输电系统稳态运行的调整控制电力系统件课件

1再设图6.1所示网络为非均一网络，则功率分布按阻抗分布，其表达式为这时，全网的功率损耗

分别解上面两式，可得2从而由此可见，网络中有功功率损耗最小时的功率分布是按线段电阻分布，而不是按线段阻抗分布。一般网络为非均一网络，故其功率的自然分布会使网损增大，直接影响系统运行的经济性。调控的基本方式有并联补偿、串联补偿、移相调节等3种。在未提出“柔性交流输电技术”前，理论上有以下几种措施。（1)串联电容采用串联电容控制潮流的方法并未推广。（2)串联电抗这种方法为系统运行稳定性和电压质量的要求所不容，未曾采用。3（3)并联补偿这种方式也往往是为系统无功平衡、电压调整或改善系统稳定性的要求而设置的。（4)串联加压器这是一种移相调节的方式。在环形网络中串联一可调的加压器使产生一可调附加电势，从而产生一强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率相叠加，可达到所要求的潮流分布。二者叠加使功率为最佳分布为产生这一强制循环功率，在网络中串入的附加电势可得4在环网中接入串联加压器起到调控潮流的作用，它的工作原理展示于图6.2中。图6.3(a)和(b)分别示出求取纵向和横向附加电势的原理。纵、横调节作用可以用一个供电变压器和两组串联加压器同时完成，以调节纵、横电势的大小，并可使附加电势和相电压的相位差在0°~90°之间分级变化，如图6.4所示相量图，这组加压器就兼有纵向和横向的调节功能。5图6.2串联加压器的接入1—主变压器；2—电源变压器；3—串联加压器6图6.3串联加压器的联接方式和作用(a)纵向串联加压器；(b)横向串联加压器图6.4兼有纵、横

调节作用7在高电压网络中，由于输电线路的电阻远小于电抗，可视≈0，则式(6.2)可近似为由此得出十分重要的概念：横向串联附加电势主要产生强制循环功率的有功部分；纵向串联附加电势主要产生强制循环功率的无功部分。（1)输电型FACTS控制器对于输电型FACTS控制器即为：用可靠性高的大功率可控硅元件置换传统元件中的机械式调节器和开关，具有精确、快速地控制影响潮流分布的输电电压、线路阻抗和功率角等3个主要电气参数的功能。当前正在研制或已在运用的主要输电型FACTS控制器及其控制作用如图6.5所示。它们与系统的联接方式分别有串联、并联和复合串并联等3种类型。正常运行状态下，电压的变化主要由负荷变动而引起。(a)纵向串联加压器；电压过高又可能使各种电气设备的绝缘受到损害，使带铁芯设备的铁芯饱和产生谐波并引起谐振，在超高压网络中还将增加电晕损耗。电力系统有功电源容量必须大于包括负荷最大有功功率、网损及厂用电在内的全系统最大发电负荷。如果系统仅靠发电厂中的发电机作为无功电源，则系统无功功率不能达到平衡，且输电线上输送的无功功率受两端点允许电压偏移值的约束。如果Upq值的约束与UPFC一致时，TCPS的控制域基本为UPFC控制圆的一条直径，见图6.故在利用发电机调压时，必须与系统无功功率合理分配等问题作全面优化考虑。为产生这一强制循环功率，在网络中串入的附加电势可得这就是电力系统运行部门编制电压曲线的工作。3输电系统无功功率及电压的调整控制在系统频率为有差调节时，就是靠发电机组调速系统动作及负荷本身的调节效应共同作用来实现的。这种在最大负荷时提高中枢点电压、最小负荷时降低电压的调整方式称“逆调压”。①联合系统频率的变化取决于联合系统总的功率缺额及总的单位调节功率。因此，串联电容补偿的调压效果优于并联电容补偿。2)节点电压对负荷无功功率的作用①具有足够的调整容量；因此，为了维持频率不变或限制频率偏移在允许范围内，都需要对频率进行二次调整，这由调速系统中的调频器来完成。由KG与R的关系得出KG(MW/Hz)的计算式：升压变压器高压绕组接头电压的确定方法与降压变压器相同。32(a)中的阴影部分即为中枢点电压曲线。8图6.5主要输电型FACTS控制器的功能示意图图6.5主要办理电型FACTS控制器的功能示意图

91)基于晶闸管阀的输电型FACTS控制器①静止无功功率补偿器(StaticVarCompensator,SVC)。一种并联联接的静止无功发生器或吸收器，可调节其输出交换的容性或感性电流，以便保持或控制输电系统的一些特定参数(典型的是母线电压)，简称静止补偿器。

②静止无功发生器或吸收器(StaticVarGeneratororAbsorber,SVG)。

③晶闸管控制的串联电容器(ThyristorControlledSeriesCapaeitor,TCSC)。

它包括串联的电容器组和与其并联的晶闸管控制的电抗器，通过改变晶闸管的触发角来达到改变串联等效容抗的目的，用以提供平滑变化的串联容性电抗，如图6.7所示。10图6.6静止无功功率补偿器(a)TCR型；(b)TSC型；(c)SR型11图6.7可控串联电容12④晶闸管投切的串联电容器(ThyristorSwitchedSeriesCapacitor,TSSC)。⑤晶闸管控制的移相变压器(ThyristorControlledPhaseShiftingTransformer,TCPST)。属复合串并联型FACTS装置，如图6.8所示。⑥相间功率控制器(InterphasePowerController,IPC或TCIPC)。它在输电线的每一相中串入两个并联的容抗和感抗分支，并使其分别从属于相互无关的可独立移相的电压，如图6.9所示。13图6.8可控移相器图6.9通用型和改进型的IPC装置(a)通用型；(b)改进型

14图6.10静止调相器结构图152)基于GTO同步电压源的输电型FACTS控制器①静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)。其结构如图6.10所示，为三相逆变器构成，并由一并联电容器上的电压进行激发驱动，其三相输出电压与交流网三相电压同相，连接变压器通过的电流等于零或呈容性或呈感性则取决于一、二次电压幅值。②静止同步串联补偿器(StaticSynchronousSeriesCompensator,SSSC或S3C)。一种静止型无外部电源运行的同步发电器。其基本结构类似于静止调相器(STATCOM)，只是其变压器输出绕组串接入输电线路中(参见图6.11)，16图6.11统一潮流控制器(UPFC)结线图将代入式(6.⑤晶闸管控制的移相变压器(ThyristorControlledPhaseShiftingTransformer,TCPST)。8可控移相器图6.①有功功率与频率变化无关的负荷，如照明、电炉、整流负荷等。电力系统负荷,特别是发电厂厂用电负荷,对频率要求极其严格。（1)串联补偿电容器调压这些电压监视点称电压中枢点，对电力系统电压的监视和调整即通过监视和调整中枢点的电压来实现。（2)FACTS控制器控制潮流的基本原理②静止同步串联补偿器(StaticSynchronousSeriesCompensator,SSSC或S3C)。19发电机组频率静

态特性线的平移频率变化对电能用户有以下的影响：输电系统中的负荷时刻都在不规则地变化着。发电机的可发无功功率，由类似图4.（1)输电型FACTS控制器9)右侧第一项展开为实部(Pc)和虚部(Qc)，即在进行电力系统规划设计时，也要进行无功功率平衡计算，以便确定无功电源补偿容量和对这些容量进行合理配置。③晶闸管控制的串联电容器(ThyristorControlledSeriesCapaeitor,TCSC)。事故状况下，允许在上述数值上再增加5%，但正偏移最大不能超过+10%为产生这一强制循环功率，在网络中串入的附加电势可得电压是表征电能质量的又一重要指标。这样既可保证系统的频率质量，又不加重联络线的负担。17③统一潮流控制器(UnifiedPowerFlowController,UPFC)。由一台静止同步补偿器(STATCOM)和一台静止同步串联补偿器(S3C)经一常规直流联结耦合一起的组合装置，如图6.11所示。（2)FACTS控制器控制潮流的基本原理各种输电型FACTS控制器皆通过调控输电线路的阻抗或(和)电压模值或(和)电压相位角等参数，从而控制输电系统潮流。不同FACTS控制器的作用，可用图6.12所示稳态模型综合表示。

图6.13所示为一仅含串联型FACTS装置的输电线路的等值电路。

18图6.12FACTS装置的稳态模型

图6.13含FACTS的支路电路图

图6.②静止无功发生器或吸收器(StaticVarGeneratororAbsorber,SVG)。电容器只能向系统提供感性无功功率，所供无功功率(Mvar)与所在节点的电压平方成正比，即：使用有载调压变压器时，可按式(6.系统备用容量按其作用可分为以下几种：在水、火电联合电力系统中，可在丰水期将部分汽轮发电机改为调相机运行，在枯水期也可将受端系统内经技术经济比较可行的水轮发电机改为调相机运行。由于负荷类型不同，负荷的有功功率与系统频率的关系也不同，一般有下面几种类型：其中主要是异步电动机的无功功率。发电机组的频率调整由原动机的调速系统来实现，其功率频率静态特性也就取决于发电机组的调速系统。当电力系统由于负荷变化引起的频率变化，依靠一次调整作用已不能保持在允许范围内时，就须手动或自动地操作发电机组的调频器，使发电机组的功频特性平行地上下移动来改变发电机组输出的有功功率，以保持系统的频率不变或使频率变化在允许范围内。实际上，只需选择一些关键性的母线作为电压的监视点，控制这些母线的电压偏移在允许范围内，系统中各母线电压，从而所有负荷处的电压就基本上满足要求。这就是频率的一次调整，它是由调速器自动完成的。如果Upq值的约束与UPFC一致时，TCPS的控制域基本为UPFC控制圆的一条直径，见图6.本章借输电系统潮流调控问题的讨论，综合有关文献，较系统、全面地介绍了两类输②频率与系统有功功率密切相关，系统的有功电源集中于发电厂的发电机；调频厂的母线通常为潮流计算中的平衡节点。对中枢点电压进行监控，必须首先确定中枢点电压的允许变动范围。但受机组调速器的限制，其调差系数有一定的范围限制，一般为：中枢点允许的电压偏移则依据负荷对电压的要求及供电线路上的电压损耗而确定。频率调整分一次调整和二次调整两种。另一类是随机的偶然性变化和冲击性变化(如压延机、电气机车、工业电炉等负荷)。19可见，线路中的功率由自然分布功率和附加电压源控制功率两部分组成。任何控制装置的控制量有一定的变动区域，在不同的FACTS装置的控制作用下，所在线路的潮流被控在不同区域内变动。由式(6.6)可见，随串联电压的变化，线路功率是一个以线路未受控制时的功率为圆心、为半径的实心圆，如6.14所示。这时,附加电压源控制功率为当时，式(6.7)中有：

20当时，式(6.7)中有：如果Upq值的约束与UPFC一致时，TCPS的控制域基本为UPFC控制圆的一条直径，见图6.14。式(6.6)变为：将代入式(6.8)，并在等式右侧加减可得21图6.14三种FACTS装置对线路潮流的控制域1—统一潮流控制器(UPFC);2—可控移相器(TCPS);3—可控串联电容(TCSC)22再将式(6.9)右侧第一项展开为实部(Pc)和虚部(Qc)，即由此可见：FACTS装置对潮流的控制作用取决于装置的类型，其中统一潮流控制器（UPFC）的控制域为一实心圆，其控制能力最强；FACTS装置对潮流的控制作用还与线路功率初始的自然分布状况有关，统一潮流控制器（UPFC）能否控制潮流的方向、可控移相器（TCPS）和可控串联电容（TCSC）控制域的大小，亦即对潮流控制能力的强弱皆取决于线路功率的自然分布。6.2输电系统有功功率及频率的调整控制频率是衡量电能质量最重要的指标。电力系统负荷,特别是发电厂厂用电负荷,对频率要求极其严格。要保证系统用户及发电厂的正常运转和安全运行，我国规定频率偏移不得超过系统额定频率±0.2Hz。23频率变化对电能用户有以下的影响：①电力用户使用的电气设备中绝大多数是异步电动机，其转速与系统频率有关。②电动机的有功功率与系统频率有关。③近代工业、国防和科学研究部门广泛使用电子设备，系统频率的不稳定会影响电子设备的工作特性，降低准确度，造成误差。系统频率的变化，对发电厂及系统本身也有影响：所以，系统频率质量必须予以保证。系统频率只有在系统中所有发电机的总有功出力与总有功负荷(包括网损)相等时，才能保持不变。（1)有功功率负荷的变化24输电系统中的负荷时刻都在不规则地变化着。这种不规则的变化，实际上为两类变化的结合。一类是可预测的；另一类是随机的偶然性变化和冲击性变化(如压延机、电气机车、工业电炉等负荷)。各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。按预计给定发电负荷计划发电的厂，称负荷监视厂，电力系统中绝大部分发电厂属这种类型。对于偶然性的负荷变化和冲击性的负荷变化，必须调整系统中电源的有功功率才能维持系统频率的稳定，即称“频率调整”。频率调整分一次调整和二次调整两种。调频厂的母线通常为潮流计算中的平衡节点。电力系统中的有功负荷包括用户需求的有功功率，网络中损耗的有功功率，以及发电厂厂用电负荷所需的有功功率。（2)有功功率电源及备用容量25输电系统中有功功率电源是各类发电厂的发电机。系统中的电源容量不一定是所有机组额定容量之和。可投入发电设备的可发功率之和，才是真正可供系统调度的电源容量。电力系统有功电源容量必须大于包括负荷最大有功功率、网损及厂用电在内的全系统最大发电负荷。系统备用容量分热备用及冷备用两种形式。系统备用容量按其作用可分为以下几种：1）负荷备用为调整系统中短时的负荷波动和日计划外的负荷增加，确保系统频率质量而在系统中留有的备用容量，即为负荷备用容量。2）事故备用为防止系统中某些发电设备发生偶然性事故时，电力用户不致受到严重影响，维持系统正常供电在系统中留有的备用容量，即为事故备用容量。263）检修备用为保证系统的发电设备进行定期检修时不致影响供电而系统中留有的备用容量，即为检修备用容量。4）国民经济备用考虑用户的超计划生产、新用户的出现等而设置的备用容量。这种备用容量的大小，要根据国民经济的增长情况来确定。实际上，热备用容量的大小不需要按负荷备用和事故备用的总和来确定，两者是可通用的。在总的备用容量中，热备用和冷备用的分配是有功功率电源的最优组合问题；当热备用容量确定之后，这容量在各发电机组之间的分配又是有功功率负荷的最优分配问题。（3)输电系统有功功率平衡有功功率平衡包括两个方面。这时只能采用有载调压变压器。22频率的二次调整

相似于式(6.3串联加压器的联接方式和作用整个系统的负荷功率与频率的关系可表示为：另一类是随机的偶然性变化和冲击性变化(如压延机、电气机车、工业电炉等负荷)。①500(330)kV母线④频率及联络线功率偏移控制方式；中枢点允许的电压偏移则依据负荷对电压的要求及供电线路上的电压损耗而确定。按预计给定发电负荷计划发电的厂，称负荷监视厂，电力系统中绝大部分发电厂属这种类型。规划设计中，无功功率备用容量一般取最大无功功率负荷的7%~8%。由于负荷类型不同，负荷的有功功率与系统频率的关系也不同，一般有下面几种类型：该特性系数决定于系统负荷的组成，显然是不可调整的。①有功功率与频率变化无关的负荷，如照明、电炉、整流负荷等。但受机组调速器的限制，其调差系数有一定的范围限制，一般为：电压质量也影响电力系统自身的安全运行及经济性。因此，提出了在调整系统频率的同时控制联络线上交换或输送功率的问题。由上面两式可得出如下结论：（3)调整电压的基本原理水轮发电机的R%=2~4，KG*=50~2527其一：输电系统有功功率平衡指运行中任何时刻系统发电机发出有功功率的总和，等于系统负荷(包括发电厂厂用负荷)需要的有功功率及输变配电过程中网络元件消耗的有功功率之和，即其二：为保证系统安全、优质、经济地运行，系统还必须拥有一定的备用容量，即所谓频率特性，这里是指有功功率—频率静态特性，简称功频静态特性。它反映了稳态运行情况下有功功率和频率变化的关系。28（1)负荷的频率特性它决定于负荷的组成。由于负荷类型不同，负荷的有功功率与系统频率的关系也不同，一般有下面几种类型：①有功功率与频率变化无关的负荷，如照明、电炉、整流负荷等。②有功功率与频率一次方成正比的负荷，如球磨机、切削机床、卷扬机等。③有功功率与频率二次方成正比的负荷，如变压器铁芯中的涡流损耗等。④有功功率与频率三次方成正比的负荷，如通风机、循环水泵等。⑤有功功率与频率高次方成正比的负荷，如锅炉的给水泵等。整个系统的负荷功率与频率的关系可表示为：对中枢点电压进行监控，必须首先确定中枢点电压的允许变动范围。系统备用容量分热备用及冷备用两种形式。其中主要是异步电动机的无功功率。这两个方面都要求在负荷中心设置无功电源补偿装置，如并联电容器、调相机、静止补偿器和新型的静止调相器等。辅助调频厂的调频器动作整定在系统频率偏移超过某一定值时参加调频，按照参加次序又分为第二调频厂、第三调频厂等等。②恒定机组出力自控制方式；变压器的变比即为绕组间匝数之比，改变变压器的变比则通过改变绕组间匝数比来实现。②频率与系统有功功率密切相关，系统的有功电源集中于发电厂的发电机；这种在任何负荷下保持中枢点电压基本不变的调压方式称“常调压”或“恒调压”。3(a)和(b)分别示出求取纵向和横向附加电势的原理。28异步电动机的Q—U特性中枢点允许的电压偏移则依据负荷对电压的要求及供电线路上的电压损耗而确定。（2)电压质量与无功功率的关系当电力系统由于负荷变化引起的频率变化，依靠一次调整作用已不能保持在允许范围内时，就须手动或自动地操作发电机组的调频器，使发电机组的功频特性平行地上下移动来改变发电机组输出的有功功率，以保持系统的频率不变或使频率变化在允许范围内。系统的单位调节功率表示负荷增加(减少)时，在各发电机组的调速器及负荷的调节效应共同作用下,系统频率的下降(上升)量。（1)输电型FACTS控制器汽轮发电机的R%=4~6，KG*=25~16.从空载到满载,发电机的单位调节功率为发电机的进相运行是指发电机工作在超前功率因数(欠励磁)的运行状态，即运行在图4.电源型并联补偿装置中的调相机、静止补偿器和静止调相器等，同样具有并联电抗器的调压功能。该特性系数决定于系统负荷的组成，显然是不可调整的。综合考虑，应以下述原则设置无功补偿电源：首先，按正常电压水平下满足无功功率平衡的要求确定补偿容量，如果为满足调压要求还需增加无功补偿容量，就按所需最大容量设置；图6.这时只能采用有载调压变压器。①电压损耗的计算方向。由此断言，保证电压质量的前提条件是系统必须具有充足的无功电源容量。正是为了克服这一缺陷，受调相机优越调节特性的启示，产生了第二代并联型FACTS装置——静止调相器。如果负荷减小，调速器调整作用将使输出功率减小，转速与频率略高于原来值。②维持系统内各区域间或各子系统间联络线的交换功率在允许范围内。它是以直流电容器为电压源，借可关断晶闸管GTO和二极管组成的换流器控制其交流侧电压U0，使其与系统电压U同相位。同时，并联补偿可降低网络中功率损耗和电能损耗。由上面两式可得出如下结论：综上所述，从调整容量和调整速度这两个最基本的条件来看，在水、火电厂并存的系统中，应选择水电厂作调频厂。8)，并在等式右侧加减可得对中枢点电压进行监控，必须首先确定中枢点电压的允许变动范围。（3)输电系统有功功率平衡电力系统在正常运行中，负荷随时都在发生变化，电力系统的运行方式也常有变化。如果系统仅靠发电厂中的发电机作为无功电源，则系统无功功率不能达到平衡，且输电线上输送的无功功率受两端点允许电压偏移值的约束。电力系统负荷,特别是发电厂厂用电负荷,对频率要求极其严格。规划设计中，无功功率备用容量一般取最大无功功率负荷的7%~8%。因此，串联电容补偿的调压效果优于并联电容补偿。这些电压监视点称电压中枢点，对电力系统电压的监视和调整即通过监视和调整中枢点的电压来实现。29如以PDN，fN为基准，可表示为标幺值形式：显然，系统频率在额定时，f*=1，PD*=1，则实际系统实测的结果也表明在额定频率附近系统负荷的有功功率与频率变化近似成线性关系，如图6.15所示。图中直线斜率为有名值(MW/Hz)

30KD，KD*=称负荷的频率调节效应系数，又称负荷的单位调节功率，它反映了系统负荷对频率的自动调整作用。该特性系数决定于系统负荷的组成，显然是不可调整的。KD*是电力系统调度部门必须掌握的一个数据，实际系统应由实测获得。一般系统KD*的值为1~3，通常为1.5。（2)发电机组的频率特性发电机组的频率调整由原动机的调速系统来实现，其功率频率静态特性也就取决于发电机组的调速系统。调速系统种类很多，这里以直观性较强的离心飞摆式为例介绍其调速原理。图6.16为调速系统示意图。该调速系统由4部分组成：测量部件Ⅰ——飞摆、弹簧等；放大部件Ⅱ——错油门(管制器)；执行部件Ⅲ——油动机(接力器)；转速控制部件Ⅳ——伺服马达及蜗轮、蜗杆传动机构。Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ组成调速器，实现频率的一次调整；Ⅳ，Ⅱ，Ⅲ组成调频器，实现频率的二次调整。31图6.16离心飞摆式调速系统示意图Ⅰ—飞摆（1—飞摆，2—弹簧）；Ⅱ—错油门；Ⅲ—油动机；Ⅳ—调频器图6.15负荷频率静态特性321)调速器的工作原理从调速器的调节过程可见，负荷增大，发电机输出功率增加，转速与频率略低于原来值；如果负荷减小，调速器调整作用将使输出功率减小，转速与频率略高于原来值。这就是频率的一次调整，它是由调速器自动完成的。由于调整的结果，频率不能回复原值，故一次调整是有差的调整。2)发电机组的频率特性

图6.17发电机组的频率特性

33将上述调节过程中发电机组的有功功率与频率关系用有功功率—频率静态特性曲线表示，其近似为一直线，如图6.17所示，简称为发电机组的功频静态特性或频率特性。它反映了系统频率变化引起发电机输出功率的变化，负号表示二者变化方向相反，即发电机输出功率增加时，频率是降低的。单位调节功率也可用标幺值表示：发电机组的调差系数R是指机组由空载到满载时的转速(频率)变化与发电机输出功率变化之比，即34通常用百分数表示：从空载到满载,发电机的单位调节功率为由K

G与R的关系得出K

G(MW/Hz)的计算式：由式(6.19)及式(6.23)得：但受机组调速器的限制，其调差系数有一定的范围限制，一般为：35汽轮发电机的R%=4~6，K

G*=25~16.6水轮发电机的R%=2~4，K

G*=50~253)调频器的工作原理由上述分析可知，仅依靠调速器实行频率的一次调整不能维持发电机转速不变，即不能维持系统频率不变。因此，为了维持频率不变或限制频率偏移在允许范围内，都需要对频率进行二次调整，这由调速系统中的调频器来完成。

图6.19发电机组频率静

态特性线的平移图6.18发电机组的功频静态特性36这就是调频器的动作原理，此调节过程称二次调整或调频，其动作是由外界信号(手动或自动操纵伺服马达)来控制的。（3)系统等值机的频率特性对于多机系统，电源的功频静态特性应是系统机组的等值功频静态特性，或称等值机的频率特性，仍如图6.17所示。若系统中有n台机组装有调速器，在系统频率有Δ

f的变动时，各发电机组将有ΔPGi的功率改变，即37则系统电源的单位调节功率即为各装有调速器机组的单位调节功率之和。用标幺值计算时，有：

计算中，对于满载运行的发电机组，在系统负荷增加时其KGi=0。（1)频率的一次调整由图6.20可见，对应负荷增加量ΔPD0的线段ac=ad+cd。ad段为电源增加的有38功功率ΔPG，cd段则为负荷减少的有功功率ΔPD。由式(6.26)及式(6.16)可知，即系统的单位调节功率表示负荷增加(减少)时，在各发电机组的调速器及负荷的调节效应共同作用下,系统频率的下降(上升)量。因此，根据系统的单位调节功率Ks可知在允许的频率偏移范围内系统能承受多大负荷变动。由上所述，频率的一次调整只能满足变化幅度小、周期短的负荷变化引起的频率偏移不超过允许的范围。当系统负荷变化幅度较大、周期较长时，仅靠一次调整就不能保证系统频率的质量。此时，就需利用调频机组的调频器进行频率的二次调整。39图6.21例6.2两机系统

（2)频率的二次调整当电力系统由于负荷变化引起的频率变化，依靠一次调整作用已不能保持在允许范围内时，就须手动或自动地操作发电机组的调频器，使发电机组的功频特性平行地上下移动来改变发电机组输出的有功功率，以保持系统的频率不变或使频率变化在允许范围内。尽管这仍是有差调节，但明显可见，二次调整使系统的频率质量得到了改善。图6.20频率的一次调整40图6.22频率的二次调整

相似于式(6.29)可得一般表达式

41如果二次调整发电机组增发的功率能够完全补偿负荷功率的原始增量，即ΔPG0=ΔPD0，则Δf=0，亦即实现了无差调节。无差调节如图6.22中虚线所示。上述单机—负荷系统的调频过程可推广运用于实际系统中多台机组的情况。设系统有n台机组，且其中第m台是主调频机组承担二次调整，n台机组进行一次调整，类似于式(6.30)可直接列出：

以上分析没有考虑线路上因负荷增加引起的线路损耗增加，这个损耗可以计入负荷的增加部分之中。因此，一般希望主调频厂设在负荷中心以减少线路损耗，做到就近补偿负荷的变动。（3)互联系统的频率调整42大型电力系统都有几个负荷中心，通常将这样的系统分成几个相互联系的子系统，各子系统之间的输电线作为联络线用以交换功率。因此，提出了在调整系统频率的同时控制联络线上交换或输送功率的问题。现以由两个子系统组成的联合系统情况（如图6.23）予以讨论。对B系统ΔPab可看作是电源功率的增量，则：图6.23互联系统频率调整43实际上，两个联合运行的系统频率是相等的，即ΔfA=ΔfB

=Δf，可得从而以此代入式(6.32a)或式(6.32b)，又可得式(6.33)和式(6.34)可改写为

这就是频率的一次调整，它是由调速器自动完成的。它在输电线的每一相中串入两个并联的容抗和感抗分支，并使其分别从属于相互无关的可独立移相的电压，如图6.中枢点允许的电压偏移则依据负荷对电压的要求及供电线路上的电压损耗而确定。输电系统中有功功率电源是各类发电厂的发电机。2)基于GTO同步电压源的输电型FACTS控制器（1)输电型FACTS控制器（1)串联补偿电容器调压（2)调压措施的合理选用同时，并联补偿可降低网络中功率损耗和电能损耗。电压质量与系统无功功率密切相关，输电系统运行的电压水平取决于系统电源无功功率的多寡。它们与系统的联接方式分别有串联、并联和复合串并联等3种类型。③如B系统没有调频厂，即ΔPGB=0，B系统的功率缺额则全部由A系统增发的功率来补偿。由图可见，变压器高压主绕组与一个具有若干分接头的调压绕组串联，借助于特殊的切换装置，可在负荷电流下改换分接头。为产生这一强制循环功率，在网络中串入的附加电势可得(b)不能同时满足负荷j，k的要求频率变化对电能用户有以下的影响：在总的备用容量中，热备用和冷备用的分配是有功功率电源的最优组合问题；这就是调频器的动作原理，此调节过程称二次调整或调频，其动作是由外界信号(手动或自动操纵伺服马达)来控制的。③维持系统中各发电设备按最经济方式运行。升压变压器高压绕组接头电压的确定方法与降压变压器相同。④晶闸管投切的串联电容器(ThyristorSwitchedSeriesCapacitor,TSSC)。如果系统仅靠发电厂中的发电机作为无功电源，则系统无功功率不能达到平衡，且输电线上输送的无功功率受两端点允许电压偏移值的约束。44由上面两式可得出如下结论：①联合系统频率的变化取决于联合系统总的功率缺额及总的单位调节功率。不言而喻，联合的两个系统本就应看作是一个系统。②如A系统没有功率缺额，即ΔPA=0，联络线上由A流向B的功率增大；反之，如B系统没有功率缺额，即ΔPB=0，联络线上由A流向B的功率减小。③如B系统没有调频厂，即ΔPGB

=0，B系统的功率缺额则全部由A系统增发的功率来补偿。从上例分析可知，全系统要实现在一定频率水平下的功率平衡及频率调整，对于大型系统可采用分区调整，就地实现功率平衡的调整方法。这样既可保证系统的频率质量，又不加重联络线的负担。图6.24例6.3两系统联合45（4)调频厂的选择主调频厂又称第一调频厂，承担主要的调频任务；辅助调频厂的调频器动作整定在系统频率偏移超过某一定值时参加调频，按照参加次序又分为第二调频厂、第三调频厂等等。按频率调整的要求，主调频厂应具备以下条件：①具有足够的调整容量；②能适应负荷变化需要的调整速度；③调整输出功率时应符合安全及经济运行原则。另外，调整频率时，引起的联络线上功率的波动和某些节点电压的波动不超过允许的范围。核能电厂的可调容量较大，且调整速度不低于火电厂。但由于核能电厂运行费用低，故投产后使其多发电而带基本负荷，不承担调频任务。46综上所述，从调整容量和调整速度这两个最基本的条件来看，在水、火电厂并存的系统中，应选择水电厂作调频厂。对应图6.25中负荷曲线尖峰部位工作的发电厂即为兼有调频任务的发电厂。当系统中有抽水蓄能电厂时，在其发电期间也可参加调频。其功能是：系统控制中心(电网调度中心)按其控制目标通过调度通信系统(图6.26)将指令发送给有关发电厂的机组，通过发电厂机组的自动控制调节装置实现发电(出力)的自动控制，从而达到控制中心的调控目标。自动发电控制对电网运行的控制目标主要有：47

图6.25各类发电厂工作部位示意图

(a)枯水季节；(b)丰水季节48

图6.26调度通信系统示意图49

①维持系统频率等于或十分接近额定值。②维持系统内各区域间或各子系统间联络线的交换功率在允许范围内。③维持系统中各发电设备按最经济方式运行。在自动发电控制系统中引入经济调度计算后，该系统就具备了经济调度控制(EDC)的功能。自动发电控制的控制方式主要有：①恒定频率控制方式；②恒定机组出力自控制方式；③恒定交换功率控制方式；④频率及联络线功率偏移控制方式；⑤自动修正时差控制方式；⑥自动修正交换电能差控制方式；⑦自动修正时差及交换电能差控制方式。506.3输电系统无功功率及电压的调整控制电压是表征电能质量的又一重要指标。电压调整与频率调整比较有如下的不同：①全系统频率相同，而系统中为数甚多的节点(母线)其电压值各不相同。②频率与系统有功功率密切相关，系统的有功电源集中于发电厂的发电机；而电压则与系统无功功率关系很大，无功电源除各类发电厂的发电机外，可分散于各变电所设置的其他无功电源。③调整频率只须采用调整发电厂原动机功率这唯一手段；而要使全系统各节点电压均满足要求，必须也可能采用各种调整措施。（1)电压偏移及电压调整的必要性51电力系统在正常运行中，负荷随时都在发生变化，电力系统的运行方式也常有变化。实际上，要保证系统中各节点和所有用户受电端的电压在任何时刻都为额定值是不可能的。各节点电压值在运行过程中对其额定电压总会有一定偏移，只要电压偏移值在允许的范围内，就能保证用户及电力系统的正常运行。目前我国规定的各类节点允许电压偏移值为：①500(330)kV母线正常运行方式时≤10%；但最低运行电压不应影响系统同步稳定、电压稳定、厂用电设备的正常运行及下一级电压的调节。②发电厂和500kV变电所的220kV母线③发电厂和220（330）kV变电所的110~35kV母线④用户受电端特殊用户按供用电合同商定的数值确定。52事故状况下，允许在上述数值上再增加5%，但正偏移最大不能超过+10%⑤发电厂和变电所的10(6)kV母线，其电压偏移范围应严格按④中用户电压规定值经计算确定。电力系统节点的供电电压相对其额定值偏移过大，会使用户电气设备的性能恶化。电压质量也影响电力系统自身的安全运行及经济性。电网运行电压偏低，会使网络的功率损耗及电能损耗增加，电压过低则可能破坏电力系统运行的稳定性；电压过高又可能使各种电气设备的绝缘受到损害，使带铁芯设备的铁芯饱和产生谐波并引起谐振，在超高压网络中还将增加电晕损耗。（2)电压质量与无功功率的关系1)负荷无功功率对节点电压的影响正常运行状态下，电压的变化主要由负荷变动而引起。式(4.110)可表示为53这时，只能减少线路输送的无功功率以使节点电压偏移值保持在允许的范围内，而供给末端负荷不足的无功功率只能在末端设置除发电机以外的其他无功电源来补充。这即为满足电压质量要求而设置的无功补偿电源，简称无功补偿。2)节点电压对负荷无功功率的作用下面将进一步讨论节点电压与负荷无功功率的关系。系统中的无功负荷是指以滞后功率因数运行的用电设备所吸取的无功功率：其中主要是异步电动机的无功功率。因此，电力系统综合负荷的无功电压静态特性主要取决于异步电动机的特性。在《电机学》中已知，异步电动机的无功功率包括激磁无功功率Qm和漏抗无功功率Qσ两部分，即：54

其中，激磁无功功率随端电压降低呈平方关系减小，漏抗无功功率则随电压降低而增大，这是因为电压降低，转差率S加大，定子电流I增大所致(见图6.27)。图6.28示出了异步电动机的无功功率—电压静态特性曲线。由于异步电动机是电力系统中主要的无功负荷，所以构成了图6.29所示的输电系统综合负荷的无功—电压静态特性曲线。因此，要保证电力网络在正常电压水平的前提下，又能保证正常运行方式下供给负荷所需的无功功率，则输电系统在任何时刻都必须保持无功功率的平衡。（3)输电系统的无功功率平衡1)系统的无功功率平衡它们与系统的联接方式分别有串联、并联和复合串并联等3种类型。因此，串联电容补偿的调压效果优于并联电容补偿。当出现这种情况时，必须采取其他措施调整电压。（1)输电型FACTS控制器使用有载调压变压器时，可按式(6.这两个方面都要求在负荷中心设置无功电源补偿装置，如并联电容器、调相机、静止补偿器和新型的静止调相器等。对中枢点电压进行监控，必须首先确定中枢点电压的允许变动范围。因此，为了维持频率不变或限制频率偏移在允许范围内，都需要对频率进行二次调整，这由调速系统中的调频器来完成。当热备用容量确定之后，这容量在各发电机组之间的分配又是有功功率负荷的最优分配问题。频率的一次调整是靠调速器来进行的。20可见，对应负荷增加量ΔPD0的线段ac=ad+cd。这种备用容量的大小，要根据国民经济的增长情况来确定。如以PDN，fN为基准，可表示为标幺值形式：（1)双绕组降压变压器如果负荷减小，调速器调整作用将使输出功率减小，转速与频率略高于原来值。欠激运行时从系统吸取感性无功功率。(a)开式网络；（1)双绕组降压变压器在以上计算中，X均为电压恒定的供电点到补偿点的总电抗。正是为了克服这一缺陷，受调相机优越调节特性的启示，产生了第二代并联型FACTS装置——静止调相器。这就是电力系统运行部门编制电压曲线的工作。由此得出十分重要的概念：横向串联附加电势主要产生强制循环功率的有功部分；55图6.27异步电动机简化等值电路图6.28异步电动机的Q—U特性图6.29综合负荷的无功功率—电压静态特性56由此断言，保证电压质量的前提条件是系统必须具有充足的无功电源容量。输电系统的无功功率平衡包含两个方面：一是保证电压质量的前提下，运行过程中任何时刻系统各类无功电源所发无功功率总和必须等于全系统负荷和网损所需的无功功率；再是，全系统必须有一定的无功电源备用容量，以便应对负荷变化时维持正常电压下的无功功率平衡。即：在进行电力系统规划设计时，也要进行无功功率平衡计算，以便确定无功电源补偿容量和对这些容量进行合理配置。规划设计中，无功功率备用容量一般取最大无功功率负荷的7%~8%。2)系统中的无功功率电源①发电机。57发电机的可发无功功率，由类似图4.5所示的发电机P—Q运行图或电力系统规划设计手册中提供的发电机有功功率降低时允许最大无功功率变化曲线确定。②调相机。它的运行方式为过激运行和欠激运行两种，过激运行时向系统提供无功功率；欠激运行时从系统吸取感性无功功率。尽管调相机具有良好的调节特性，也较长期地在电力系统运行中发挥了重大作用，但因其本身的一些缺点，特别是作为旋转机械以及辅助设施(如冷却系统)较复杂，使其运行维护极为不便，随先进的FACTS装置的出现，它已逐步趋于淘汰。③电容器。电容器只能向系统提供感性无功功率，所供无功功率(Mvar)与所在节点的电压平方成正比，即：58所以，电容器作为无功补偿电源在国内外都得到广泛采用。④静止补偿器和静止调相器。静止补偿器和静止调相器皆为并联型FACTS装置。静止补偿器(SVC)如图6.6所示。正是为了克服这一缺陷，受调相机优越调节特性的启示，产生了第二代并联型FACTS装置——静止调相器。静止调相器(STATCOM)如图6.10所示。它是以直流电容器为电压源，借可关断晶闸管GTO和二极管组成的换流器控制其交流侧电压U0，使其与系统电压U同相位。输电线路中电纳的无功功率为容性，称为线路的充电功率。其实质相当于无功电源向系统提供感性无功功率，其值(MVar)可近似用下式计算59表6.1列出一些典型数值。实际上，只需选择一些关键性的母线作为电压的监视点，控制这些母线的电压偏移在允许范围内，系统中各母线电压，从而所有负荷处的电压就基本上满足要求。这些电压监视点称电压中枢点，对电力系统电压的监视和调整即通过监视和调整中枢点的电压来实现。一般选择可反映系统电压水平的各类发电厂高压母线、枢纽变电所低压母线、有大量地方负荷的发电机母线等作为电压中枢点。因为在这些母线供电的范围内，基本上包括了系统中的所有负荷。60（1)中枢点的电压偏移对中枢点电压进行监控，必须首先确定中枢点电压的允许变动范围。这就是电力系统运行部门编制电压曲线的工作。根据各时段电压Ui允许的变动范围，表示在图6.32(a)中的阴影部分即为中枢点电压曲线。由中枢点的电压曲线可见，要同时满足由它供电的所有负荷的电压要求，中枢点电压允许变动范围大大缩小了。61

图6.31简单网络的运行电压

(a)简单网络;(b)负荷j日负荷曲线;(c)负荷k日负荷曲线;

(d)ΔUij的变化;(e)ΔUij的变化;(f)负荷j，k允许的电压偏移62图6.32中枢点i电压的允许变动范围(a)能同时满足负荷j，k的要求；(b)不能同时满足负荷j，k的要求63

在实际电力系统中，由于同一中枢点母线供电的负荷可能更多，且中枢点到各负荷处线路上电压损耗的大小和变化规律的差别可能更大，完全可能出现在某些时段内的中枢点电压取任何值都不能同时满足全部负荷对电压质量要求的情况。由此可见，仅依靠控制中枢点电压，不一定就能完全控制所有负荷处的电压。当出现这种情况时，必须采取其他措施调整电压。（2)中枢点电压的调整方式编制中枢点电压曲线，需知由它供电的各负荷对电压质量的要求，以及到各负荷点线路上的电压损耗，这对已投运的系统并不困难。这种在最大负荷时提高中枢点电压、最小负荷时降低电压的调整方式称“逆调压”。采用逆调压方式的中枢点，在允许的电压偏移值范围内的最大负荷电压偏移比最小负荷时高5%左右。这种在任何负荷下保持中枢点电压基本不变的调压方式称“常调压”或“恒调压”。64对于负荷变动甚小、供电线路不长的电力网络，只要在允许电压偏移值范围内，最大负荷时电压可以低一些，最小负荷时电压可以高一些，这种调压方式称“顺调压”。（3)调整电压的基本原理保证电力系统正常电压水平的必要条件是系统要有充足的无功功率电源，使系统在任何运行方式下都能维持无功功率平衡。但要保证系统中各处的负荷对电压质量的要求，还须采取必要的调压措施。

图6.33简单输电系统65

图中负荷处的电压UD可表示为：（1)改变发电机端电压当发电机母线作电压中枢点时，就可利用发电机的自动调节励磁装置调节发电机励磁电流改变其端电压达到调压的目的。这种调压方法不需增设额外设备，简便可行且又经济，应首先考虑，充分利用。如图6.34所示的系统，在最大负荷及最小负荷两种运行方式下，发电机至系统末端总电压损耗分别为20%及8%，末端电压则有12%的变动。由图可见，变压器高压主绕组与一个具有若干分接头的调压绕组串联，借助于特殊的切换装置，可在负荷电流下改换分接头。图6.设系统有n台机组，且其中第m台是主调频机组承担二次调整，n台机组进行一次调整，类似于式(6.当前正在研制或已在运用的主要输电型FACTS控制器及其控制作用如图6.12FACTS装置的稳态模型①静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)。根据各时段电压Ui允许的变动范围，表示在图6.综合考虑，应以下述原则设置无功补偿电源：首先，按正常电压水平下满足无功功率平衡的要求确定补偿容量，如果为满足调压要求还需增加无功补偿容量，就按所需最大容量设置；频率的一次调整是靠调速器来进行的。系统备用容量分热备用及冷备用两种形式。1所示网络为非均一网络，则功率分布按阻抗分布，其表达式为由此得出十分重要的概念：横向串联附加电势主要产生强制循环功率的有功部分；④晶闸管投切的串联电容器(ThyristorSwitchedSeriesCapacitor,TSSC)。它们与系统的联接方式分别有串联、并联和复合串并联等3种类型。②恒定机组出力自控制方式；改发电机为调相机或发电机进相运行皆可调整电压。②电动机的有功功率与系统频率有关。15负荷频率静态特性①电力用户使用的电气设备中绝大多数是异步电动机，其转速与系统频率有关。18发电机组的功频静态特性负荷变化会引起频率偏移。66图6.34发电机母线逆调压的后果(a)简单系统结线图；(b)电压分布情况67

由发电机经多级变压供电的系统，由于其供电范围大，线路上电压损耗较大，仅借助于改变发电机端电压来调压往往不能满足全系统各处对电压质量的要求。例如图6.35所示系统。对于多电源的大型电力系统，改变发电机电压会引起电源间无功功率的重新分配。故在利用发电机调压时，必须与系统无功功率合理分配等问题作全面优化考虑。（2)改发电机为调相机运行在水、火电联合电力系统中，可在丰水期将部分汽轮发电机改为调相机运行，在枯水期也可将受端系统内经技术经济比较可行的水轮发电机改为调相机运行。其目的是在补充系统无功出力的同时，以达到调整电压的作用。（3)发电机进相运行发电机的进相运行是指发电机工作在超前功率因数(欠励磁)的运行状态，即运行在图4.5中P轴左侧部分。68

图6.35多电压级系统中的电压损耗输电系统的电压管理即为监视并控制中枢点的电压偏移，从而达到控制系统中各节点电压的目的。②频率与系统有功功率密切相关，系统的有功电源集中于发电厂的发电机；荷型的并联电抗器，它仅用于超高压输电线上。荷型的并联电抗器，它仅用于超高压输电线上。电力系统负荷,特别是发电厂厂用电负荷,对频率要求极其严格。①500(330)kV母线规划设计中，无功功率备用容量一般取最大无功功率负荷的7%~8%。为防止系统中某些发电设备发生偶然性事故时，电力用户不致受到严重影响，维持系统正常供电在系统中留有的备用容量，即为事故备用容量。对于多机系统，电源的功频静态特性应是系统机组的等值功频静态特性，或称等值机的频率特性，仍如图6.发电机的可发无功功率，由类似图4.⑤晶闸管控制的移相变压器(ThyristorControlledPhaseShiftingTransformer,TCPST)。②静止无功发生器或吸收器(StaticVarGeneratororAbsorber,SVG)。（2)电压质量与无功功率的关系因为电容器只能发出感性无功功率提高电力网络的电压，而不能吸收感性无功功率降低电压。它的运行方式为过激运行和欠激运行两种，过激运行时向系统提供无功功率；在环形网络中串联一可调的加压器使产生一可调附加电势，从而产生一强制循环功率，使强制循环功率与自然分布功率相叠加，可达到所要求的潮流分布。系统备用容量按其作用可分为以下几种：②有功功率与频率一次方成正比的负荷，如球磨机、切削机床、卷扬机等。②能适应负荷变化需要的调整速度；为产生这一强制循环功率，在网络中串入的附加电势可得69变压器的变比即为绕组间匝数之比，改变变压器的变比则通过改变绕组间匝数比来实现。一般电力变压器的高压绕组都具有若干抽头供选择。普通变压器在运行过程中不能倒换接头，只有停运情况下才能调整变比。所以，必须在投运前选择合适的接头电压以满足各种运行方式下对电压的要求。

图6.36变压器的分接头70

（1)双绕组降压变压器图6.37为变压器等值电路。其中，变压器阻抗归算至高压侧，变压器符号表示一个理想变压器。由变压器变比的定义可得：

图6.37降压变压器等值电路71

以M表示最大负荷方式，m表示最小负荷方式，分别计算两种方式下的接头电压（2)双绕组升压变压器升压变压器高压绕组接头电压的确定方法与降压变压器相同。但须注意两点：①电压损耗的计算方向。即式(6.40)应写成：72②低压母线期望电压。

（3)三绕组变压器对于高、中压绕组都具抽头的三绕组变压器，各绕组接头电压的确定仍可按上述双绕组变压器的方法分两步进行。

图6.38升压变压器等值电路73（4)有载调压变压器采用上述的普通变压器(又称无载调压变压器)，有时会出现这种情况，即不论选取哪一个接头电压都不能同时满足最大方式和最小方式下低压母线的实际电压符合调压的要求。这时只能采用有载调压变压器。图6.39为有载调压变压器的原理接线图。由图可见，变压器高压主绕组与一个具有若干分接头的调压绕组串联，借助于特殊的切换装置，可在负荷电流下改换分接头。使用有载调压变压器时，可按式(6.40)或式(6.43)计算各种运行方式下变压器的分接头电压。有载调压变压器的调压效果显著。在电源无功功率充足的输电系统中，凡是采用普通变压器不能满足调压要求的场合，都可采用有载调压变压器。此外，还可采用串联加压器调整电压，且通常都可以有载调节。74

图6.39有载调压变压器的原理接线7576一般可在降压变电所低压母线或大负荷的中心变电所设置电容器、调相机、静止补偿器等无功电源装置，称并联补偿。并联补偿调压的实质是改变系统中无功功率的分布，从而降低网络中的电压损耗以达到调整电压的目的。同时，并联补偿可降低网络中功率损耗和电能损耗。另外，并联补偿还包括在超高压电力网络中，为改善系统无功功率运行状况，具有多种功能(含电压调整)的纯负荷型无功补偿装置——并联电抗器。下面介绍以达到调压要求为目的选择所需补偿设备的容量。（1)电源型无功补偿装置图6.40为一简单输电系统。

图6.40并联补偿77按调压要求，变电所低压母线的电压值为UjC，将它代入上式，可得：根据补偿装置的不同特点，变比k及补偿设备容量QC的选择方法有所不同。1)电容器因为电容器只能发出感性无功功率提高电力网络的电压，而不能吸收感性无功功率降低电压。所以，在重负荷时全部投入电容器，轻负荷时就应将它们全部或部分切除。为此，确定补偿电容器的容量分两步进行。2)调相机调相机既可过激运行发出感性无功功率，又可欠激运行吸收感性无功功率，变压器变比的选择就应兼顾这两种情况。78最小负荷时作为无功负荷，Qsc应满足两式相除得解式(6.47)，并用α代表数值范围(0.5~0.6)，可得：上述选择调相机容量的方法，可推广适用于选择静止补偿器的容量，只须按补偿器的额定容性和感性无功功率容量对式(6.48)中的乘数α作相应修改。79在以上计算中，X均为电压恒定的供电点到补偿点的总电抗。

图6.41计算电抗的确定(a)开式网络；(b)闭式网络80

利用无功补偿进行电压调整，其效果与网络性质及负荷情况有关。在高电压网络中，导线截面积较大，线路的电抗比电阻大，且变压器的电抗更远大于电阻。综合考虑，应以下述原则设置无功补偿电源：首先，按正常电压水平下满足无功功率平衡的要求确定补偿容量，如果为满足调压要求还需增加无功补偿容量，就按所需最大容量设置；在确定无功补偿容量后，再以调压要求为约束条件按经济原则(全网有功功率损耗最小)在各补偿点分配补偿容量。

图6.42例6.7简单电力网络及其等值电路81

（2)并联电抗器根据上述并联电抗器的功能，电抗器的容量就应在使无功分层、分区就地平衡的同时，以达到限制工频过电压、限制潜供电流、不产生自励磁等条件为目的，采用通常的技术经济比较方法或优化方法(在满足各种约束条件的前提下使某一目标达到最优)来予以确定。并联电抗器的容量QL与相应线路的充电功率QC的比值称补偿度，用K=QL/QC表示，一般取40%~80%。电抗器的安装地点应按其主要用途进行技术经济比较后确定。通常是：单电源线路装在线路末端；双电源线路装在线路中段附近或线路两侧，亦可装在系统容量较大的一侧。（1)串联补偿电容器调压82由电压降计算式可知，降低的电压降随负荷功率的增大而增大，随负荷功率的减小而减小，恰与调压要求一致，对电压起正向调节作用。因此，串联电容补偿的调压效果优于并联电容补偿。求得所需的电容器容量QC(MVar)：正由于串联电容补偿的主要作用是降低纵向电压降，其纵向压降越大，调压效果越好。当线路不输送无功功率时，串联电容补偿基本不起作用。（2)调压措施的合理选用对于实际电力系统的调压问题，很少用单一措施就能得以解决，而是要根据具体情况将可能选用的措施进行技术经济比较后才能确定合理的综合调压方案。83利用发电机调压不附加设备也就不需附加投资，应优先考虑。改发电机为调相机或发电机进相运行皆可调整电压。普通变压器在运行过程中不能改变变比也就不能调整电压；采用有载调压变压器虽能带负荷切换变比，但又必须以系统电源无功功率充足为前提。对于电源无功功率不足的系统，首要问题是增加无功电源，如采用电源型并联补偿，设置电容器、调相机、静止补偿器或静止调相器等。并联电抗器的调压作用是防止线路电压不正常地升高，特别是对于线路末端电压。所以，它只用于超高压线路上。电源型并联补偿装置中的调相机、静止补偿器和静止调相器等，同样具有并联电抗器的调压功能。因此，可将并联电抗器与静止补偿器或静止调相器进行比较后合理选用。小结输电网络中的潮流按其自然分布有时会危及系统的安全运行或影响系统运行的经济性能，故提出了对输电网络潮流进行调整控制的问题。84开式网络的潮流分布是不可控也不能控制的；两端供电网络可通过调节电源的功率或电压来控制潮流分布，但有一定局限性；环形网络可串联电容补偿以改变线路参数，或串联加压器在网络中产生一循环功率等，以达到调控潮流分布的目的。通过对串联加压器调控潮流的分析，得出重要概念：调节节点电压相位角主要能控制网络中有功功率的分布；调节节点电压数值主要能控制网络中无功功率的分布。串联电容器或串联加压器等调控手段都是借用机械式开关操动的调控方式，不仅令调整速度不够理想，且因频繁操作易产生机械故障而可能引发系统事故。这些措施都难以采用。“柔性交流输电技术”的提出，开创了系统潮流控制的崭新局面。本章借输电系统潮流调控问题的讨论，综合有关文献，较系统、全面地介绍了两类输85电型FACTS控制器的定义和基本功能；以及“柔性交流输电技术”控制潮流的基本原理和几种控制器对潮流的控制域等内容。频率是衡量电能质量最重要的指标，必须得到保证。保证频率的前提是系统中必须具有充足的有功功率电源，即运行中任何时刻都能保持有功功率平衡，并备有一定的有功电源备用容量以适应负荷变化或事故情况下的需要。负荷变化会引起频率偏移。对偶然性和冲击性的负荷变化，必须采取调整电源有功出力才能维持系统频率的稳定。调整手段分一次调整和二次调整两种。频率的一次调整是靠调速器来进行的。频率的二次调整只由系统中的调频机组承担，通过其调频器完成。电力系统负荷对系统频率亦有调整作用(ΔPD=

KDΔf)。在系统频率为有差调节时，就是靠发电机组调速系统动作及负荷本身的调节效应共同作用来实现的。86对于互联系统，在调整过程中为避免联络线上可能出现过负荷，应对联络线的交换功率进行监视和调整。互联系统频率偏移量和联络线上交换功率的变化量分别为：随自动发电控制(AGC)技术的运用，对系统频率质量提供了更有力的保证。电压也是衡量电能质量的重要指标。电压质量与系统无功功率密切相关，输电系统运行的电压水平取决于系统电源无功功率的多寡。维持系统无功功率的平衡是保证电压质量的必要条件。如果系统仅靠发电厂中的发电机作为无功电源，则系统无功功率不能达到平衡，且输电线上输送的无功功率受两端点允许电压偏移值的约束。这两个方面都要求在负荷中心设置无功电源补偿装置，如并联电容器、调相机、静止补偿器和新型的静止调相器等。87发电机所能供应的无功功率可根据有功出力由功率极限图确定。电容器、调相机、静止补偿器按额定容量考虑。高压输电线电容充电功率作为无功电源参与无功平衡计算。输电系统的电压管理即为监视并控制中枢点的电压偏移，从而达到控制系统中各节点电压的目的。中枢点允许的电压偏移则依据负荷对电压的要求及供电线路上的电压损耗而确定。控制中枢点电压的调整措施有：利用发电机调压；改变变压器变比调压；并联补偿无功设备调压；串联电容器调压等。发电机调压简单、经济，应优先采用。在电源无功充裕的系统中，有载调压变压器能在有载状态下改变变压器变比来调整电压，其效果明显，实为