电力系统正常运行方式的调整和控制培训课件

1、第五章第五章 电力系统正常运行方式电力系统正常运行方式的调整和控制的调整和控制1第五章第五章 电力系统正常运行方式的调整电力系统正常运行方式的调整和控制和控制1.有功功率的最优分布有功功率的最优分布2.频率调整频率调整3.无功功率与电压的调整无功功率与电压的调整2概述概述n电力系统电力系统是现代社会中最重是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。要、最庞杂的工程系统之一。如何保证正常、稳态运行时如何保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题，的电能质量和经济性问题，是我们考虑的重点问题之一。是我们考虑的重点问题之一。n衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标包括：包括：频率质量、电压质量和波形频率

2、质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。压偏移和波形畸变率表示。n衡量运行经济性的主要指标衡量运行经济性的主要指标为：比耗量和线损率为：比耗量和线损率n有功功率的最优分布有功功率的最优分布包括：包括：有功功率负荷预计、有功功有功功率负荷预计、有功功率电源的最优组合、有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在运行机组间的最优率负荷在运行机组间的最优分配等。分配等。3P1（幅度小，周期短，一次调频）幅度小，周期短，一次调频）P2（幅度较大，周期较长，冲击性幅度较大，周期较长，冲击性负荷，二次调频）负荷，二次调频）P3（幅度最大，周期最长，由生活、幅度

3、最大，周期最长，由生活、气象等引起，三次调频）气象等引起，三次调频）Pt一一. .负荷的有功功率及其频率特性负荷的有功功率及其频率特性第一节第一节 电力系统中有功功率和频率的调整和控制电力系统中有功功率和频率的调整和控制1、日负荷曲线、日负荷曲线4不同的周期的负荷有不同的变不同的周期的负荷有不同的变化规律：化规律：1.第一种变动幅度很小，周期又第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的很短，这种负荷变动有很大的偶然性；偶然性；2.第二种变动幅度较大，周期也第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主要有：较长，属于这种负荷的主要有：电炉、压延机械、电气机车等电炉、压延机械、电气机

4、车等带有冲击性的负荷变动；带有冲击性的负荷变动；3.第三种变动基本上可以预计，第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期也最长，其变动幅度最大，周期也最长，是由于生产、生活、气象等变是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。化引起的负荷变动。n根据负荷变化，电力系统的有根据负荷变化，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可功功率和频率调整大体上也可分为：分为：1.一次调频：由发电机调速器进一次调频：由发电机调速器进行；行；2.二次调频：由发电机调频器进二次调频：由发电机调频器进行；行；3.三次调频：优化准则，即由调三次调频：优化准则，即由调度部门根据负荷曲线进行最优度部门根据负荷曲线进行最

5、优分配，责成各发电厂按事先给分配，责成各发电厂按事先给定的负荷发电。除平衡节点定的负荷发电。除平衡节点（调频）外均属此类。（有功（调频）外均属此类。（有功功率日负荷曲线）功率日负荷曲线）n前两种是事后的，第三种是事前两种是事后的，第三种是事前的。前的。 5n一次调频是所有一次调频是所有运行运行中的发电机组都中的发电机组都可参加的，取决于发电机组是否已经可参加的，取决于发电机组是否已经满负荷发电。这类满负荷发电。这类 发电厂称为负荷监发电厂称为负荷监视厂。视厂。n二次调频是由平衡节点来承担。二次调频是由平衡节点来承担。n三次调频即是经济调度的内容三次调频即是经济调度的内容n电力系统经济调度电力系

6、统经济调度：是电力系统：是电力系统运行的重要内容之一，其主要任运行的重要内容之一，其主要任务是在保证电能质量和供电安全务是在保证电能质量和供电安全性的前提下，使系统的运行成本性的前提下，使系统的运行成本降至最低。降至最低。系统经济调度主要通系统经济调度主要通过制定优化的系统运行计划来实过制定优化的系统运行计划来实现。短期运行计划就是指日或周现。短期运行计划就是指日或周的系统发电计划，其直接服务于的系统发电计划，其直接服务于系统的优化运行。系统的优化运行。系统的短期运系统的短期运行计划问题是一个十分复杂的系行计划问题是一个十分复杂的系统优化问题，但由于其所带来的统优化问题，但由于其所带来的显著经

7、济效益，人们一直在积极显著经济效益，人们一直在积极研究，提出了各种方法来解决这研究，提出了各种方法来解决这个问题。个问题。62 2、负荷的频率特性、负荷的频率特性230123LLNNNNfffPPaaaafff如果分别取如果分别取PLN和和fN作为作为PL和和f的基准的基准值值23*01*2*3*LPaa fa fa fLLPKf fNPLNPLff*LLPKf 二二. 频率调整的必要性和有功功率频率调整的必要性和有功功率平衡平衡频率是电力系统运行的一个重要频率是电力系统运行的一个重要的质量指标，直接影响着负荷的的质量指标，直接影响着负荷的正常运行。负荷要求频率的偏差正常运行。负荷要求频率的偏

8、差一般应控制在（一般应控制在（0.2 0. 5）Hz的范围内。的范围内。一般而言，系统综合负荷的有功一般而言，系统综合负荷的有功功率与频率大致呈一次方关系。功率与频率大致呈一次方关系。要维持频率在正常的范围内，其要维持频率在正常的范围内，其必要的条件是系统必须具有充裕必要的条件是系统必须具有充裕的可调有功电源。的可调有功电源。1、频率调整的必要性、频率调整的必要性 * /LLLNLLNLNLNPKMw HzfP fKK fPPf 负荷的单位调节功率负荷的单位调节功率：综合负荷的：综合负荷的静态频率特性的斜率。静态频率特性的斜率。5 . 1* LK一般而言：一般而言：7频率不稳定给运行中的电气设

9、频率不稳定给运行中的电气设备带来的危害：备带来的危害：1.对对用户的影响用户的影响v产品质量降低产品质量降低v生产率降低生产率降低 2.对发电厂的影响对发电厂的影响v 汽轮机叶片谐振（低频）汽轮机叶片谐振（低频）v辅机功能下降（通风量，辅机功能下降（通风量，磁通密度等）磁通密度等）3. 对系统的影响对系统的影响v互联电力系统解列互联电力系统解列v发电机解列发电机解列2、有功功率平衡和备用容量、有功功率平衡和备用容量n有功功率电源有功功率电源：可投入发电设：可投入发电设备的可发功率之和，不应小于备的可发功率之和，不应小于包括网损和厂用电在内的系统包括网损和厂用电在内的系统（总）发电负荷。（总）发

10、电负荷。n系统的备用容量系统的备用容量：系统电源容：系统电源容量大于发电负荷的部分。可分量大于发电负荷的部分。可分为热备用和冷备用或负荷备用、为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经事故备用、检修备用和国民经济备用等。济备用等。用户申报计划调整（经验型）用户申报计划调整（经验型）发电厂负荷曲线总负荷网损厂用电发电厂负荷曲线总负荷网损厂用电水电水电0.11Pmax火电：火电：58核电：核电：45可变可变 不可变不可变8负荷预测的精度直接影响经济调度负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提高预测的精度就可以降低的效益，提高预测的精度就可以降低备用容量，减少临时出力调整和避免备用容量，

11、减少临时出力调整和避免计划外开停机组，以利于电网运行的计划外开停机组，以利于电网运行的经济性和安全性。经济性和安全性。负荷预测分类：负荷预测分类：n安全监视过程中的超短期负荷安全监视过程中的超短期负荷预测；预测；n日调度计划日负荷预测；日调度计划日负荷预测；n周负荷预测；周负荷预测；4.年负荷预测；年负荷预测；5.规划电源和网络发展时需要用规划电源和网络发展时需要用120年的负荷预测值。年的负荷预测值。n负荷备用：负荷备用：调整负荷波动或超计调整负荷波动或超计划负荷增加，划负荷增加，25Pmaxn事故备用：事故备用：发电设备发生偶然事发电设备发生偶然事故时，使电力用户不受严重影响，故时，使电力

12、用户不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用，维持系统正常供电所需的备用，510Pmaxn检修备用：检修备用：使系统中发电设备能使系统中发电设备能定期检修而设置，（视需要）；定期检修而设置，（视需要）；n国民经济备用：国民经济备用：着眼未来着眼未来注意：只有在备用容量充足的情况下，注意：只有在备用容量充足的情况下，才谈得上经济分配才谈得上经济分配 电力系统经济调度的第一个问题就电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户的需求，即进行电力负荷预是研究用户的需求，即进行电力负荷预测，按照调度计划的周期，可分为测，按照调度计划的周期，可分为日负日负荷预测，周负荷预测和年负荷预测荷预测，周负荷预测和年负

13、荷预测。9三三. 发电机组调速系发电机组调速系统和频率的一次调整统和频率的一次调整 关键在于利用杠杆的作关键在于利用杠杆的作用调整汽轮机或水轮机的用调整汽轮机或水轮机的导向叶片，使其开度增大，导向叶片，使其开度增大，增加进汽量或进水量。增加进汽量或进水量。 P1111. 发电机组的自动调速系统发电机组的自动调速系统2. 发电机组有功功发电机组有功功率静态频率特性率静态频率特性fPOPsetfNPG)(ffKPPNGsetG103. 频率的一次调整频率的一次调整1.概念介绍概念介绍1)发电机的单位调节功率发电机的单位调节功率：发电：发电机组原动机或电源频率特性的机组原动机或电源频率特性的斜率。斜

14、率。 * /GGGNGGNGNGNPKMw HzfP fKK fPPf 标志着随频率的升降发电机组发出功标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。率减少或增加的多寡。2)发电机的调差系数（机组由空载到发电机的调差系数（机组由空载到满载时，转速变化与输出功率变化满载时，转速变化与输出功率变化的之比）的之比）：单位调节功率的倒数。单位调节功率的倒数。000 0%100100NNGGNGNGNNNGNNfffffPPPfPfffPf 3)发电机的发电机的单位调节功率单位调节功率与与调差调差系数系数的关系：的关系：*1100%1100%GGNGNGGNNKPPKKff 一般来说发电机的单位调

15、节功一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的：率是可以整定的：汽轮发电机组汽轮发电机组 =35或或 =33.320水轮发电机组水轮发电机组 =24或或 =5025% % *GK*GK112.频率的一次调整频率的一次调整1.简述：由于负荷突增，发电机组简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而使机组减速，功率不能及时变动而使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组系统频率下降，同时，发电机组功率由于调速器的一次调整作用功率由于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调而增大，负荷功率因其本身的调节效应而减少，经过一个衰减的节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。振荡过程，达到

16、新的平衡。fPOP0PLf0PGPLPL0AP0Bf0O B A fKfKKfKfKBAOBAOPfKBABAfKOBOBPBAOBOASLGLGLLGL 002.数学表达式：数学表达式： SLGLLGLKKKfPfKKP /00KS：称为系统的单位调节功率，单称为系统的单位调节功率，单位位Mw/Hz。表示原动机调速器和负表示原动机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统荷本身的调节效应共同作用下系统频率下降或上升的多少。频率下降或上升的多少。LNNSNLNSSPfKfPKK 123)注意：注意：取功率的增大或频率的上升为正；取功率的增大或频率的上升为正；为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用

17、过大的为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；单位调节功率；对于满载机组，不再参加调整。对于满载机组，不再参加调整。 对于系统有若干台机参加一次调频：对于系统有若干台机参加一次调频： 具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系数即下降特性自然分配。系数即下降特性自然分配。 LGSKKK13例题14四四. 频率的二次调整频率的二次调整1.当当负荷变动幅度较大负荷变动幅度较大（0.5%1.5%），周期），周期较长（几分钟），仅靠较长（几分钟），仅靠一次调频作用不能使频一次调频作用不能使频率的变化保持在允许范率的变化保持在允许范围内，这时

18、需要籍调速围内，这时需要籍调速系统中的调频器动作，系统中的调频器动作，以使发电机组的功频特以使发电机组的功频特性平行移动，从而改变性平行移动，从而改变发电机的有功功率以保发电机的有功功率以保持系统频率不变或在允持系统频率不变或在允许范围内。许范围内。2.频率调整图频率调整图153.数学表达式数学表达式 SLGGLLGGLKKKfPPfKKPP 0000SLGGsLKKKfPP 0000GLPP 0 f如果如果 ，即发电机组如数增发了负荷功率的原始，即发电机组如数增发了负荷功率的原始增量，则增量，则 ，即所谓的，即所谓的无差调节无差调节。 对于对于N台机，且由第台机，且由第s台机组担负二次调整的

19、任务，则：台机组担负二次调整的任务，则：164.当当系统负荷增加时，由以下三方面提供：系统负荷增加时，由以下三方面提供：n二次调频的发电机组增发的功率二次调频的发电机组增发的功率 ；n发电机组执行一次调频，按有差特性的调差系数分发电机组执行一次调频，按有差特性的调差系数分配而增发的功率配而增发的功率 ；n由系统的负荷频率调节效应所减少的负荷功率由系统的负荷频率调节效应所减少的负荷功率 。GP fKG fKL 17五五. 调频厂的选择调频厂的选择 调频厂须满足的条件：调频厂须满足的条件：n调整的容量应足够大；调整的容量应足够大；n调整的速度应足够快；调整的速度应足够快；n调整范围内的经济性能应该

20、好；调整范围内的经济性能应该好；n注意系统内及互联系统的协调问题。注意系统内及互联系统的协调问题。通过分析各种电厂的特点，调频厂的选择原则为：通过分析各种电厂的特点，调频厂的选择原则为：n系统中有水电厂时，选择水电厂做调频厂；系统中有水电厂时，选择水电厂做调频厂；n当水电厂不能做调频厂时，选择中温中压火电厂做调当水电厂不能做调频厂时，选择中温中压火电厂做调频厂频厂。18六六. 互联系统频率的调整互联系统频率的调整 由几个地区系统互联为一个大系统的情况，对某一个由几个地区系统互联为一个大系统的情况，对某一个地区系统而言，负荷变化（增加）地区系统而言，负荷变化（增加） 时，可能伴随着与时，可能伴随

21、着与其他系统交换功率的变化其他系统交换功率的变化 ，则有，则有P tP fKfKKPPPSDGGt 19 若若设设A、B两系统互联，两系统负荷变化（增加）两系统互联，两系统负荷变化（增加）分别为分别为 ，引起互联系统的频率变化（降，引起互联系统的频率变化（降低）低） ，及联络线交换功率的变化，及联络线交换功率的变化 ，如下图：，如下图： A B tP DBDAPP ,f tP fKPPPfKPPPBGBtDBAGAtDA BAABBABAGADABGBDBAtBABABABAGBDBGADAKKPKPKKKPPKPPKPKKPPKKPPPPf 系统系统A：系统系统B：DBDAPP ,在负荷增加

22、在负荷增加 的影响下，两系统的频率和交换功的影响下，两系统的频率和交换功率的变化量为：率的变化量为：20七七. 频率的二次、三次调整和自动发电控制频率的二次、三次调整和自动发电控制 1.自动发电控制的一般要求自动发电控制的一般要求（1）负荷频率控制（）负荷频率控制（Load Frequency Control，LFC）（2）经济调度控制（）经济调度控制（Economic Dispatching Control，EDC，或经济调度，或经济调度ED） (3)频率的累积误差和联络线交换能量控制频率的累积误差和联络线交换能量控制21广义的自动调频，其功能有：广义的自动调频，其功能有：n恒定频率控制：保

23、持系统频率等于或十分接近恒定频率控制：保持系统频率等于或十分接近额定值，取额定值，取i0，Ki1；n恒定净交换功率控制：保持系统内各区域或联恒定净交换功率控制：保持系统内各区域或联合系统内各子系统间的交换功率为给定值；取合系统内各子系统间的交换功率为给定值；取i1，Ki0；n联络线功率与频率偏差控制，取联络线功率与频率偏差控制，取i1； 区域区域j 区域区域i 区域区域m 区域区域nTijPLiP2.区域控制误差（区域控制误差（Area Control Error，ACE）fKPACEiTiiiTspiijTijTiPPP223.自动发电控制的实现（自动发电控制的实现（AGC）完整的分配原则包

24、括两部分：完整的分配原则包括两部分：一部分按照参与自动发电控制的各个机组的备用一部分按照参与自动发电控制的各个机组的备用容量大小或功率调整速率来进行分配；容量大小或功率调整速率来进行分配；另一部分是按照经济原则进行分配，针对负荷的变化另一部分是按照经济原则进行分配，针对负荷的变化和预测误差做经济功率调整。和预测误差做经济功率调整。ijGijMijGijMijijPPPPr备用容量大小备用容量大小功率调整速率功率调整速率ijijijijssr区域区域i中各个机组中各个机组ji的分配系数取为的分配系数取为rij23区域区域i中各个机组中各个机组ji的经济分配功率为的经济分配功率为Peij将在将在第

25、三节中介绍。第三节中介绍。区域区域i中各个机组中各个机组ji的具体功率给定值的具体功率给定值Psij将按下将按下式计算式计算iijijeijijGijeijsijACErPPeijPP1式中，ijeij根据机组功率给定值，如何满足负荷频率控制和根据机组功率给定值，如何满足负荷频率控制和经济调度控制要求？经济调度控制要求？24基本要求：了解无功功率平衡与电压的关系，掌握电压调整基本要求：了解无功功率平衡与电压的关系，掌握电压调整原理、方法及措施。原理、方法及措施。前面讲过，有功功率电源是各类发电厂中的发电机，而无功前面讲过，有功功率电源是各类发电厂中的发电机，而无功电源除发电机外。电源除发电机外

26、。还有还有电容器电容器调相机调相机静止补偿器静止补偿器分散在各变电所且不消耗一次能源，但系分散在各变电所且不消耗一次能源，但系统中无功损耗统中无功损耗有功损耗有功损耗调频调频调整原动机功率调整原动机功率调压调压有多种手段有多种手段25n 电力系统中的电力系统中的有功功率电源有功功率电源是集中在各类发电厂中的是集中在各类发电厂中的发电机发电机；无功功率电源无功功率电源除除发电机发电机外，还有外，还有电容器、调相机和静止补偿器电容器、调相机和静止补偿器等，分散在各变电所。供应有功功率和电能等，分散在各变电所。供应有功功率和电能；必须消耗能源，必须消耗能源，但无功功率电源一旦设置后，就可随时使用而不

27、再有其它经常但无功功率电源一旦设置后，就可随时使用而不再有其它经常性耗费。系统中无功功率损耗远大于有功功率损耗。性耗费。系统中无功功率损耗远大于有功功率损耗。n正常稳态运行时，全系统频率相同，电压水平则全系统各点不正常稳态运行时，全系统频率相同，电压水平则全系统各点不同；同；n 频率调整集中在发电厂，频率调整集中在发电厂，调频手段只有调整原动机功率一种调频手段只有调整原动机功率一种。而且而且电压调整可分散进行，调压手段也多种多样电压调整可分散进行，调压手段也多种多样。凡此种种，。凡此种种，使电力系统的无功功率和电压调整与有功功率和频率调整有很使电力系统的无功功率和电压调整与有功功率和频率调整有

28、很大不同。大不同。n 本节主要阐述电力系统中本节主要阐述电力系统中电力系统的电压调整电力系统的电压调整。26一、无功功率负荷和负荷的静态电压特性一、无功功率负荷和负荷的静态电压特性1无功功率负荷无功功率负荷n 各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。因此，无论工业或农业习户都以滞后功数都要消耗无功功率。因此，无论工业或农业习户都以滞后功率因数运行，其值约为率因数运行，其值约为0.60.9，负荷取用的无功约

29、为其有功的，负荷取用的无功约为其有功的0.51.3 。其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场。其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。合。n 无功功率负荷曲线的变化规律虽大体与有功功率相似，也并无功功率负荷曲线的变化规律虽大体与有功功率相似，也并非完全亦步亦趋。非完全亦步亦趋。 n 但无论是电力系统的运行或设计部门，一般都不编制无功功但无论是电力系统的运行或设计部门，一般都不编制无功功率负荷曲线而只编制无功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。而率负荷曲线而只编制无功功率平衡表或各枢纽点电压曲线。而且，这些表格或曲线也只是隔一段时间制作一欠。对无功功率且，这些表格或曲线也只是隔一段时

30、间制作一欠。对无功功率管理之所以与对有功功率不同，原因仍在于无功功率与有功功管理之所以与对有功功率不同，原因仍在于无功功率与有功功率本身性质的不同。率本身性质的不同。 272变压器中的无功功率损耗变压器中的无功功率损耗变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流电流I I0 0的百分值，约为的百分值，约为1 2；绕组漏抗中损耗。在变；绕组漏抗中损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压压器满载时，基本上等于短路电压Uk的百分值，约

31、为的百分值，约为10。 但对多电压级网络。变压器中的无功功率损耗就相当可观。但对多电压级网络。变压器中的无功功率损耗就相当可观。以一个五级变压的网络为例：以一个五级变压的网络为例：RTjXTU1N.-jBTGT%)10%(100%100%2 kNkNkZTUSUSSUQ%)2%1%(100%000 ISIQN28 由此可见，系统中变压器的无功功率损耗占相当大由此可见，系统中变压器的无功功率损耗占相当大比例，较有功功率损耗大得多。比例，较有功功率损耗大得多。29 3电力线路上的无功功率损耗电力线路上的无功功率损耗n 电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即并联电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即

32、并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的这种损耗与负荷电流的平方呈容性。串联电抗中的这种损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。成正比，呈感性。RjXU1.2Bj2ylQ U2.2Bj2ylQ XIQZ2 22212UUBQyl 222122UUBXIQl 30因此，线路作为电力系统的一个元件究竟消耗容性因此，线路作为电力系统的一个元件究竟消耗容性或感性无功功率就不能肯定。或感性无功功率就不能肯定。4负荷的静态电压特性负荷的静态电压特性

33、311发电机发电机n 同步发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率同步发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率电源电源。功率因素一般为。功率因素一般为0.850.9 ，额定无功约为其有功，额定无功约为其有功的的0.50.6 2电容器和调相机电容器和调相机 并联电容器只能向系统供应感性无功功率。它所供应的感并联电容器只能向系统供应感性无功功率。它所供应的感性无功功率与其端电压约平方成正比。性无功功率与其端电压约平方成正比。CQCU2CUQC 32调相机实质上是只能发无功功率的发电机。它在过激运行调相机实质上是只能发无功功率的发电机。它在过激运行时向系统供应感性无功功率，欠激运行时从系统吸

34、取感性时向系统供应感性无功功率，欠激运行时从系统吸取感性无功功率。欠激运行时的容量约为过激运行时容量的无功功率。欠激运行时的容量约为过激运行时容量的50%。这些也就是作为无功功率电源的调相机的运行极限。这些也就是作为无功功率电源的调相机的运行极限。CQdjxqEUCQUddqCxUxUEQ2 。吸吸收收感感性性无无功功，欠欠激激时时，；发发出出感感性性无无功功，过过激激时时，NLNCCNCQQQQQ2100 333静止无功补偿器（静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）n静止补偿器的全称为静止无功功率补偿器静止补偿器的全称为静止无功功率补偿器(SVC)，有各种不同

35、有各种不同型式。目前常用的有晶闸管控制电抗器型型式。目前常用的有晶闸管控制电抗器型(TCR型型)、晶闸管开、晶闸管开关电容器型关电容器型(TSC型型)和饱和电抗器型和饱和电抗器型(SR型型)三种，分别如图三种，分别如图1(a)、 (b)、 (c)所示所示。它们的静态电压特性它们的静态电压特性(伏安特性伏安特性)，则分，则分别示于图别示于图 2(a)、 (b)、 (c)。34CI串联串联谐振谐振回路回路（高（高次谐次谐波通波通路）路）LIIUIUUI又又可可吸吸收收无无功功）既既可可发发无无功功，(LCLCIIILjUIUCjI UCnjI 串联串联谐振谐振回路回路（高（高次谐次谐波通波通路）路

36、）饱饱和和电电抗抗器器35又又可可吸吸收收无无功功）既既可可发发无无功功，(LCLCIIILjUIUCjI UCnjI 无无功功）既既可可发发无无功功，又又可可吸吸收收(SCCSCCCIIIUCjI 36三三. .调整电压的必要性和电压质量的要求调整电压的必要性和电压质量的要求电力系统的电压和频率一电力系统的电压和频率一样也需要经常调整。由于电样也需要经常调整。由于电压偏移过大时，会影响工农压偏移过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性损坏设备，甚至引起系统性的的“电压崩溃电压崩溃”，造成大面，造成大面积停电。积停电。31、电压偏移造成的影响和

37、容许电压偏移37综上可见，在保证系统中无功功率平衡的基础上，如同调整控制频率一综上可见，在保证系统中无功功率平衡的基础上，如同调整控制频率一样调整控制电压，使其偏移和波动保持在允许范围内，是系统运行的又一样调整控制电压，使其偏移和波动保持在允许范围内，是系统运行的又一重要问题。重要问题。2、无功功率平衡3839四四. . 电压调整和控制方法电压调整和控制方法1.1.电压管理电压管理电压中枢点电压中枢点就是那些反映系统电压水平的主要发电厂就是那些反映系统电压水平的主要发电厂的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的发电机母线。发电机母线。（1

38、）中枢点的电压偏移）中枢点的电压偏移根据负荷对电压的要求，任何时刻应满足根据负荷对电压的要求，任何时刻应满足 ：NBAUUU)05. 195. 0( ABO40需综合考虑需综合考虑A、B对电压中枢点对电压中枢点O点的要求。要同时满点的要求。要同时满足两个负荷对电压质量的要求，中枢点电压的允许变动足两个负荷对电压质量的要求，中枢点电压的允许变动范围减小。范围减小。在实际电力系统中，由同一中枢点供电的负荷可能很在实际电力系统中，由同一中枢点供电的负荷可能很多，且中枢点到负荷处线路上的电压损耗的大小和变化多，且中枢点到负荷处线路上的电压损耗的大小和变化规律的差别可能很大，完全可能出现在某些时段内，中

39、规律的差别可能很大，完全可能出现在某些时段内，中枢点电压取任何值均不能满足要求，这时须采取其他措枢点电压取任何值均不能满足要求，这时须采取其他措施（如在负荷处进行无功补偿，改变变压器变比等）。施（如在负荷处进行无功补偿，改变变压器变比等）。41（2）中枢点电压的调整方式）中枢点电压的调整方式逆调压逆调压：对于供电线路较长，负荷波动较大的网络，考虑：对于供电线路较长，负荷波动较大的网络，考虑在在最大负荷最大负荷时线路上的电压损耗增加，这时适当时线路上的电压损耗增加，这时适当提高中枢点提高中枢点电压电压以补偿增大的电压损耗，比以补偿增大的电压损耗，比线路线路UN高高5（即（即1.05UN）；最小负

40、荷最小负荷时线路上电压损耗减小，时线路上电压损耗减小，降低中枢点电压为降低中枢点电压为UN。顺调压顺调压：负荷变动小，供电线路不长，在允许电压偏移范围：负荷变动小，供电线路不长，在允许电压偏移范围内某个值或较小的范围内，内某个值或较小的范围内，最大负荷最大负荷时电压可以时电压可以低低一些，但一些，但1.025UN，小负荷小负荷时电压可以时电压可以高高一些，但一些，但1.075UN。42常调压常调压（恒调压恒调压）：负荷变动小，供电线路电压损耗）：负荷变动小，供电线路电压损耗也较小的网络，无论最大或最小负荷时，只要中枢点电也较小的网络，无论最大或最小负荷时，只要中枢点电压维持在允许电压偏移范围内

41、压维持在允许电压偏移范围内某个值某个值或较小的范围内或较小的范围内（如（如1.025UN1.05UN），），就可保证各负荷点的电压质量。就可保证各负荷点的电压质量。这种这种在任何负荷情况下，中枢点电压保持基本不变的调在任何负荷情况下，中枢点电压保持基本不变的调压方式压方式。（3）调整电压的基本原理）调整电压的基本原理1:k1k2 : 1LUGUbP+jQ1:k1k2 : 1LUGUbR+jXP+jQ43 2121kUQXPRkUkUkUUNGGb 要求对负荷点要求对负荷点b的电压进行调整的电压进行调整（1 1）. . 借改变发电机端电压调整借改变发电机端电压调整通过自动励磁调节装置通过自动励磁

42、调节装置IfEqUG，不需另增设备，不需另增设备，简便可行且经济。简便可行且经济。由发电机不经升压直接供电的地方负荷，实行逆调压。由发电机不经升压直接供电的地方负荷，实行逆调压。2. 2. 电压调整和控制方法电压调整和控制方法44G%10max U%4min U%4max U%6max U%6 . 1min U%4 . 2min U+5%-5%-9%+1%-5%-4%-5.6%+4.4%+2%发电机经多级变压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满发电机经多级变压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满足负荷对电压质量的要求足负荷对电压质量的要求(IfIfN），），这时需借助其他措施。这时需借助其

43、他措施。45（2 2）. . 借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压GgUGUIUiUJUjUgU iU jU igj双绕组变压器的高压绕组和三绕组的高、中压绕组有若干分接双绕组变压器的高压绕组和三绕组的高、中压绕组有若干分接头可供选择，如有头可供选择，如有UN5、 UN22.5 或或UN42 。其其中对应于中对应于UN的分接头常称主接头或主抽头。的分接头常称主接头或主抽头。合理选择变压器的分接头也可调压。合理选择变压器的分接头也可调压。46对于双绕组降压变压器对于双绕组降压变压器iIUiUiU iIUiU i iUS。，要要求求选选择择，低低压压侧侧期期望望电电压压给给定定intaxtii

44、inaxUUUUSUSUImImminmaxminImmaxIm, NitIiiiIiUUkkUUU iNiiItIUUUUU maxmaxImImmaxiNiiaxaxtUUUUUS 时时， minminImImminiNiiinintUUUUUS 时时，47普通变压器在运行中不能倒换接头，只有停运时才能调整，因普通变压器在运行中不能倒换接头，只有停运时才能调整，因此，必须在投运前选择好合适的接头以满足各种负荷要求。此，必须在投运前选择好合适的接头以满足各种负荷要求。为使最大、最小负荷两种情况下变电所低压母线实际电压偏离为使最大、最小负荷两种情况下变电所低压母线实际电压偏离要求的要求的Uim

45、ax，Uimin大体相等，分接头电压应取大体相等，分接头电压应取UtImax，UtImin的的平均值。平均值。2ImImintaxttIUUU 根据根据UtI选择一最接近的分接头，再按选定的分接头校验低压选择一最接近的分接头，再按选定的分接头校验低压母线上的实际电压能否满足要求。母线上的实际电压能否满足要求。48对于双绕组升压变压器对于双绕组升压变压器ggUGUgU g。，要要求求选选择择，低低压压侧侧期期望望电电压压给给定定minmaxminmaxminminmaxmax,tGtGggGGUUUUSUSU NgtGgggGgUUkkUUU gNggGtGUUUUU maxmaxmaxmaxm

46、axgNggGtGUUUUUS 时时，minminminminmingNggGtGUUUUUS时，SggU gUGU492minmaxtGtGtGUUU 有载调压器有载调压器附加串联加压器附加串联加压器50例：发电厂装有两台容量为例：发电厂装有两台容量为31.5MVA、额定变比为额定变比为121/10.5kV的变压器。由变压器输出的最大负荷为的变压器。由变压器输出的最大负荷为50+j40MVA、最小负荷最小负荷为为25+j15MVA 。要求高压母线电压要求高压母线电压UH维持维持116kV恒定不变，且恒定不变，且发电机母线须实行逆调压发电机母线须实行逆调压(Umax为为1.05UN，及，及Um

47、in为为1.0UN)以满足以满足地方负荷电压的要求。并联运行变压器归算至高压侧的等值阻地方负荷电压的要求。并联运行变压器归算至高压侧的等值阻抗为抗为1.47+j24.4。试确定变压器的变比。试确定变压器的变比。解：变压器的电压损耗（忽略电压降落横分量）解：变压器的电压损耗（忽略电压降落横分量）最大负荷时：最大负荷时：kVUXQRPUHTT05. 91164 .244047. 150maxmaxmax 最小负荷时：最小负荷时：kVUXQRPUHTT47. 31164 .241547. 125minminmin 根据发电机母线逆调压要求，该母线期望电压根据发电机母线逆调压要求，该母线期望电压Udm

48、ax=1.05UN=1.0510=10.5kV， U dmin=1.0UN=1.010=10kV kVUUUUUSdNdHtH05.1255 .105 .1005. 9116maxmaxmaxmaxmax 时时，51 kVUUUUUSdNdHtH44.125105 .1047. 3116minminminminmin 时时，kVUUUtHtHtH245.125244.12505.1252minmax 选取最接近的标准接头电压选取最接近的标准接头电压121(1+2.5%)=124.02kV校验：校验： kVUUUUUtHNdHd58.1002.1245 .1005. 9116maxmaxmax

49、时低压母线实际电压，时低压母线实际电压，maxS时低压母线实际电压，时低压母线实际电压，minS对网络额定电压的偏移：对网络额定电压的偏移：%8 . 5%100101058.10%100max NdNddUUU kVUUUUUtHNdHd11.1002.1245 .1047. 3116minminmin 52对网络额定电压的偏移：对网络额定电压的偏移：%1 . 1%100101011.10%100min NdNddUUU因接头电压之间的距离为因接头电压之间的距离为2.5，计算电压偏移和要求的电，计算电压偏移和要求的电压偏移相差不超过压偏移相差不超过1.25是允许的。从计算结果看出，是允许的。从

50、计算结果看出，所确定的变比所确定的变比124.02/10.5满足要求。满足要求。53对于三绕组变压器对于三绕组变压器三绕组变压器除高压绕组有抽头外，一般中压绕组也具三绕组变压器除高压绕组有抽头外，一般中压绕组也具有抽头可供选择。对高、中压绕组都具有抽头的三绕组有抽头可供选择。对高、中压绕组都具有抽头的三绕组变压器，各绕组接头电压的确定仍按上述双绕组变压器变压器，各绕组接头电压的确定仍按上述双绕组变压器的方法分两步进行。的方法分两步进行。首先。根据低压母线的调压要求在高首先。根据低压母线的调压要求在高低压绕组之间低压绕组之间进行计算，选取高压绕组的接头电压即变比进行计算，选取高压绕组的接头电压即

51、变比UtH/UNL；然后根据中压的调压要求及选取的高压绕组接头电压然后根据中压的调压要求及选取的高压绕组接头电压UtH，在高在高中压绕组之间进行计算，选取中压绕组的接头电压中压绕组之间进行计算，选取中压绕组的接头电压UtM。确定的变比即为确定的变比即为UtH/UtM/UtL。54（3 3）. . 借补偿设备调压借补偿设备调压 各种补偿设备的调压方式各种补偿设备的调压方式 补偿设备容量的计算补偿设备容量的计算CjQjcU CjjQQjP G1:kikj : 1ijIUJUijijijjxrZ jjjQP JcU222)()( JcijCjijjJcijCjijjJcIUrQQxPUxQQrPUU

52、55 补偿设备容量的计算补偿设备容量的计算实践中进行简化实践中进行简化 JJcijJcCUUxUQ 最小补偿设备容量的确定最小补偿设备容量的确定按调压要求，在确定这些补偿设备容量时，须先确定按调压要求，在确定这些补偿设备容量时，须先确定变压器变比。变压器变比。NjtJjjjJjcijjcCUUkkkUUxUQ 256NjtJjUUk l并联电容器并联电容器全全部部切切除除。时时在在全全部部投投入入；时时只只能能发发无无功功，在在,minmaxSS确定其容量分两步：确定其容量分两步：一步：在一步：在Smin时，全部切除，确定变压器分接头；时，全部切除，确定变压器分接头； minminImminj

53、cNjijintJUUUUU 根据根据UtJmin选择一最接近的分接头选择一最接近的分接头UtJ二步：在二步：在Smax时，全部投入，确定电容器容量。时，全部投入，确定电容器容量。2maxmaxmaxmaxImmaxjjJjcijjcCijaxJkkUUxUQUUU 57l调相机调相机在在Smax时，过激运行，发无功，确定时，过激运行，发无功，确定QCN；在在Smin时，欠激运行，吸无功，确定时，欠激运行，吸无功，确定QLN=(0.50.6) QCN 。在在Smax时，满发时，满发QCN：在在Smin时，吸时，吸QLN=(0.50.6) QCN ：maxImmax2maxmaxijaxJjjJ

54、jcijjcCUUUkkUUxUQ 其其中中minImmin2minminmin21ijinJjjJjcijjcCNUUUkkUUxUQ 其其中中58第三节第三节 电力系统运行方式的优化（有功功率的电力系统运行方式的优化（有功功率的最优分配）最优分配） 经济调度的第二个问题是有功功率的最优分配，包括经济调度的第二个问题是有功功率的最优分配，包括有功有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。它要求它要求在保证系统安全的条件下，在所研究的周期内，以小时为在保证系统安全的条件下，在所研究的周期内，以小时为单位合理选择电力系统中单位合理选择电力系统中哪些

55、机组应该运行哪些机组应该运行、何时运行何时运行及及运行时各机组的发电功率运行时各机组的发电功率，其目标是在满足系统负载及其，其目标是在满足系统负载及其它物理和运行约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量它物理和运行约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或总费用值为最少。或总费用值为最少。59二二. .有功功率负荷的最优分配有功功率负荷的最优分配n最优化：最优化：是指人们在生产过程或生活中为某个目的而选是指人们在生产过程或生活中为某个目的而选择的一个择的一个“最好最好”方案或一组方案或一组“得力得力”措施以取得措施以取得“最最佳佳”效果这样一个宏观过程。效果这样一个宏观过程。1.机组的最优组合顺序

56、机组的最优组合顺序2.机组的最优组合数量机组的最优组合数量3.机组的最优开停时间机组的最优开停时间一一. .有功功率电源的最优组合（或发电机组最优组合）有功功率电源的最优组合（或发电机组最优组合）有功功率电源的最优组合有功功率电源的最优组合：是指系统中发电设：是指系统中发电设 备或发电备或发电厂的合理组合。通常所说的机组的合理开停，大体上包括厂的合理组合。通常所说的机组的合理开停，大体上包括三个部分：三个部分：60n有功功率负荷的最优分配：有功功率负荷的最优分配：是指系统的有功功率负荷在各是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。其核心个正在运行的发电设备或发电厂之

57、间的合理分配。其核心是按等耗量微增率准则进行分配。是按等耗量微增率准则进行分配。n电力系统最优运行电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要分支，它所是电力系统分析的一个重要分支，它所研究的问题主要是在保证用户用电需求（负荷）的前提下，研究的问题主要是在保证用户用电需求（负荷）的前提下，如何优化地调度系统中各发电机组或发电厂的运行工况，如何优化地调度系统中各发电机组或发电厂的运行工况，从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达到从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达到最小这样决策问题。最小这样决策问题。 61 从数学的角度来讲，经济调度问题是一个高维的、非从数学的角度来讲，经济调

58、度问题是一个高维的、非凸的、多约束的、离散的混合整数非线性优化问题。当系凸的、多约束的、离散的混合整数非线性优化问题。当系统规模较大时，很难找出理论上的最优解。但由于它能够统规模较大时，很难找出理论上的最优解。但由于它能够带来显著的经济效益，人们一直在积极研究和开发各种算带来显著的经济效益，人们一直在积极研究和开发各种算法来解决这个问题。法来解决这个问题。 常规方法常规方法：优先顺序法、动态规划法、混合整数规划法、：优先顺序法、动态规划法、混合整数规划法、拉格朗日松弛法等；拉格朗日松弛法等；新型算法新型算法：遗传算法、模拟退火法、：遗传算法、模拟退火法、TabuTabu搜索、粒子群搜索、粒子群

59、算法、蚁群算法和人工神经网络法等以及一些组合算法。算法、蚁群算法和人工神经网络法等以及一些组合算法。 62三三. . 各类发电厂的运行特点和合理组合各类发电厂的运行特点和合理组合1.各类发电厂的运行特性各类发电厂的运行特性火电厂火电厂（1）锅炉的技术最小负荷取决于锅炉燃烧的稳定性）锅炉的技术最小负荷取决于锅炉燃烧的稳定性PGmin2570PGN，汽轮机：汽轮机：PGmin1015PGN；取决于锅炉。取决于锅炉。（2）锅炉和汽轮机的启停耗能，耗时且易损坏设备；锅炉和汽轮机的启停耗能，耗时且易损坏设备；不宜不宜频繁开停机频繁开停机（3）锅炉和汽轮机有低温低压、中温中压、高温高压，亚锅炉和汽轮机有低

60、温低压、中温中压、高温高压，亚临界压力，超高温高压等：临界压力，超高温高压等： 低温低压：效率低，技术经济指标差，调节范围宽；低温低压：效率低，技术经济指标差，调节范围宽；（峰（峰荷）荷） 高温高压：效率高，调节范围窄，技术要求高。高温高压：效率高，调节范围窄，技术要求高。（基荷）（基荷）（4）热电厂：热电厂：PGmin 取决于热用户。取决于热用户。63原子能：原子能：（1）汽轮机：）汽轮机：PGmin1015PGN；（2）启停耗能，耗时且易损坏设备；（基荷）启停耗能，耗时且易损坏设备；（基荷）（3）一次投资大，运行费用小。一次投资大，运行费用小。水电水电（1）灌溉、通航，因此有强迫功率；）灌