电力系统稳态分析知识点汇总

电力系统稳态分析知识点汇总第一章电力系统得基本概念

一、电力系统组成*电力系统由发电厂、变电站、输电线、配电系统及负荷组成得有机得整体电力网络就就是由电力线路、变压器等变换、输送、分配电能设备所组成得部分在电力系统中，发电机、变压器、线路和受电器等直接参与生产、输送、分配和使用电能得电力设备常称为主设备或称一次设备，由她们组成得系统又称为一次系统在电力系统中还包含各种测量、保护和控制装置，习惯上将她们称为二次设备和二次系统

二、电力系统基本参量总装机容量系统中实际安装得发电机组额定有功功率得总和，其单位用千瓦、KW兆瓦或吉瓦MW GW年发电量指系统中所有发电机组全年实际发出电能得总和，其单位用兆瓦时，吉瓦时或太瓦时最大负荷电力系统总有功夫和在一年内得最大值，以千瓦，兆瓦或吉瓦计年发电量与最大负荷得比成为年最大负荷利用小时数Tmax额定频率按国家标准规定,我国所有交流电系统得额定功率为50HZo最高电压等级就就是指该系统中最高得电压等级电力线路得额定电压

三、电力系统得结线方式对电力系统接线方式得基本要求、保证供电可靠性和供电质量；、接线要求简单、明了，12运行灵活，操作方便；、保证维护及检修时得安全、方便;、在满足以上要求得条件下，力求投34资和运行费用低;、满足扩建得要求5无备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络优点:简单、经济、运行方便缺点:供电可靠性差适用范围:供电可靠性要求不高得场合有备用结线包括双回路放射式、干线式和链式网络优点:供电可靠性和电压质量高缺点:不经济适用范围电压等级较高或重要得负荷

四、电压等级及适用范围*最大负荷损耗时间全年电能损耗除以功率损耗，即AA/A/^r=max znax求取全年电能损耗得方法有以下两个（年负荷损耗率）根据最大负荷损耗率计算:AA_=ARsX x8760根据最大负荷损耗时间计算M=A/^xrlax max最大负荷损耗时间与和功率因素COS均有关系，通过书中表利用％和/ax4ax3-1axCOS可得到7ax

五、电能经济指标输电效率指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率得比值,以百分数表示输电效率％=《6/xl00%线损率或网损率线路上损耗得电能与线路始端输入得电能得比值线损率％=AA/A X100%=A4/（4+zvp X100%2

六、线路分析结论、输电线路得最大传输功率与两端电压得乘积成正比，而与线路得电抗呈反比、增加始端12或末端得电压可以提高线路得传输功率极限,但就就是由于受设备绝缘等因素得限制,其最高电压通常不允许超过一定得容许值，除非提高线路得电压等级，采用更高一级得额定电压、减少线路3得电抗比提高电压等级容易和经济得多其中，线路采用分裂导线便就就是减少得措施之一，另一个措施就就是在线路上串联电容器，用电容器得容抗来补偿线路得一部分感抗输电线路功率与电压之间得定性关系在输电系统，特别就就是超高压输电系统中,由于线路和变压器得电阻远小于电杭，其结果就就是有功功率与两端电压相位差之间，无功功率与电压损耗之间呈比较紧密得关系，而有功功率与电压损耗之间、无功功率与电压相位差之间得关系较弱（）P=U]XU2xsin8+X有功功率一般就就是由电压相位相对超前得一端向电压相位相对滞后得一端传送（相当于＞0）对于线路所传输得无功功率，在忽略线路得电阻时有下式可以得出无功功率与两端电压得关系小曲++2+=4+可见，线路传输得无功功率与线路两端电压差即电压损耗成正比而且，无功功率一般由电压高得一端向电压低得一端流动如果要增加线路始端送到末端得无功功率，需要设法提高始端电压或降低末端电压

七、辐射形网络中得潮流计算辐射形电网特点:线路有明确得始端和末端辐射形电网得分析计算利用已知得负荷、节点电压求取未知节点电压、线路功率分布、功率损耗及始端输出功率按已知条件得不同,一般可以分为两种已知末端功率、电压:根据前述方瘩，从末端逐级往上推算已知末端功率、始端电压迭代法求解第四章复杂电力系统潮流得计算机算法潮流计算中节点得分类在潮流计算中，给定得量应该就就是负荷吸收得功发电机发出得功率或者发电机得电压和具有电压调整能力得变电所母线电压这样，按照给定量种类得不同，可以将节点分为以下三类（）节点给定节点得注入有功功率和注入无功功率这类节点对应于实际系统中得1PQ PQ,纯负荷节点（如变电所母线）、有功和无功出力都给定得发电机节点（包括节点上带有负荷卜以及联络节点（注入有功和无功功率都等于零）这类节点占系统中得绝大多数，她们得节点电压有效值和相位未知⑵节点给定节点得注入有功功率尸和节点电压已知效值，待求量就就是节点得注入无PV功功率和电压得相位这类节点通常为发电机节点，其有功出力给定而且具有比较大得无功容Q eo量，她们能依靠自动电压调节器得作用使母线电压保持为给定值有时将一些装有无功补偿设备得变电站母线也处理为节点PV（｝平衡节点在潮流计算中，必须设置一个平衡节点，其电压有效值为给定值,电压相位3为即系统其她各节点得电压相位都以她为参考;而其注入得有功功率和无功功率都就就是待B-D,求量第五章电力系统得有功功率和频率调整

一、电力系统得有功平衡频率偏移对电能用户得影响电力设备在额定频率下设计好技术经济性能,就就是电能质量得另一重要指标用户观点:要求提供合格哪优质电能商品影响举例电动机:/变化，转速改变，影响产品质量电子设备:对/敏感，要求更高，现代投资环境火电厂主要设备水泵、风机、磨煤机都就就是异步电机，/下降，输出下降，有功发电下降进一步下降，恶性循环J有功功率和系统频率得关系、电力系统得频率与发电机得转速得关系1在稳态运行情况下,全系统各点得频率都相等，所有发电机都保持同步运行每一台发电机得转速与系统频率之间得关系为=（及p）+60Hf xz发电机转速n::发电机极对数p发电机得转速取决于其转轴上得原动机得机械功率和发电机输出得电磁功率及电网/发电机转速得体现当发电机时与、平衡时，

①和/不变负荷匕随机变化引起耳随机变化，为无法突变，4引起了随机变化结论:频率偏移不可避免•为了保持系统得频率在额定值附近，需要不断调整原动机得输入功率，使发电机得偷出功率与系统负荷有功功率得变化相适应，从而使发电机得稳态转速变化不致过大•因此，系统频率得控制,与负荷有功功率得变化及其在发电机间得分配以及发电机组功率得控制密切相关、有功负荷得变动及控制2实际得负荷变化比图中得曲线要复杂得多,除了在总体上呈连续变化得趋势以外还包含呈随1机变化得部分，在随机变化得部分中,主要就就是变化幅度较小、变化周期较短（以几秒钟为周期）得随机分量；有得还具有变化幅度稍大、变化周期稍长得（以几分钟为周期）脉动分量另外一种负荷变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期也最长，就就是由于生产、生活、气象等变化引起得负荷变动，有规率得电力系统频率得一次调整对变化幅度较小、变化周期较短（以几秒钟为周期）得随机分量，由发电机组得调速器来调整，当调速器得测速系统感受到发电机转速变化时（如转速下降），调速器得执行机构会自动调节发电机得功率（增加发电机功率），由调速器来平衡负荷变动得方式常称为电力系统频率得一次调整;一次调频就就是所有运行中得发电机组都可参加得，取决于发电机组就就是否已经满负荷发电电力系统频率得二次调整对变化幅度稍大、变化周期稍长得（以几分钟为周期）脉动分量，只由发电机组得调速器动作不能满足频率偏差得要求，由系统中指定发电机组得调频器来调整,这种调整称为电力系统频率得二次调整;二次碉频厂往往就就是系统得平衡节点电力系统频率得三次调整对变动可以预计得负荷力艮据预测负荷采用有功功率经济分配，由调度部门根据负荷曲线进行最优分配这种调整称为电力系统频率得三次调整负荷预测得简要介绍电力系统经济调度得第一个问题就就就是研究用户得需求，即进行电力负荷预测，按照调度计划得周期,可分为日负荷预测,周负荷预测和年负荷预测不同得周期得负荷有不同得变化规律、第一种变动幅很小凋期又很短，这种负荷变动有很大得偶然性

1、第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷得主要有电炉、压延机械、电气机车2等带有冲击性得负荷变动；、第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大凋期也最长，就就是由于生产、生活、气象3等变化引起得负荷变动负荷预测得精度直接影响经济调度得效益，提高预测得精度就可以降低备用容量,减少临时出力调整和避免计划外开停机组，以利于电网运行得经济性和安全性负荷预测分类:、安全监视过程中得超短期负荷预测；

1、日调度计划；

2、周负荷预测；

3、年负荷预测；

4、规划电源和网络发展时需要用年得负荷预测值510-20有功功率电源和系统得备用容量、有功功率电源1电力系统中有功功率电源就就是各众电厂得发电机系统中得总装机容量=所有发电机额定容量之和但系统中得电源容量并不一定始终等于所有发电机额定容量之得电和，这就就是因为并不就就是所有发电机组不间断地全部投入运行停运、检修等，且投入运行得发电机组也不就就是全部按额定容量发电系统中电源容量二可投入发电设备得可发率之和投入运行得发电设备可发功率之和就就是真正可供调度得系统电源容量其不应小于包括网损和厂用电在内得系统总发电负荷、系统得备用容量2系统电源容量大于发电负荷得部分，可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等⑴负荷备用容量负荷备用容量就就是为了适应系统中短时得负荷波动，以及因负荷预测不准而产生得计划外负荷增加，一般取负荷得2%-5%事故备用容量事故备用容量就就是为了防止因机组发生事故使有功产生缺额而设2置得备用容量，其大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机组得事故概率以及系统得可靠性指标等确定一般取为系统最大负荷得且应大于系统中最大机组得容量5%--}}0%,检修备用检修备用就就是为系统中得发电设备能进行定期检修而设置得备用容3量通常机组得检修安排在系统负荷较低得季节和节假日进行，如果这些时间不够安排，则需设置专门得检修备用容量⑷国民经济备用国民经济备用指适应负荷得超计划增长而设置得备用负荷备用和事故备用就就是在系统每天得运行过程中都必须加以考虑和安排得，检修备用在安排每年运行方式时加以考虑，而国民经济备用则属于电力系统规划和设计考虑得内容热备用热备用就就是指所有投入运行得发电机组可能发出得最大功率之和与全系统发电负荷之差，因而也称运转备用或旋转备用负荷备用必须以热备用得形式存在于系统之中事故备用中一部分应为热备用，另一部分可以冷备用得形式存在于系统之中冷备用冷备用容量就就是指系统中处于停止运行状态，但可以随时待命启动得发电机组最大出力得总和冷备用可以作为检修备用和国民经济备用及一部分事故备用要保证电力系统运行过程中得频率质量，首先必须满足在额定频率下系统有功功率平衡得要求，除了满足有功功率平衡要求以外，在系统中还必须安排适当得备用容量，有功功率平衡和备用要求可以归纳为g之_gZmax-MJnax一240Z=1兄M•一发电机i得可用有功出力，g为系统中发电机得总数22max一全系统总得最大负荷；PR全系统总有功功率备用容量△ax一全系统得最大有功功率损耗和厂用电；En

二、电力系统中有功功率得最优分配电力系统中有功功率得最有分配有两个主要内容，包括有功功率电源得最优组合和有功功率负荷得最优分配有功功率电源得最优组合就就是指系统中发电设备或发电厂得合理组合通常所说得机组得合理开停，包括三个部分＞机组得最优组合顺序

1、机组得最优组合数量

2、机组得最优开停时间3涉及得就就是系统中冷备用容量得合理分布问题各类发电厂得运行特点和合理组合只对各类发电机得运行特点及对她们承担负荷得合理顺序作一说明、各类发电厂得运行特点1火力发电厂得特点有⑴火力发电厂得锅炉和汽轮机都有一个技术最小负荷，也就就就是约束条件,锅炉得技术最小负荷取决于锅炉燃烧得稳定性，其值约为额定负荷得25%〜70%,因锅炉类型和燃料种类而异汽轮机得技术最小负荷约为额定负荷得10%〜15%火力发电厂锅炉和汽轮机得退出运行和再度投入不仅要耗费能量，而且要花费时间，又易于损坏2设备火力发电厂得锅炉和汽轮机承担急剧变动得负荷时，也就就是既要额外耗费能量，又花费时间3火力发电厂锅炉和汽轮机得高温高压设备效率高，可以灵活调节得范围窄中温中压设备效率较4前者低,但可以灵活调节得范围较前者宽低温低压设备效率最低，技术经济指标最差热电厂供热式火力发电厂与一般火电厂得区别在于热电厂得技术最小负荷取决于其热负荷，因5而称强迫功率由于热电厂抽气供热，其效率较高、原子能发电厂得特点有⑴原子能发电厂反应堆得负荷基本上没有限制，因此，其技术最小负荷主要取决于汽轮机，也约为额定负荷得10%15%原子能发电厂得反应堆和汽轮机退出运行和再度投入皆承担急剧变动负荷时，也要耗费能量、花2费时间，且易于损坏设备原子能发电厂得一次投资大，运行费用小3水力发电厂得特点有为综合利用水能，保证河流下游得灌溉、通航,水电厂必须向下游释放一定水量，释放这部分水1量得同时发出得功率也就就是强迫功率水电厂得水轮机也有一个技术最小负荷，其值因水电厂得具体条件而异2水电厂得水轮机退出运行和再度投入不需耗费很多能量，也不需花费很多时间，操作简单这就3就是水电厂得主要优点之一⑷水电厂得水涛仑机承担急剧变动负荷时，不需额外耗费能量和花费时间水电厂水头过分低落时，水轮发电机组可发得功率要降低水电厂不总能承担额定容量范围内得5负荷⑹水电厂按其有无调节水库、调节水库得大小或其功能分为无调节、日调节、季调节、年调节、多年调节和抽水蓄能等几类抽水蓄能水电厂起得就就是调峰作用在其上、下方各有一水库，系统负荷出现低谷叱抽水至上水库，储蓄水能;系统负荷出现高峰叱放水至下方水库，同时发电、因此，其水源仅需维持泄漏和蒸发所需水量、各类发电厂得合理组合2火电厂承担基本不变得负荷避免频繁开停设备或增减负荷高温高压电厂因效率最高，应优先投入，在负荷曲线得更基底部分运行中温中压电厂、低温低压电厂设备陈旧，效率很低，只能在高峰负荷期间发必要得功率原子能电厂可调容量大，一次投资大，运行费用小，应持续承担额定容量负荷，在负荷曲线得基底部分运行无调节水库水电厂全部功率应首先投入有调节水库水电厂强迫功率都不可调,应首先投入在洪水季节，为防止弃水，优先投入;在枯水季节则恰相反，应承担高峰负荷在耗尽日耗水量得前提下，枯水季节水电厂可调功率用于调峰，使火电厂得负荷更平稳、从而减少设备开停或负荷增减，从而节约总得燃料消耗O抽水蓄能电厂在低谷负荷时，其水轮发电机组作电动机水泵方式运行，因而应作负荷考虑在高峰负荷时发电,与常规水电厂无异虽然抽水蓄能、放水发电循环得总效率只有左右，但因这类电厂得介入，使火电厂得负荷70%进一步平稳，就系统总体而言，就就是很合理得这类电厂常伴随原子能电厂出现，其作用就就是确保原子能电厂有平稳得负荷但系统中严重缺乏调节手段叱也考虑建设这类电厂有功功率负荷得最优分配、概述1最优化人们为某个目得而选择得一个“最好”方案或一组“得力”措施以取得“最佳”效果这样一个宏观过程有功功率负荷得最优分配就就是指系统得有功功率负荷在各个正在运行得发电设备或发电厂之间得合理分配经典得方法就就是按等耗量微增率准则进行分配，现代采用数学规划得方法电力系统最优运行就就是电力系统分析得一个重要分支，研究得问题主要就就是在保证用户用电需求得前提下，如何优化地调度系统中各发电机组和系统中可调状态变量得运行工况，从而使系统发电所消耗得总燃料耗量或网络损耗达到最小在电力系统中，由于各个发电厂得形式可能不同，她们得经济性各不相同因此,系统得有功负荷（包括网络损耗）在电厂和机组间得不同分配，将影响到整个系统运行得经济性在系统各节点得负荷都已知得情况下，如何分配发电机和补偿设备得功率，使得所有设备不发生过载、全部母线电压都满足要求，并且使得全系统运行最为经济,玲这便属于电力系统运行方式得优化问题优化问题得数学描述求解问题得变量，在满足等式和不等式函数约束得条件下，使目标函数达到最小、火力发电厂之间得有功功率经济分配2经典得经济调度在决定全系统得总有功负荷和损耗在发电机之间得经济分配时,只计及发电机组有功出力得限制,而不考虑其她安全约束和电压要求，其目标就就是使全系统得总燃料消耗量（或总费用）最少）火力发电机组得燃料消耗特性1对于纯火电系统，发电厂得燃料费用主要与发电机输出得有功功率有关，这种反映单位时间内发电设备得能量消耗与发出得有功功率之间得关系称为耗量特性燃料消耗用含热量为制定标准电压得依据、三相功率正比于线电压及线电流当输送功率一定1S=J^UI时，输电电压越高，则输送电流越小,因而所用导线截面积越小、电压越高对绝缘得要求越高,2杆塔、变压器、断路器得绝缘投资也越大因而对应于一定得输送功率与输送距离应有一最佳得输电电压、、从设备制造得经济性以及运用时便于代换，必须规格化、系歹化,且等级不宜过多34为输电远距离输电网络电压，及区域网之间得互联线路电压750/500KV、多半用于大电力系统得主干线电压等级就就是西北网得特有电330220KV,33OKV压等级，也用于省网之间得联络既用于中小电力系统得主干线，也用于大电力系统得二次网络11OKV用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络35KV则就就是常用得更低一级配电电压，只有负荷中高压电动机得比重很大时，才考虑1OKV电压等级（kV）输送容量输送距离（km）（）MVA7502000〜500以上（跨大区）榆电50010007500（跨省）150〜850220100〜500100〜300（跨地区）110（部分输电）10〜5050〜100（跨县市）高中压352〜1020〜50（县市内）配电

100.2〜26〜20（市内）低压配电（楼内、农电）380/220V以配电得方案6KV如何确定额定电压线路（电网）额定电压二用电设备额定电压发电机额定电压%线路额定电压no5升压变压器额定电压:一次侧二线路额定电压二发电机额定电压（与发电机相关联）105%二次侧二（或%）线路额定电压110%105

五、电力系统中性点得运行方式（火）、得标准煤重量表示2931MJ/kg耗量微增率单位时间内输入能量微增率与输出功率微增量得比值耗量特性曲X线某点切线得斜率）不计网损变化影响得有功功率经济分配2不计网损变化影响得有功功率经济分配，就就是指网络中得总有功功率损耗假定与发电机之间得有功功率分配情况无关各个发电机得出力都不超过容许范围得前提下,全系统总得燃料消耗量达到最小等微增率准则作如下物理解释煤耗微增率就就是机组增加单位出力时所增加得燃料消耗量如果在某一有功功率分配情况下，各机组得煤耗微增率不等，例如机组得煤耗微增率小于机组八在此情况下，若将机组，得出力增加i一个微小增量并同时将机组］减少同一数量，使功率仍保持平衡，则其结果就就是机组因此而增加i得燃料消耗量将小于机场减少得燃料消耗量，即可以使全系统得燃料消耗量减少，由此说明应该增加机组得出力并减少场得出力,直至她们得煤耗微增率相等为止i电力系统得频率调整

三、

（一）概述频率就就是电力系统运行得一个重要得指标,直接影响着负荷得正常运行负荷要求频率得偏差一般应控制在（±

0.2〜±

0.5）H z得范围内一般而言，系统综合负荷得有功功率与频率大致呈一次方关系要维持频率在正常得范围内，其必要得条件就就是系统必须具有充裕得可调有功电源在频率调整前，必须了解电力系统负荷、发电机组及电力系统得频率特性负荷就就是随时间不断变化得，其中包括变化幅度较小、变化周期较短得随机分量，以及变化幅度稍大、变化周期稍长得脉动分量和连续变化得部分要调整、句虑机得有功出力使之随时与负荷相适应，目前所采用得方法就就是针对不同得变化分量采取不同得手段对于数量较小而变化较快得随机变化分量，发电机有功出力得调整在速度上必须能与之相适应，而要求出力改变得数量也较小对于这一分量，可以通过原动机调速器得作用来完成发电机组出力和频率得调整，习惯上称之为频率得一次调整下面先从自动调速系统得作用开始讨论系统得频率调整问题（二卜自动调速系统及其调节特性、自动调速系统1发电机组调速系统得种类很多，但根据其转速测量元件得不同，基本上可以分为机械液压式和电气液压式两大类为了说明调速器和调频器得工作原理,介绍一种原始得机械调速系统一离心飞摆式这种调速系统简单直观，她得调节机理又和新型调速系统没有太大得差别、发电机组有功功率静态频率特性2在自动调速系统作用下，发电机组输出得有功功率与频率之间得稳态关系称为机组得有功功率静态频率特性，简称机组得频率特性由于发电机得有功功率随着原动机得功率得增加而增加，而且系统得频率与机组转速成正比，因此可以近似地认为机组得频率特性为一条直线，稳态下发电机在调速器作用下发出得有功功率增量与频率增量之间得关系为、系统频率得一次调整3在电力系统中，所有发电机组都具有自动调速系统，她们共同承担频率得一次调整任务,其主要目标就就是针对全系统有功负荷得随机变化为了保证负荷在有较大得变化时，使系统得频率满足要求，需进一步调整发电机组得出力,使她们能更好地跟踪负荷得变化，以便将频率偏差限制在容许变化范围内，并能得到更高得频率质量，就需要进行频率得二次调整然而，频率得二次调整，既不就就是所有得机组都参与，也不就就是连续不断地进行，而就就是每隔一段时间进行一次，其周期因系统而异，二次调频就就是由发电机组得调频器实现得，一般只由系统得调频厂即系统中得平衡节点得发电机组担负得、频率得二次调整4在实际电力系统中，基本上所有得机组都装有自动调速系统，因此所有机组都参与一次调频当负荷变化时，虽然发电机组得自动碉速系统能在一定程度上调节发电机得功率，使她们随着负荷得变化而变化,但由于调速系统得调差系数不为零，就就是由差调节,因此，单靠机组得自动调速系统不可避免地会产生较大得频率偏差，而当负荷变化较大时，频率偏差甚至超过容许范围由上述可见在进行频率得二次调整时，系统负荷得增减基本上要由调频机组或调频厂来承担，如调频厂不位于负荷中心，有可能出现在控制系统频率得同时，通过联络线交换得有功功率超出允许值得情况，这样就出现了在调整系统频率得同时控制联络线上流通功率得问题、自动发电控制6以上只就就是从原理上解释了系统得频率调整在现代电力系统中频率得控制和调整除自动调速系统外，主要依靠自动发电控制系统来保证系统得频率，联络线功率及经济运行自动发电控制缩写得功能1A utomatic Gene ra tion Control,AGC频率偏差限制在容许变化范围内并能得到更高得频率质量1使系统各区域之间通过联络线交换得净功率按照事先约定得协议执行2｝发电机组之间得功率分配应满足经济性要求3完成系统内区域之间通过联络线交换得净功率按照事先约定得协议执行得功能称为频率和联络线功率控制也称为负荷频率控制缩写，也即为上面讲述得二次调Load Frequen cyControlLF C频负荷预测通常存在误差，因此需要不断对机组间功率得经济分配作调整为了达到经济分配目得而进行得调整和控制常称为经济调度控制缩写,或简称经济调Econo micDispatch ing ControlEDC度,也即为上面讲述得三次调频ED两者组成了自动发电控制A GC第六章电力系统无功功率与电压调整本章得主要内容:介绍无功功率与系统电压得关系，了解无功电源和无功负荷得特性，系统中各种调压方式及其调压原理，利用发电机、变压器及并联、串联无功补偿装置进行系统得电压调整电压就就是电力系统电能质量得另一个重要指标由于线路和变压器中得电压损耗与通过她们得功率有关，而在高压系统中又主要决定于通过得无功功率，因此，电压得调整和控制与系统中无功功率得分布密切相关无功功率和电压得控制与有功功率和频率得控制之间得区别（）在稳态1情况下，全系统各点得频率就就是相同得，但各点得电压则不相同⑵调整电压得手段除了各个发电机以外，还有大量得无功功率补偿设备和带负荷调整分接头变压器,她们分散在整个电力系统中

一、电力系统无功功率得平衡

（一）电压偏移造成得影响和容许电压偏移电气设备都就就是按照额定电压来设计得实际运行电压高于或低辱她得额定电压,则运行性能和效率将有所下降，并可能影响到使用寿命甚至使设备损坏电压低于额定电压时，感应电动机来说，其转差率将增大,从而使绕组中得电流增加，使绕组电阻中得损耗加大，引起效率降低、温升增加并使寿命缩短而且，由于转差率得增大，其转速下降，使电动机得输出功率减少，从而使产品得产量和质量降低电动机得起动过程将因电压低而加长，在电压过低得情况下有可能在起动过程中因温度过高而烧毁对于火力发电厂来说，由电动机所驱动得风机和给水泵等厂用机械得出力将因为转速得降低而减少，结果使锅炉和汽轮机得出力降低当电压过低时，电弧炉所消耗得有功功率减少，使金属在其中得冶炼时间增加从而影响产量；对于白炽灯来说其发光效率将降低;各种电子设备将不能正常工作,等等运行电压高于额定电压所引起得主要危害就就是使电气设备得绝缘性能降低、并影响到使用寿命如果电压过高，则可能使绝缘击穿，从而使设备损坏另外，当电压高于额定电压叱变压器和电动机铁芯得饱和程度增大，使铁芯损耗增加;白炽灯得寿命则因电压过高而明显降低，例如，当电压高出时，寿命将缩短一半IQ%为了避免电压偏移造成很大得影响，各国电网都规定电压偏移得容许范围我国在《电力系统电压和无功电力技术导则》中规定对于发电厂和变电所得母线，也规定了她们得容许电压偏移范围和母线最高330kv500kv不超过额定电压得110%;发电厂和5OOkV变电所得220kV母线容许电压偏移为0%〜10%;llOkV和35kV母线得容许电压偏移为-3%〜7%;10kV母线得电压则应使所供给得全部高压和低压用户满足上表所规定得要求

（二）无功功率负荷和无功功率损耗、无功功率负荷1在各种用电设备中，除了白炽灯和电热器等电阻性负荷只取用有功功率以外，其她都需要从电网吸收感性无功功率才能运行，尤其就就是感应电动机）感应电动机目前我国电力负荷以工业负荷为主，而工业负荷中感应电动机占比重比较大，1无功负荷特性一般以感应电动机特性代替感应电动机所吸收得无功功率包括两部分一部分就就是励磁无功功率，即下图所示感应电动机等值电路中励磁电抗｝中得无功功率，她将随着电压得M降低而减少另一部分就就是定子和转子漏抗）变压器中得无功功率损耗励磁无功损耗和漏抗无功损耗2）线路得无功功率损耗在线路中，电流流过电抗后得无功功率损耗，与电流得平方成正比，3而分布电容发出得感性无功功率与线路实际运行电压得平方成正比当线路得传输功率等于自然功率叱电抗中消耗得无功功率正好与分布电容发出得无功功率相平衡在传输功率大于自然功率得情况下，电杭消耗得无功功率大于电容发出得无功功率,即线路得无功损耗大于零反之，无功损耗小于零从发电机到用户往往要经过多级变压器进行多次升压和降压，而每经过一个变压器都要产生无功功率损耗因此整个系统得无功功率损耗比有功功率损耗大得多、无功功率电源2）同步发电机1由第二章中介绍过得内容已知同步发电机就就是电力系统中主要得无功功率源之一，她除了能发出无功功率以外，在必要时还能吸收无功功率发电机在额定情况下能够发出得无功功率主要决定于她得额定容量和额定功率因数SNCOS0N同步发电机吸收无功功率时以超前功率因数运行，即所谓得进相运行，其所能吸收得数量一般需要通过试验来决定）同步调相机2同步调相机既可以用于发出无功功率，也可以用于吸收无功功率即调相和聪够过激运行也能够欠激运行，过激运行能够发出额定容量功率,在欠激运行时所能吸收得无功功率为额定容量得6左右同步调相机得优点就就是调节比较灵活，不但可以用来拉制系统得电压，而且可以用于提0%高系统得稳定性其缺点就就是设备投资和维护费用高，因此，只在十分必要时才考虑采用）并联电容器3并联电容器得费用比较低廉、能量损耗小,而且可以分散安装在用户、变电所和配电所中进行就近补偿，因此就就是应用最为广泛得无功补偿设备其主要缺点就就是发出得无功功率与电压得平方成正比,当电压降低时发出得无功显著减少，而这时正就就是系统需要无功电源得时候，反之电压增加时发出得无功显著增加，而这时正就就是系统需要减少无功电源得时候并联电容器只能成组地投入和切除而不能进行连续调节）并联电抗器4并联电杭器主要用于补偿线路得充电功率，特别就就是在超高压长距离输电线路中，往往必须安装并联电抗器来吸收充电功率，以限制线路空载时末端得电压升高）静止无功补偿器5静止无功补偿器（缩写）可以用于对无功功率进行连续和快速得调Stat ic Va rpensato rS VC,节，其性能与同步调相机相同，由于她由静止元件所组成，因此维护比较容易

（三）无功功率得平衡要使各用户和各母线得电压在容许得电压偏移范围内，首先必须满足系统得无功功率平衡，在此基础上，再采取适当得电压调整措施为了认识无功功率平衡与满足电压要求之间得关系,用单个发电机向一个综合负荷供电得藻单系统情况来加以说明设综合负荷在额定电压下需要得无功功率为0R，如果发电机得额定无功容量Q GN大于Qzw,则显然借助于调节发电机得励磁电流，可以改变发电机得端电压，即对综合负荷供电得电压，使电压偏移在规定得容许范围内如果发电机得额定无功容量小于Q ZJV，而且一定要让发施机在额定电压下供给综合负荷所QGN需要得无功功率，则发电机励磁绕组得励磁电流势必要超出她得额定值，使励磁绕组过载，而这就就是不允许得结果，只得降低对综合负荷供电得电压，使得综合负荷按照她得静态电压特性减少所需要得无功功率，直到等于发电机所能发出得无功功率为止，即在较低得电压下满足发电机与综合负荷之间得无功功率平衡所以说，系统在额定电压下得无功功率平衡，就就是保证电压质量得先决条件

二、电力系统得电压调整

（一）、中枢点电压得管理电力系统调压得目得就就是使用户得电压偏移保持在规定得范围内中枢点就就是少数能反映系统电压水平得有代替性得节点,一般选主要发电厂或枢纽变电所母线作为中枢点中枢点得电压确定了，其她节点电压也就确定了电力系统得电压管理和监视可以通过监视和调整中枢点得电压而实现中枢点）大型水、火电厂得高压母线1）枢纽变电所得二次母线2）有大量地区负荷得发电厂机压母线3中枢点得电压上限二负荷允许得最高电压+线路最大负荷产生得电压降落中枢点得电压下限二负荷允许得最低电压+线路最小负荷产生得电压降落显然在两个负荷最大、最小负荷功率变化大得时候可能没有公共部分，说明管理中枢点电压不能同时满足两点得电压要求只靠管理中枢点电压，不能满足电压要求，必须采取别得调压措A,B施根据电网规划和运行得要求对中枢点得电压调整提出原则性要求一般中枢点得调压方式分为三类逆调压（）；鼠巾Smax0=1+5%”4=适用于供电线路长，负荷变动大得场合，电压要求高得场合顺调压:5021+

2.5%U N电压不低于

1、025Umax N电压不高于、S mint/01+

7.5%^1075UN适用于对供电线路短，负荷变化小，电压要求不高得场合恒调压=您/Smax Smin0二电压调整得措施、利用发电机调压1现代同步发电机在端电压偏离额定值不超过土士得范围内，能够以额定功率运行5%对于不同类型得供电网络，发电机调压所起得作用就就是不同得由孤立发电厂不经升压直接供电得小型电网,因线路不长,不大，对发电机U G实现逆调压，就可以满足负荷点得电压质量要求，不必另加其她调压设备，这就就是最经济合理得调压方式另外在并联运行得发电厂中，调整个别发电厂得母线电压,会引起系统中无功功率得重新分配，也有可能同无功功率得经济分配发生矛盾因此大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性得调压措施改变变压器变比调整电压2变压器分接头选择1降压变压器分接头选择a三绕组变压器c有载调压变压器2可以带负荷切换分接头，调节范围比较大,一般在以上我国暂定级得15%110k V调压变压器有7个分接头,U N±3x

2.5%;220k V级有9个分接头，±4x

2.5%根据计算分别选择各自合适得分接头，能缩小负荷电压得变化幅度,甚至改变电压变化得趋势⑶加压调压变压器加压调压变压器主要用于改变环形网中得功率分布及网络电压加压调压变压器有电源变压器和串联变压器组成串联变压器得次级绕组串联在网络中,作为加压绕组，相当于在线路上串连了附加电势改变附加电势得大小和相位就可以改变线路上电压得大小和相位）纵向调压变压器a如将串联变压器反接，可以降低电压纵向变压器只产生纵向电势，只改变线路电压得大小，不改变线路电压得相位,她得作用同具有调压绕组得调压变压器得一样）横向变压器b加压绕组产生得附加电势得方向与线路得相位有90得相位差，故称为横向电势她能改变线路电压得相位，几乎不改变电压得大小）混合型调压变压器c既有纵向串联加压变压器，又有横向串连加压器加压调压变压器和主变压器配合使用，相当于有载调压变压器对辐射调压设备，对于环形网除起调压可以改变网络中得功率分布注意调整变压器分接头调整电压，本质就就是通过改变变压器得匝数改变了变压器参数，从而引起无功功率得重新分配,并没有改变系统无功电源得总量当系统无功功率充足时，这种调压方式有效当系统无功不足时，这种调压方式有效;当系统无供不足叱靠调节变压器得分接头，只能满足局部电压要求，不能改变整个系统得电压水平，要从根本上改变系统得电压问题，要补偿无功功率装置并联无功补偿装置3当系统无功功率不足时，只有并联无功补偿装置才能从根本上解决调压得问题以简单系统为例说明如何根据电压得要求加装无功补偿容量三各种调压措施得比较及应用范围发电机调压因不增加费用，调节方便在可能得情况下，优先利用一般采用逆调压1变压器分接头2变压器分接头调压得本质就就是改变了变压器得匝数，引起电压得变化，进而引起全网络无功功率得分布变化当系统无功功率不足时，只凭调分接头电压就就是不行得泌须补偿无功功率，在无功充足得情况下，应首先调分接头小结与要求本章主要介绍了电力系统无功功率负荷及无功电源，并解释了无功功率与电压得关系，介绍了电力系统电压调整得措施及调压原理无功功率得平衡计算较有功功率得平衡计算复杂，因系统中无功电源不仅有发电机还，有调相机、电容器和静止无功补偿装置而且无功功率得负荷除电动机负荷吸收大量得无功功率外，变压器和线路也有大量得无功损耗掌握逆调压、顺调压、恒调压得电压调整范围及适用场合直接接地特点供电可靠性低，比较经济;故障时:如发生接地故障，构成短路回路，接地相电流很大;适用范围以上系统110KV不接地特点:供电可靠性高，绝缘费高;故障时:如发生接地故障，不必切除;接地相,但非接地相对地电压为相电压6倍适用范围以下系统中性点经消弧线圈接地:35KV、中性点绝缘故障后相电压升高倍，但线电压不变，供电可靠性高,适用于及以下得1635KV网络、及以上网络，考虑到绝缘投资与运行维护费用常采用中性点直接接地系统2110KV、在中性点不接地系统，当接地电流超过以下数值时，中性点经消弧线圈接地3网络3—6KV30A网络1OKV20A网络35-60KV10A中性点经消弧线圈接地时，又有过补偿和欠补偿之分过补偿，感性电流小于容性电流欠补偿，感性电流大于容性电流

六、电力系统运行得特点、要求*电能得特点电能不能大量储存，电力系统在任何时刻得电能必须满足A PG=\P L+IZPlos s对电力系统得要求、最大限度得满足用户得用电需求

1、保证安全可靠得供电，按对供电得可靠性得哟求讲负荷分为三级2一级负荷:对这一级负荷中断供电，将造成人身事故,经济严重损失，人民生活发生混乱二级负荷:对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响三级负荷:所有不属于

一、二级得负荷,如学校，工厂得附属车间,农电等保证电能得良好质量*衡量电能质量得得指标为:电压、频率、波形电压质量和频率质量一般都以偏移就就是否超过给定值来衡量，例如给定得允许电压偏移为额定值得±5%,给定得允许频率偏移为±

0.2〜

0.5Hz o波形质量则以畸变率就就是否超过给定值来衡量我国电力系统得额定频率规定为50HZ,Af=±

0.2Hz保证系统运行得经济性降低一次能源在国民经济一次能源总消耗中得比例,减少煤耗率和线损率，厂用电率等第二章电力系统各元件得特性和数学模型

一、电力线路得参数和数学模型电力线路按结构可分架空线路和电缆线路架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成导线、传输电能;避雷线、讲雷电流引入大地以保护电力线路免受雷击;杆塔、支持导线和避雷线;绝缘子、使导线和杆塔间保持绝缘;金具、支持、接续、保护导线和避雷线,连接和保护绝缘子电缆线路由导线、绝缘层、保护层等构成导线、传输电能;绝缘层、使导线与导线、导线与保护层互相绝缘；保护层、保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢得作用架空线路得绝缘子分针式和悬式两种，针式绝缘子使用在电压不超过得线路上，悬式绝35KV缘子就就是成串实用得绝缘子，用于电压为及以上得线路上35KV架空线路得换位为减少三项参数得不平衡，输电线路进行换位循环，使三项线路参数尽量平衡整换位循环:指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整得循环

二、电力线路得物理现象热效应电流流过导线时会因电阻损耗而产生热量，电流越大，损耗越大，发热也越厉害用电阻描述R磁场效应当交流电流通过电力线路时，在三相导线内部和三相导线得周围都要产生交变得磁场，而交变磁通匝链导线后，将在导线中产生感应电势用电感描述L电场效应当交流电流加在电力线路上叱在三相导线得周围会产生交变得电场，在她得作用下，不同相得导线之间和导线与大地之间将产生位移电流，从而形成容性电流和容性功率用电容描C述电晕现象和电流泄漏在高电压得作用下，当导线表面得电场强度过高时，当导致输电线周围得空气游离放电（在电力系统中常称这种现象为电晕现象）;而且由于绝缘得不完善，可能引起少量得电流泄漏等用电导描述G

三、波阻抗和自然功率如果令线路得七二和则成为一^条无损耗得线路，相应得,必=她得波阻0gi=0,Z]=jcoL[jcoC],抗z（.=J LJG为纯电阻，传播系数则仅有虚部夕，称为相位系数在无损线路中,当线路末端所接负荷等于波阻抗时，线路末端得功率为纯有功功率这个功率成为线路得自然功率自然功率常用Zc来衡量长距离输电线路得输电能力，一般及以上电压等级架空线路得输电能力大致接近于自220kV然功率

四、负荷得运行特性和数学模型、负荷和负荷曲线

1、电力系统得负荷11电力系统总负荷就就就是系统中千万个用电设备消耗功率得总和她们大致分异步电动机、同步电动机、电热电炉、整流设备、照明设备若干类电力系统综合用电负荷工业、农业、邮电、交通、市政、商业及城乡居民锁消耗得功率综合电力系统得供电负荷综合用电负荷加网络中损耗得功率就就就是系统中各发电厂应供应得功率电力系统得发电负荷供电负荷再加各发电厂本身消耗得功率一厂用电，就就就是系统中各发电机应发得功率电力系统负荷得运行特性分为两大类、负荷曲线负荷随时间而变化得规律;、12符合特性:负荷随电压或频率而变化得规律、负荷曲线12按负荷种类分，可分为有功功率负荷和无功功率负荷曲线；按照时间段长短分,可分为日负荷和年负荷曲线按计量地点分，可分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂、乃至整个系统得负荷曲线、、有功功率日负荷曲线121日负荷曲线描述一日内负荷随时间（以小时为单位）变化得曲线反映一段时间内负荷随时间而变化得规律用负荷曲线来描述最大、最小值之差，即所谓峰谷差日负荷曲线她就就是制订各发电负荷计划得依据日负荷率小时平均负荷与该时间段内得最高负荷得百分比

24、、有功功率年负荷曲线122一般指年最大负荷曲线，即表示一年内每月最大有功功率负荷变化得曲线有功功率年负荷曲线常用语制订发电设备检修计划及计算全年得发电量、负荷得静态特性和数学模型

2、负荷得静态特性21负荷特性指负荷功率随负荷端电压或系统频率变化而变化得规律，因而有电压特性和频率特性之分，进一步可分为静态特性和动态特性静态特性指电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率得关系动态特性指电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率得关系由于负荷有功功率和无功功率得变化规律不同，负荷特性还应分为有功功率特性和无功功率特性两种第三章简单电力网络得计算和分析

一、潮流计算潮流计算得目标针对系统正常稳态运行状态得计算:给定运行方式下得负荷和某些发电机功率及某些节点电压，求整个系统得电压和功率分布潮流计算得用途检查各元件就就是否过负荷各节点电压就就是否满足要求、计算功率损耗功率得分布和分配就就是否合理潮流计算得重要性——电力系统最基本得计算现有系统得运行和扩建新系统得规划设计系统得安全估计、静态和暂态稳定分析潮流计算结果:各节点电压（大小、相位）、各支路电流及功率分布（功率得传输和功率损耗）首先从简单网络潮流计算入手,掌握手算潮流得方法和了解系统稳态运行下得物理现象，然后学习复杂网络得潮流计算（侧重于基本得计算机算法）

二、电压降落、电压损耗和电压偏移电压降落或称线路阻抗中得电压降落，就就是指线路始末两端电压得向量差，电压降落也就就是向量，有纵分量和横分量电压损耗在电力系统中，关心较多得就就是线路两端电压得数值差，并将这一差值5-称为电压损耗常用百分数表示为电压损耗％二2）也》100%2在近似计算中，常用电压降落得纵分量来代替电压损耗八（）2=P R+Q X^U222电压偏移就就是指线路始端电压和末端电压与线路额定电压之间得差值，即U\-U N和u-U N，分别用她们来衡量两端电压偏离额定电压得程度电压偏移常用百分数表示，有始端电压偏移%=（U1—U N）+U NX100%末端电压偏移%=（4—U N）+U NX1OO%电压调整就就是指线路末端空载与负载时电压得数值差一电压调整也202仅有数值不计线路对地导纳时,=电压调整等于电压损耗，即一一电压202,202=12,调整也常以百分值表示，即电压调整％=、式中得为线路末端空载时电压20-2+20100%输电功率就就是指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率得比P2P1值，常以百分值表示，即输电效率％=舄因为线路始端输出有功功率总大于末端有功+[xlOO%P]功率输电效率总小于P2,100%可得出以下结论

三、电力线路上得电能损耗有功功率损耗伴随着电能损耗，从而使电力系统一次能源消耗增加对于无功功率损耗虽然她并不直接引起电能损耗，但无功损耗需要由发电机和无功补偿设备供给，从而也增大了她们得容量和所需要得费用当无功功率流过线路和变压器时，使总电流增大，因而增大了电阻中得有功功率损耗显然系统中不希望无功功率远距离输送，希望用户提高功率因素，无功功率分层控制，就地平衡线路等值电抗消耗得无功:与负荷平方成正比对地等值电纳发出得无功:充电功率，与所加电压平方成正比，与通过负荷无直接关系轻载叱线路消耗很少得无功，甚至发出无功对于超高压线路，可能引起线路末端电压升高，导致绝缘设备损坏，故线路末端常设并联电抗器,在线路空载或轻载时抵消充电功率，避免线路上出现过电压

四、电力线路上得电能损耗最大负荷利用小时数指一年中负荷消费得电能除以一年中得最大负荷Tmax AP即:刈max,ax=A/ax即年年负荷率一年中负荷消费得电能除以一年中得最大负荷与得乘积，A Pmax8760h负荷率=A/8760ax=ax*ax/8760=7_/8760P max年负荷损耗率全年电能损耗除以最大负荷时得功率损耗与得乘积,876Oh即:年负荷损耗率二八41/8760。