點：無功功率分點：可以將網(wǎng)絡在功率分點分開，成為兩個開式網(wǎng)如有功、無功功率不一致，在電壓較低點分開均一網(wǎng)均一網(wǎng)：各段線路的電抗和電阻的比值都相等的網(wǎng)絡假定供電點的電壓相等11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算通用計算公式均一網(wǎng)中有功功率和無功功率的分布無關。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用環(huán)網(wǎng)中的經(jīng)濟分布11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算定義：當功率在環(huán)形網(wǎng)絡中與電阻成反比分布時，功率損耗最小。這種功率分布稱為經(jīng)濟分布。在均一網(wǎng)中，自然分布與經(jīng)濟分布一致?？稍陔娋W(wǎng)中增加環(huán)路電勢改善功率分布。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用11-2簡單閉式網(wǎng)絡的功率分布計算變壓器的實際功率分布是由變壓器變比相等且供給實際負荷時的功率分布，與不計負荷僅因變比不同而引起的循環(huán)功率疊加而成。含變壓器的簡單環(huán)網(wǎng)的功率分布環(huán)路電勢

CyclePower兩臺變壓器并聯(lián)運行時的功率分布循環(huán)功率只是在變壓器的變比不匹配的情況下才會出現(xiàn)。如果環(huán)網(wǎng)中原來的功率分布在技術上或經(jīng)濟上不太合理時，可通過調整變壓器的變比，產(chǎn)生某一指定方向的循環(huán)功率來改善功率分布。11-3復雜電力系統(tǒng)潮流計算的數(shù)學模型MathematicalModelofLoadFlowComputationforcomplicatedPowerSystems節(jié)點的分類版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用11-3復雜電力系統(tǒng)潮流計算的數(shù)學模型?SlakeBus

平衡節(jié)點潮流分布算出前，網(wǎng)絡中的功率損耗未知，因此網(wǎng)絡中至少有一個節(jié)點的有功功率不能給定——平衡節(jié)點需選定一個節(jié)點，指定其電壓相位為零，作為計算各節(jié)點電壓相位的參考——基準節(jié)點，其電壓幅值也給定。平衡節(jié)點和基準節(jié)點通常選為同一個節(jié)點——平衡節(jié)點。潮流方程變量的確定總共2n個方程每個節(jié)點4個變量P，Q，V，δ(或P，Q，e,f)

節(jié)點電壓用極坐標或直角坐標表示定解條件：每個節(jié)點有兩個變量給定PQ節(jié)點：P和Q給定，V、δ待求——較多PV節(jié)點：P和V給定，Q，δ待求——較少平衡節(jié)點：V和δ(e和f)給定；P、Q待求——全網(wǎng)一個11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算Newton-RafsonMethodofLoadFlowComputationN-R法的幾何解釋版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算yy=f(x)y(k)x(k+1)

x(k)

xΔx(k)x(k+1)=x(k)-f(x(k))/f'(x(k))牛頓－拉夫遜法基本原理求解f(x)=0迭代求解第2步迭代第1步迭代x(0)x(1)x(2)Δx(0)y(0)牛頓－拉夫遜法求解基本過程設置初始點x0

k=0計算f(xk)f(xk)<ε,結束。否則繼續(xù)求f(x)在xk處的一階偏導數(shù)f‘(x(k))求Δx(k)=-f(x(k))/f‘(x(k))求x(k＋1)=x(k)+

Δx(k)

k=k+1返回第3步牛頓－拉夫遜法求解多維非線性方程設置初始點X0,計算F(X0)

k=0計算F(Xk)||F(Xk)||<ε,結束。否則繼續(xù)求F(X)在Xk處的雅克比矩陣J(k)求ΔX

(k)

：-J(k)

ΔX

(k)=F(X(k))求X

(k＋1)=X

(k)+

Xx(k)

k=k+1返回第3步版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用JaccobiMatrix11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算雅可比矩陣是n*n階方陣，其第i、j個元素Jij＝?Fi/?xj是第i個函數(shù)Fi（x1,x2,…,xn）對第j個變量xj

的偏導數(shù)；上角標（k）表示J陣的每一個元素都在點(x1(k),x2(k),…，

xn(k))處取值。

N-R法的特點版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算逐步線性化，要求初始解要比較接近真實解，否則可能不收斂。導數(shù)項為雅可比矩陣。反復形成并求解修正方程式。當初值和精確解接近時，收斂速度快(平方收斂特性)，迭代次數(shù)與電網(wǎng)規(guī)?；緹o關。具有良好的收斂可靠性。占用內(nèi)存量及每次迭代耗時較高斯法多。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用CharacteristicofJaccobiMatrix11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算數(shù)值變化：各元素都是節(jié)點電壓的函數(shù)，其數(shù)值將在迭代過程中不斷地改變。

高度稀疏：雅可比矩陣的子塊Jij中的元素的表達式只用到導納矩陣中的對應元素Yij。若Yij=0，則必有Jij=0。

非對稱：元素或子塊都不具有對稱性

。

版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用潮流計算的基本步驟11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算形成節(jié)點導納矩陣。設定節(jié)點電壓的初值ei(0)和fi(0),迭代次數(shù)k=0。將各節(jié)點電壓近似值代入求得修正方程式中的不平衡量ΔWi(k)。若未收斂，將各節(jié)點電壓近似值代入求雅可比矩陣的各元素。解修正方程式，求得各電壓增量Δei

(k)和Δfi

(k)

。計算各節(jié)點電壓的新值，k=k+1。返回第3步進入下一次迭代，直到滿足收斂判據(jù)為止。最后計算平衡節(jié)點功率和線路功率、損耗。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用FlowChart11-4牛頓－拉夫遜法潮流計算牛頓－拉夫遜法求解潮流方程方程fX方程數(shù)J方程數(shù)直角坐標PQ節(jié)點ΔP、ΔQe、f2P59(11-49/50)2(n-1)PV節(jié)點ΔP、ΔVe、f2極坐標PQ節(jié)點ΔP、ΔQV、δ2P65(11-62/63)n-1+mPV節(jié)點ΔPV111-5P-Q分解法潮流計算P-QDecoupledMethodofLoadFlowComputation版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用FirstSimplification11-5P-Q分解法潮流計算有功功率電壓相位角無功功率電壓幅值即將原來n-1+m階的方程組化為一個n-1階和一個m階的小方程組版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用SecondSimplification01Gij<<Bij自導納Yii等于在節(jié)點i施加單位電壓，其他節(jié)點全部接地時經(jīng)節(jié)點i注入網(wǎng)絡的電流。x>>r時Bii

Yii

。從而Vi2Bii表示除節(jié)點i外其他節(jié)點全部接地時經(jīng)節(jié)點i注入網(wǎng)絡的短路無功，其值將遠大于正常注入無功Qi0n-1階m階11-5P-Q分解法潮流計算版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用AmendatoryEquationn-1階m階11-5P-Q分解法潮流計算版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用P-Q分解法的特點將原來n+m-1階的方程組化為一個n-1階和一個m階的小方程組，顯著節(jié)省了內(nèi)存量和求解時間。以迭代過程中保持不變的對稱系數(shù)矩陣B'、B"代替變化的非對稱系數(shù)矩陣J，顯著減少計算量，提高計算速度。精度不受簡化的影響，但是相同精度要求下迭代次數(shù)比牛拉法多。11-5P-Q分解法潮流計算第十二章電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調整

ReactivePowerBalanceandVoltageRegulation電力系統(tǒng)的無功功率平衡電力系統(tǒng)電壓調整的措施12-1電力系統(tǒng)的無功功率平衡ReactivePowerBalanceofPowerSystems無功功率負荷——異步電動機勵磁功率與電壓平方成正比功率不變，漏抗無功損耗隨電壓降低而增加VQO異步電動機的無功功率與端電壓的關系?=0.8?=0.6?=0.31.0?：受載系數(shù)，電動機的實際負荷同額定負荷之比在額定電壓附近，電動機的無功功率隨電壓的升降而增減變壓器的無功損耗版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-1電力系統(tǒng)的無功功率平衡ExcitationPowerReactivePowerLoss勵磁功率與電壓平方成正比功率不變，漏抗無功損耗與電壓平方成反比輸電線路的無功損耗版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-1電力系統(tǒng)的無功功率平衡CanbeLoadorPower!輸電線路的無功損耗串聯(lián)電抗無功損耗與電流平方成正比，傳輸功率恒定下與電壓平方成反比電容充電功率與電壓平方成正比。35kv以下架空線：消耗無功110kv以上架空線：傳輸功率大：消耗無功傳輸功率?。簾o功電源無功功率電源發(fā)電機Generator同步調相機Condenser并聯(lián)電容器ShuntCapacitor靜止無功補償器StaticVarCompensator,SVC靜止無功發(fā)生器StaticVarGenerator,SVG版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-1電力系統(tǒng)的無功功率平衡中樞點的定義電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐點電力系統(tǒng)中負荷點數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的負荷點這些點的電壓質量符合要求，其它各點的電壓質量也能基本滿足要求中樞點的選擇區(qū)域性水、火電廠的高壓母線樞紐變電所的二次母線有大量地方負荷的發(fā)電機電壓母線中樞點設置數(shù)量不少于全網(wǎng)220KV及以上電壓等級變電所總數(shù)的7％12－2電壓調整的基本概念

中樞點的電壓管理版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-2電壓調整的基本概念逆調壓：在大負荷時升高電壓(1.05UN)，小負荷時降低電壓(UN)。順調壓：大負荷時允許電壓稍低(>1.025UN)；小負荷時允許稍高(<1.075UN)。常調壓：保持為大約恒定的數(shù)值1.02~1.05UN。中樞點的調壓方式要求高，難以實現(xiàn)供電距離近，負荷變動不大版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用電壓調整的基本原理12-2電壓調整的基本概念版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用電壓調整的基本措施調節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓VG適當選擇變壓器的變比改變線路的參數(shù)改變無功功率的分布12-2電壓調整的基本概念12-3電壓調整的措施ReactivePowerBalanceofPowerSystems電壓調整的措施發(fā)電機調壓改變變壓器變比調壓利用無功功率補償調壓版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施發(fā)電機調壓發(fā)電機端電壓由勵磁調節(jié)器控制，可以根據(jù)運行情況調節(jié)勵磁電流來改變其機端電壓。端電壓Vg↑(↓)則無功出力Qg↑(↓)，因而其調壓能力受其無功功率極限限制。小型電力網(wǎng)調壓宜采用發(fā)電機節(jié)點逆調壓。大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機調壓僅是輔助性手段。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施改變變壓器變比調壓普通變壓器（無載調壓變壓器）有載調壓變壓器ULTCUnder-Load-Tap-ChangeTransformer版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施降壓變壓器分接頭的選擇變壓器變比:k=V1t/V2N版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施VoltageLoss高壓繞組分接頭電壓低壓繞組額定電壓普通的雙卷變的分接頭選擇版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施UnderMax.LoadsUnderMin.Loads高壓繞組分接頭電壓平均值根據(jù)V1t.av值可選擇一個與它最接近的分接頭。然后根據(jù)所選取的分接頭校驗最大負荷和最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否符合要求。升壓變壓器分接頭的選擇版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施降壓變升壓變V2為低壓側電壓；V1為高壓側電壓。

參數(shù)折算到高壓側利用無功功率補償調壓版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施補償前

補償后

線路串聯(lián)電容補償調壓版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用12-3電壓調整的措施補償前

補償后

12-4調壓措施的應用ApplicationofVoltageRegulationMeasure版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足在正常電壓水平下的無功功率要求。利用發(fā)電機調壓不需要增加費用。但是調壓時發(fā)電機的無功出力不應超過允許限值。當系統(tǒng)無功功率供應比較充裕時，各變電所的調壓問題可通過選擇變壓器的檔位來解決。調壓措施的合理應用12-4調壓措施的應用版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用續(xù)12-4調壓措施的應用系統(tǒng)無功不足時不宜采用調整變壓器分接頭的辦法來提高電壓！并聯(lián)電容器補償既可提高電壓，又可降低系統(tǒng)網(wǎng)損。串聯(lián)電容器補償較少使用。通常電力系統(tǒng)需要結合多種方式進行調壓。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用本章小結系統(tǒng)的運行電壓水平同無功平衡密切相關。無功就地平衡可以改善電壓質量和減少網(wǎng)損。電壓質量問題可以分地區(qū)解決。主要手段包括：發(fā)電機端電壓調節(jié)、變壓器檔位調節(jié)、并聯(lián)無功補償和串聯(lián)無功補償?shù)取ｋ妷汉蜔o功控制應以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、優(yōu)質和經(jīng)濟運行為目標。12-4調壓措施的應用第十三章電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調整

ActivePowerBalanceandFrequencyRegulation頻率調整的必要性電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率調整13-1頻率調整的必要性NecessityofFrequencyRegulation電力系統(tǒng)負荷變化分類第一種：幅度小，周期短（<10s）第二種：幅度較大，周期較長（10s~3min）第三種：變化緩慢的持續(xù)變動負荷版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-1頻率調整的必要性一次調整調速器二次調整調頻器調度安排13-2電力系統(tǒng)的頻率特性FrequencyCharacteristicsofPowerSystems有功功率和頻率1、基本概念電力系統(tǒng)的頻率由發(fā)電機的轉速決定，相聯(lián)系統(tǒng)只有一個頻率，是一個全局問題，與電壓不同。

負荷的靜態(tài)頻率特性（f≈fN

）版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性頻率調節(jié)效應KD為負荷的頻率調節(jié)效應系數(shù)，或簡稱負荷的頻率調節(jié)效應。頻率變化1%，負荷有功功率變化(1-3)%頻率偏離額定值不大時，可用直線近似表示調速器版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性轉速測量元件錯油門油動機調速器同步器負荷發(fā)電機的POUT原動機的轉速調速器汽門的開度原動機的PIN調速器的功頻靜態(tài)特性當調速器的調節(jié)過程結束，建立新的穩(wěn)態(tài)時，發(fā)電機的有功出力同頻率之間的關系版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性Definition機組的靜態(tài)調差系數(shù)δ=-(fN-f0)/PGN

δ*=(f0-

fN)/fN

δ=-Δf/ΔP（Hz/MW）調差率,表明某臺機組負荷改變時相應的轉速（頻率）偏移。發(fā)電機組功頻靜特性系數(shù)（單位調節(jié)功率）頻率發(fā)生單位變化時，發(fā)電機組輸出功率的變化量版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性DefinitionKG=1/δ=-ΔPG/Δf

（MW/Hz）KG*=1/δ*=KG

fN/PGN

發(fā)電機組的調差系數(shù)或相應的單位調節(jié)功率是可以整定的。電力系統(tǒng)的P－f靜態(tài)特性版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性f

P

0

PD(f)

AP1f1ΔPD0P'D(f)

PG(f)

Bf2P2Δf

ΔPG

ΔPD

負荷功率的實際增量ΔPD0+ΔPD=ΔPG

ΔPD0=ΔPG-ΔPD=-(KG+KD)Δf=-KΔf

系統(tǒng)的功頻靜特性系數(shù)一方面，負荷增加，頻率下降，發(fā)電機按有差調節(jié)特性增加輸出，另一方面，負荷去用的功率也因f下降而減小。系統(tǒng)的功頻靜特性系數(shù)K=KG+KD=-ΔPD0/Δf

K*=

krKG*+KD*=-ΔPD0*/Δf*kr=PGN/PDN表示在計及發(fā)電機組和負荷的調節(jié)效應時，引起頻率單位變化的負荷變化量。K↑，負荷增減引起的頻率變化↓，頻率也就越穩(wěn)定。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性13-3電力系統(tǒng)的頻率調整FrequencyRegulationofPowerSystems版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用等值機13-3電力系統(tǒng)的頻率調整在計算KG或δ時，如第j臺機組已滿載運行，當負荷增加時應取KGj＝0或δj=∞

。等值調差系數(shù)等值單位調節(jié)功率例13-2版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-3電力系統(tǒng)的頻率調整已知：50%機組容量已完全利用；25%是火電廠，有10%備用容量，KG*=16.6；25%是水電廠，有20%備用容量，KG*=25；系統(tǒng)負荷KD*=1.5。求系統(tǒng)單位調節(jié)功率K*；求負荷功率增加5%時的穩(wěn)態(tài)頻率；求頻率允許降低0.2Hz時系統(tǒng)能夠承受的負荷增量。例13-2解版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-3電力系統(tǒng)的頻率調整設額定總發(fā)電容量PGN*=1，計算KG*和PD*。計算備用系數(shù)kr=PGN/PDN后可得K*=

krKG*+KD*。計算負荷功率增加5%時的穩(wěn)態(tài)頻率：f=(1+Δf*)fN

=(1-ΔP*/K*)fN計算頻率允許降低0.2Hz時系統(tǒng)能夠承受的負荷增量:ΔP*=-K*Δf*同步器——二次調頻版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性調速器同步器頻率的二次調整過程版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性f

P

0

PD(f)

AP1f1ΔPD0P'D(f)

PG(f)

Bf2Δf

ΔPG

-KDΔf負荷功率的初始增量ΔPD0=ΔPG-KGΔf-KDΔf

ΔPD0-ΔPG=-(KG+KD)Δf=-KΔf

系統(tǒng)的單位調節(jié)功率P'G(f)

B'f'2-KGΔf版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用Conclusion13-3電力系統(tǒng)的頻率調整二次調頻并不能改變系統(tǒng)的單位調節(jié)功率，但能減小系統(tǒng)頻率的偏移。二次調頻可以實現(xiàn)無差調節(jié)，一次調頻肯定是有差調節(jié)。二次調頻實現(xiàn)頻率無差調節(jié)的前提是系統(tǒng)具有充足的備用容量。系統(tǒng)調頻版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-2電力系統(tǒng)的頻率特性負荷變化時通常首先由主調頻電廠進行二次調頻力圖恢復系統(tǒng)頻率。若仍有功率缺額則由配置了調速器的機組進行一次調頻?；ヂ?lián)系統(tǒng)的頻率調整AB兩系統(tǒng)都進行二次調整，若兩系統(tǒng)的功率缺額同其單位調節(jié)功率成比例，則聯(lián)絡線上的功率增量為零。若B不進行調整版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用電廠按調頻能力分類13-3電力系統(tǒng)的頻率調整主調頻廠：負責全系統(tǒng)的頻率調整。輔助調頻廠：在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏移范圍時才參與頻率調整。非調頻廠：按預先給定的負荷曲線發(fā)電。版權所有者：張勇軍未經(jīng)書面允許，他人不得使用13-3電力系統(tǒng)的頻率調整在額定參數(shù)（電壓與頻率）附近運行時，電壓變化對有功平衡的影響和頻率變化對無功平衡的影響都是次要的。調頻涉及整個系統(tǒng)；而無功功率平衡和電壓調整則有可能按地區(qū)解決。當線路有功潮流不超出允許范圍時，有功電源的任意分布不會妨礙頻率的調整；而無功平衡和調壓則有賴于無功電源的合理分布。Notes13.5電力系統(tǒng)有功功率平衡及負荷的合理分配為滿足預計外的負荷需求和負荷變化，需要以下幾種備用：負荷備用：為滿足負