電力系統(tǒng)分析.ppt

1、1,電力系統(tǒng)分析,2,第一章 電力系統(tǒng)的基本概念,一基本概念 二電力系統(tǒng)的結(jié)線方式 三電壓等級(jí)及適用范圍 四電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式,3,一基本概念,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。 總裝機(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)。,4,一基本概念,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

2、率負(fù)荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。,5,一基本概念,額定頻率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國(guó)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。,6,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。,7,二電力系統(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(jiǎn)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、

3、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,8,三電壓等級(jí)及適用范圍,9,三電壓等級(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%。,10,三電壓等級(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

4、二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。,11,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%。,12,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)

5、，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%。,13,四電力系統(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),14,四電力系統(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）,15,第二章 電力

6、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,16,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,17,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(jiǎn)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

7、雷線：一般用鋼線,18,1. 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：LGJ400/50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。,19,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

8、 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。,20,2. 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?？筛鶕?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(zhǎng)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,21,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(zhǎng)度的電阻： 其中： 鋁的電阻率為31.5 銅的電阻

9、率為18.8 考慮溫度的影響則：,22,2.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：,23,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,24,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(chǎng)分布，等效地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗。 可以證明：,25,4. 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(cè)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。,26,電力線路的導(dǎo)納,三相架空線路的電納

10、 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,27,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(chǎng)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(chǎng)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。,28,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(chǎng)強(qiáng)度 2.電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度,29,3. ，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),30,6. 對(duì)于分裂導(dǎo)線在第一步時(shí)做些改變 實(shí)際上，

11、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=0,31,四.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(zhǎng)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(jiǎn)單地集中起來的電路表示。,32,2）長(zhǎng)線路的等值電路 長(zhǎng)線路：長(zhǎng)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：,33,簡(jiǎn)化型,34,兩個(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)

12、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。,35,二負(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。,36,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,37,一.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：,38,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：,39,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

13、解：,40,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：,41,二.三繞組變壓器的參數(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,42,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,43,對(duì)于100/50

14、/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。,44,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：,45,2. 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,46,三.自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型,就端點(diǎn)條件而言

15、，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。,47,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。 基準(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)。,48,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

16、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,49,2. 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

17、。,50,3. 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)：,51,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。,52,一些常用概念,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*= UIIN UI

18、/UII UIN,53,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,54,第三章 簡(jiǎn)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(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布和控制,55,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,56,第一節(jié) 電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析

19、,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）,57,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,58,始端功率 電力線路電壓的計(jì)算 同樣的問題 其幅值為：,59,相角為： 簡(jiǎn)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。,60,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

20、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：,61,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：,62,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：,63,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

21、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：,64,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,65,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。,66,二. 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,67,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

22、率與線路導(dǎo)納支路的 無功功率符號(hào)相反,68,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,69,進(jìn)一步簡(jiǎn)化： 要注意單位間的換算。,70,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,71,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

23、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(jiǎn)化。,72,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。,7

24、3,第三節(jié) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算,介紹的是最簡(jiǎn)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(jiǎn)化為只有線路阻抗的簡(jiǎn)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)。,74,第二步：用簡(jiǎn)化的回路電流法解該簡(jiǎn)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：,75,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,76,由此，擴(kuò)展到相應(yīng)的多

25、節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算當(dāng)中：,77,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。,78,2.兩端供電網(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)。,79,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、

26、4的電壓差為： 用簡(jiǎn)化的回路電流法解簡(jiǎn)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：,80,流經(jīng)阻抗Z12功率為： 流經(jīng)阻抗Z43功率為：,81,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。,82,第四節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用,有三種簡(jiǎn)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。,83

27、,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(jiǎn)化潮流的計(jì)算 潮流計(jì)算中稀疏技術(shù)的應(yīng)用,84,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。,85,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

28、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(jiǎn)單,86,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 對(duì)計(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

29、，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。,87,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,88,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。,89,第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡,電力系統(tǒng)

30、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。,90,一.負(fù)荷預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)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(cè)，按照調(diào)度計(jì)劃的周期，可分為日負(fù)荷預(yù)測(cè)，周負(fù)荷預(yù)測(cè)和年負(fù)荷預(yù)測(cè)。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

31、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(zhǎng)，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(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。,91,負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益，提高預(yù)測(cè)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(cè)分類： 安全監(jiān)視過程中的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)； 日調(diào)度計(jì)劃； 周負(fù)荷預(yù)測(cè)； 年負(fù)荷預(yù)測(cè)； 規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)需要用120年的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。,92,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：

32、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)。,93,二.一些名詞性解釋,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(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。,94,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

33、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,95,二.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

34、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。,96,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。,97,2. 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?對(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)

35、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,98,2. 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 ：?jiǎn)挝粫r(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 ：?jiǎn)挝粫r(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)。,99,2. 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：,100

36、,2. 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。,101,3. 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。,102,3. 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）,103,3. 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

37、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。,104,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。,105,頻率不穩(wěn)定給運(yùn)行中的電氣設(shè)備

38、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,106,二. 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。 P112,107,三. 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。,108,1. 概念介紹,發(fā)電機(jī)是調(diào)差系數(shù)：?jiǎn)挝徽{(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 =35

39、或 =33.320 水輪發(fā)電機(jī)組 =24或 =5025,109,1. 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：,110,2. 頻率的一次調(diào)整,簡(jiǎn)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。,111,2. 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)

40、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。,112,四. 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(zhǎng)（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：,113,四. 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

41、： 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 。,114,四. 頻率的二次調(diào)整,頻率調(diào)整圖,115,五. 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。,116,六. 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）

42、時(shí)，可能伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化 ，則有,117,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：,118,七. 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。,119,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-

43、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,120,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.,121,二.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.,122,中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式,123,逆

44、調(diào)壓適用于供電線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大的場(chǎng)合 順調(diào)壓適用于供電線路較短，負(fù)荷變動(dòng)較小的場(chǎng)合三電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施 均為變比.,124,調(diào)整Vb，可采用如下措施：改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG.改變變壓器變比.增設(shè)無功補(bǔ)償裝置，以減少網(wǎng)絡(luò)中無功的傳輸.,125,改變線路參數(shù)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(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用但只適用于供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷波動(dòng)不大的場(chǎng)合因?yàn)镮f不可能無限增加；VG受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制；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（）VGN.,126,例如 VGN=10.5kv 則調(diào)節(jié)范圍為（.025)kv改變變壓器變比調(diào)壓在雙繞組變壓器的高壓側(cè)以

45、及三繞組變壓器的高、中壓側(cè)裝有分接頭容量為KVA及以下變壓器有三個(gè)分接頭：VN5%,即. VN 、VN 、.VN容量為 KVA及以上變壓器有五個(gè)分接頭：VN.%,即. VN 、 .VN 、 VN 、. VN 、.VN,127,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)荷改變分接頭降壓變分接頭的選擇例某降壓變電所有一變比k.的變器歸算到高壓側(cè)的阻抗為.j0 ，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kv,最小負(fù)荷時(shí)為kv.低壓側(cè)母線允許電壓變化范圍為kv.試選擇分接頭,128,

46、(選變壓器分接頭時(shí)，不計(jì)變壓器的功率損耗）V1max=113kvV2max=10kvV1min=115kvV2min=11kv解：高壓側(cè)提供的電壓V2max=V1max-Vtmax = V1max-(PmaxRT+QmaxXT)/V1max,129,=113-(282.44+1440)/113 =107.44kv V2min=V1min-Vtmin = V1min-(PminRT+QminXT)/ V1min =115-(10 2.44+6 40)/115 =112.7kv2選擇分接頭 Vtmax= V2max/ V2maxV2N =107.44/10 11 =118.2kv Vtmin= V

47、2min/ V2min V2N =112.7/11 11 =112.7kv,130,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115.5 kv,即1105%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= V2maxk=107.44 11/115.5 =10.23kv10kv V2min= V2mink=112.7 11/115.5 =10.73kv11kv,131,即低壓側(cè)母線的電壓變化在1011kv范圍內(nèi). 所選擇的分接頭能滿足調(diào)壓要求.升壓變分接頭的選擇 選擇

48、方法與降壓變基本相同. 高 1 2 低 降壓變壓器 V2max =V1max-Vtmax,132,低 2 1 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),133,V1 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 =V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c 設(shè)V1在裝補(bǔ)償設(shè)備前后不變 則 V2+(PR+QX)/ V2

49、= V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c = V2c+(PR+QX)/ V2-QcX/ V2 c V2 V2c-QcX/ V2 c,134,Qc= 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)/X1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。,135,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. 按最大負(fù)荷得調(diào)壓要求確定Qc.,136,兩式相除，消去

50、QcN,求出k,并選出實(shí)際 變比k,再代入或，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。 V1 V2 解：1求高壓側(cè)提供的電壓,137,2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,138,3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,139,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

51、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.,140,未裝串聯(lián)電容時(shí)， 裝串聯(lián)電容后，,141,此措施在功率因數(shù)較低的場(chǎng)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.,142,3 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1035kv配電線路,143,第七章電力系統(tǒng)對(duì)稱故障分析,7-1概述

52、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,144,二短路類型,三相短路最嚴(yán)重，但發(fā)生的幾率小510% 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,145,三短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè),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),146,簡(jiǎn)化假設(shè),(1)負(fù)荷只以恒定的電抗表示或略去不計(jì),147,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)

53、數(shù)運(yùn)算）。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。,148,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， 準(zhǔn)確算法時(shí)取基本級(jí)的額定,149,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）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(guó)標(biāo)值：,150,UN：6，10，35，110，220，330，500；UAV：

54、3.15，6.3，10.5，37，115，230，345，525。（用于短路分析）,151,三、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 先將設(shè)備標(biāo)幺值還原為有名值 再將之變換為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值,152,X（N）*=X（）/ZD（N） = X（）/（UN2/ SN ）所以 X（）= X（N）*（ UN2/SN） X（D）*= X（）/ZD（D） = X（）/（UD2/ SD ）,153,= X（）（ SD /UD2 ） = X（N）* （ UN2/SN）

55、（ SD /UD2 ）2.短路計(jì)算中各元件的具體算法（注 意到：UAN=UAV，UTN=UAV）,154,（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（ ）= （UK % /100） （UN2/ SN ）（式中SN 為MVA，P65 3-18式SN 為KVA ）,155,XT（ N ）*= （UK % /100） （UN2/ SN ）/ （UN2/ SN ） = UK % /100 XT（ D ）*= XT（ N ）* （UTN2/ STN ） （ SD / UD2 ） = （UK

56、% /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)?ZD（N ）= UN2/ SN= UN/ （ 3 IN）,156,所以， XK %= （XR（）/ ZD（N） 100 XR（N）*= XR%/100 XR（D）*=（ XR%/100 ） （UN/ 3 IN） （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)）,157,7-2 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。,158,R L R L UMSIN(wt+) L (d I a/d t)+R I a= UMSIN(wt+) 解得 ： I a= IPMSIN (wt+-)+IMSIN (-0)- IPMSIN (-)e-t/Ta IPM=UM/（R2+（w l)2) IPM=UM/（(R+R)2+（w l+ w l)2),159,-