1、電力系統穩態分析學問點匯總第1章 電力系統的基本概念1、 電力系統組成（*） 電力系統 由發電廠、變電站、輸電線、配電系統及負荷組成的有機的整體。電力網絡 是由電力線路、變壓器等變換、輸送、安排電能設備所組成的部分。在電力系統中，發電機、變壓器、線路和受電器等直接參與生產、輸送、安排和使用電能的電力設備常稱為主設備或稱一次設備，由他們組成的系統又稱為一次系統。在電力系統中還包含各種測量、愛護和把握裝置，習慣上將它們稱為二次設備和二次系統。2、 電力系統基本參量總裝機容量 系統中實際安裝的發電機組額定有功功率的總和，其單位用千瓦（KW）、兆瓦（MW）或吉瓦（GW）。年發電量 指系統中全部發電機組

2、全年實際發出電能的總和，其單位用兆瓦時，吉瓦時或太瓦時。最大負荷 電力系統總有功夫和在一年內的最大值，以千瓦，兆瓦或吉瓦計。年發電量與最大負荷的比成為年最大負荷利用小時數Tmax額定頻率 按國家標準規定，我國全部溝通電系統的額定功率為50HZ。最高電壓等級 是指該系統中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。3、 電力系統的結線方式對電力系統接線方式的基本要求：1、保證供電牢靠性和供電質量；2、接線要求簡潔、明白，運行機敏，操作便利；3、保證維護及檢修時的平安、便利；4、在滿足以上要求的條件下，力求投資和運行費用低；5、滿足擴建的要求。無備用結線 包括單回路放射式、干線式和鏈式網絡。 優點：簡潔、經

3、濟、運行便利。缺點：供電牢靠性差。 適用范圍：供電牢靠性要求不高的場合。 有備用結線 包括雙回路放射式、干線式和鏈式網絡。 優點：供電牢靠性和電壓質量高。缺點：不經濟。 適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷。4、 電壓等級及適用范圍（*）制定標準電壓的依據：1、三相功率正比于線電壓及線電流 S=UI。當輸送功率肯定時，輸電電壓越高，則輸送電流越小，因而所用導線截面積越小。2、電壓越高對絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器的絕緣投資也越大。因而對應于肯定的輸送功率與輸送距離應有一最佳的輸電電壓、3、從設備制造的經濟性以及運用時便于代換，必需規格化、系列化，且等級不宜過多。750/500KV為輸電遠

4、距離輸電網絡電壓，及區域網之間的互聯線路電壓330、220KV多半用于大電力系統的主干線，330KV電壓等級是西北網的特有電壓等級，也用于省網之間的聯絡110KV既用于中小電力系統的主干線，也用于大電力系統的二次網絡35KV用于大城市或大工業企業內部網絡，也廣泛用于農村網絡10KV則是常用的更低一級配電電壓，只有負荷中高壓電動機的比重很大時，才考慮以6KV配電的方案如何確定額定電壓 線路（電網）額定電壓=用電設備額定電壓發電機額定電壓=105%線路額定電壓 升壓變壓器額定電壓：一次側=線路額定電壓=發電機額定電壓（與發電機相關聯105%）二次側=110%（或105%）線路額定電壓5、 電力系統

5、中性點的運行方式（*）直接接地 特點：供電牢靠性低，比較經濟；故障時：如發生接地故障，構成短路回路，接地相電流很大；適用范圍：110KV以上系統不接地 特點：供電牢靠性高，絕緣費高；故障時：如發生接地故障，不必切除；接地相，但非接地相對地電壓為相電壓倍。適用范圍：35KV以下系統中性點經消弧線圈接地 1、 中性點絕原因障后相電壓上升倍，但線電壓不變，供電牢靠性高，適用于35KV及以下的網絡。2、 110KV及以上網絡，考慮到絕緣投資與運行維護費用常接受中性點直接接地系統。3、 在中性點不接地系統，當接地電流超過以下數值時，中性點經消弧線圈接地。 36KV網絡 30A 10KV網絡 20A 35

6、-60KV網絡 10A 中性點經消弧線圈接地時，又有過補償和欠補償之分。 過補償，感性電流小于容性電流。 欠補償，感性電流大于容性電流6、 電力系統運行的特點、要求（*）電能的特點 電能不能大量儲存，電力系統在任何時刻的電能必需滿足PG=PL+Ploss對電力系統的要求1、最大限度的滿足用戶的用電需求2、保證平安牢靠的供電，按對供電的牢靠性的喲求講負荷分為三級： 一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成人身事故，經濟嚴峻損失，人民生活發生混亂。 二級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成大量減產，人民生活受影響。 三級負荷：全部不屬于一、二級的負荷，如學校，工廠的附屬車間，農電等保證電能的良好質量（

7、*）衡量電能質量的的指標為：電壓、頻率、波形 電壓質量和頻率質量一般都以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定值的，給定的允許頻率偏移為。波形質量則以畸變率是否超過給定值來衡量。我國電力系統的額定頻率規定為50HZ，=保證系統運行的經濟性 降低一次能源在國民經濟一次能源總消耗中的比例，削減煤耗率和線損率，廠用電率等。歡迎下載其次章 電力系統各元件的特性和數學模型1、 電力線路的參數和數學模型電力線路按結構可分架空線路和電纜線路。架空線路由導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構成。導線、傳輸電能；避雷線、講雷電流引入大地以愛護電力線路免受雷擊；桿塔、支持導線和避雷線；絕緣子、使導線

8、和桿塔間保持絕緣；金具、支持、接續、愛護導線和避雷線，連接和愛護絕緣子。電纜線路由導線、絕緣層、愛護層等構成。導線、傳輸電能；絕緣層、使導線與導線、導線與愛護層相互絕緣；愛護層、愛護絕緣層，并有防止絕緣油外溢的作用。架空線路的絕緣子分針式和懸式兩種，針式絕緣子使用在電壓不超過35KV的線路上，懸式絕緣子是成串有用的絕緣子，用于電壓為35KV及以上的線路上。架空線路的換位 為削減三項參數的不平衡，輸電線路進行換位循環，使三項線路參數盡量平衡。整換位循環：指肯定長度內有兩次換位而三相導線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環。二、電力線路的物理現象熱效應 電流流過導線時會因電阻損耗而產生熱量，

9、電流越大，損耗越大，發熱也越厲害。用電阻R描述磁場效應 當溝通電流通過電力線路時，在三相導線內部和三相導線的四周都要產生交變的磁場，而交變磁通匝鏈導線后，將在導線中產生感應電勢。用電感L描述。電場效應 當溝通電流加在電力線路上時，在三相導線的四周會產生交變的電場，在它的作用下，不同相的導線之間和導線與大地之間將產生位移電流，從而形成容性電流和容性功率。用電容C描述。電暈現象和電流泄漏 在高電壓的作用下，當導線表面的電場強度過高時，當導致輸電線四周的空氣游離放電（在電力系統中常稱這種現象為電暈現象）；而且由于絕緣的不完善，可能引起少量的電流泄漏等。用電導G描述。三、波阻抗和自然功率假如令線路的r

10、1=0和g1=0，則成為一條無損耗的線路，相應的，它的波阻抗為純電阻，傳播系數則僅有虛部，稱為相位系數。在無損線路中，當線路末端所接負荷等于波阻抗Zc時,線路末端的功率為純有功功率。這個功率成為線路的自然功率。自然功率常用來衡量長距離輸電線路的輸電力量，一般220kV及以上電壓等級架空線路的輸電力量大致接近于自然功率。4、 負荷的運行特性和數學模型1、 負荷和負荷曲線1.1 電力系統的負荷電力系統總負荷 就是系統中千萬個用電設備消耗功率的總和。他們大致分異步電動機、同步電動機、電熱電爐、整流設備、照明設備若干類。電力系統綜合用電負荷 工業、農業、郵電、交通、市政、商業及城鄉居民鎖消耗的功率綜合

11、。電力系統的供電負荷 綜合用電負荷加網絡中損耗的功率就是系統中各發電廠應供應的功率。電力系統的發電負荷 供電負荷再加各發電廠本身消耗的功率廠用電，就是系統中各發電機應發的功率電力系統負荷的運行特性分為兩大類： 1、負荷曲線：負荷隨時間而變化的規律；2、符合特性：負荷隨電壓或頻率而變化的規律1.2 負荷曲線按負荷種類分，可分為有功功率負荷和無功功率負荷曲線；依據時間段長短分，可分為日負荷和年負荷曲線。按計量地點分，可分為個別用戶、電力線路、變電所、發電廠、乃至整個系統的負荷曲線。1.2.1 有功功率日負荷曲線日負荷曲線 描述一日內負荷隨時間（以小時為單位）變化的曲線。反映一段時間內負荷隨時間而變

12、化的規律用負荷曲線來描述。最大、最小值之差，即所謂峰谷差。日負荷曲線它是制訂各發電負荷方案的依據。日負荷率 24小時平均負荷與該時間段內的最高負荷的百分比。1.2.2 有功功率年負荷曲線一般指年最大負荷曲線，即表示一年內每月最大有功功率負荷變化的曲線。有功功率年負荷曲線常用語制訂發電設備檢修方案及計算全年的發電量。2、負荷的靜態特性和數學模型 2.1負荷的靜態特性負荷特性指負荷功率隨負荷端電壓或系統頻率變化而變化的規律，因而有電壓特性和頻率特性之分，進一步可分為靜態特性和動態特性。靜態特性： 指電壓或頻率變化后進入穩態時負荷功率與電壓或頻率的關系。動態特性： 指電壓或頻率急劇變化過程中負荷功率

13、與電壓或頻率的關系。由于負荷有功功率和無功功率的變化規律不同，負荷特性還應分為有功功率特性和無功功率特性兩種。第三章 簡潔電力網絡的計算和分析一、潮流計算潮流計算的目標針對系統正常穩態運行狀態的計算：給定運行方式下的負荷和某些發電機功率及某些節點電壓，求整個系統的電壓和功率分布。潮流計算的用途檢查各元件是否過負荷各節點電壓是否滿足要求、計算功率損耗功率的分布和安排是否合理潮流計算的重要性電力系統最基本的計算現有系統的運行和擴建新系統的規劃設計系統的平安估量、靜態和暫態穩定分析潮流計算結果：各節點電壓（大小、相位）、各支路電流及功率分布（功率的傳輸和功率損耗）首先從簡潔網絡潮流計算入手，把握手算

14、潮流的方法和了解系統穩態運行下的物理現象，然后學習簡單網絡的潮流計算（側重于基本的計算機算法）2、 電壓降落、電壓損耗和電壓偏移電壓降落 或稱線路阻抗中的電壓降落，是指線路始末兩端電壓的向量差，電壓降落也是向量，有縱重量和橫重量電壓損耗 在電力系統中，關懷較多的是線路兩端電壓的數值差，并將這一差值稱為電壓損耗。常用百分數表示為 電壓損耗% = 在近似計算中，常用電壓降落的縱重量來代替電壓損耗 電壓偏移 是指線路始端電壓和末端電壓與線路額定電壓之間的差值，即和，分別用他們來衡量兩端電壓偏離額定電壓的程度。電壓偏移常用百分數表示，有始端電壓偏移%= 末端電壓偏移%=電壓調整 是指線路末端空載與負載

15、時電壓的數值差。電壓調整也僅有數值。不計線路對地導納時，電壓調整等于電壓損耗，即，電壓調整也常以百分值表示，即 電壓調整 % = 式中的為線路末端空載時電壓。輸電功率 是指線路末端輸出有功功率P2與線路始端輸入有功功率P1的比值，常以百分值表示，即 輸電效率% = 由于線路始端輸出有功功率P1總大于末端有功功率P2，輸電效率總小于100%可得出以下結論3、 電力線路上的電能損耗有功功率損耗伴隨著電能損耗，從而使電力系統一次能源消耗增加。對于無功功率損耗雖然它并不直接引起電能損耗，但無功損耗需要由發電機和無功補償設備供應，從而也增大了他們的容量和所需要的費用。當無功功率流過線路和變壓器時，使總電

16、流增大，因而增大了電阻中的有功功率損耗。明顯系統中不期望無功功率遠距離輸送，期望用戶提高功率因素，無功功率分層把握，就地平衡。線路等值電抗消耗的無功：與負荷平方成正比。對地等值電納發出的無功：充電功率，與所加電壓平方成正比，與通過負荷無直接關系。輕載時，線路消耗很少的無功，甚至發出無功。對于超高壓線路，可能引起線路末端電壓上升，導致絕緣設備損壞，故線路末端常設并聯電抗器，在線路空載或輕載時抵消充電功率，避開線路上消滅過電壓。4、 電力線路上的電能損耗 最大負荷利用小時數Tmax 指一年中負荷消費的電能A除以一年中的最大負荷Pmax，即：年負荷率 一年中負荷消費的電能A除以一年中的最大負荷Pma

17、x與8760h的乘積，即：年負荷損耗率 全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與8760h的乘積，即：最大負荷損耗時間 全年電能損耗除以功率損耗，即： 求取全年電能損耗的方法有以下兩個： 依據最大負荷損耗率計算： 依據最大負荷損耗時間計算：最大負荷損耗時間與和功率因素均有關系，通過書中表3-1利用和可得到5、 電能經濟指標輸電效率 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，以百分數表示線損率或網損率 線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值六、線路分析結論1、 輸電線路的最大傳輸功率與兩端電壓的乘積成正比，而與線路的電抗呈反比。2、增加始端或末端的電壓可以提高線路的傳輸功率極限，但是

18、由于受設備絕緣等因素的限制，其最高電壓通常不允許超過肯定的容許值，除非提高線路的電壓等級，接受更高一級的額定電壓。3、削減線路的電抗比提高電壓等級簡潔和經濟得多。其中，線路接受分裂導線便是削減的措施之一，另一個措施是在線路上串聯電容器，用電容器的容抗來補償線路的一部分感抗。 輸電線路功率與電壓之間的定性關系 在輸電系統，特殊是超高壓輸電系統中，由于線路和變壓器的電阻遠小于電杭，其結果是有功功率與兩端電壓相位差之間，無功功率與電壓損耗之間呈比較緊密的關系，而有功功率與電壓損耗之間、無功功率與電壓相位差之間的關系較弱。有功功率一般是由電壓相位相對超前的一端向電壓相位相對滯后的一端傳送(相當于)。對

19、于線路所傳輸的無功功率，在忽視線路的電阻時有下式可以得出無功功率與兩端電壓的關系。可見，線路傳輸的無功功率與線路兩端電壓差即電壓損耗成正比。而且，無功功率一般由電壓高的一端向電壓低的一端流淌。假如要增加線路始端送到末端的無功功率，需要設法提高始端電壓或降低末端電壓。7、 輻射形網絡中的潮流計算 輻射形電網特點:線路有明確的始端和末端輻射形電網的分析計算利用已知的負荷、節點電壓求取未知節點電壓、線路功率分布、功率損耗及始端輸出功率。按已知條件的不同，一般可以分為兩種:已知末端功率、電壓:依據前述方瘩，從末端逐級往上推算已知末端功率、始端電壓:迭代法求解第四章 簡單電力系統潮流的計算機算法潮流計算

20、中節點的分類在潮流計算中，給定的量應當是負荷吸取的功發電機發出的功率或者發電機的電壓和具有電壓調整力量的變電所母線電壓。這樣，依據給定量種類的不同，可以將節點分為以下三類:（1）PQ節點。給定節點的注入有功功率P和注入無功功率Q，這類節點對應于實際系統中的純負荷節點(如變電所母線)、有功和無功出力都給定的發電機節點(包括節點上帶有負荷卜以及聯絡節點(注入有功和無功功率都等于零)。這類節點占系統中的絕大多數，它們的節點電壓有效值和相位未知。 （2）PV節點。給定節點的注入有功功率尸和節點電壓已知效值，待求量是節點的注入無功功率Q和電壓的相位e。這類節點通常為發電機節點，其有功出力給定而且具有比較

21、大的無功容量，它們能依靠自動電壓調整器的作用使母線電壓保持為給定值。有時將一些裝有無功補償設備的變電站母線也處理為PV節點。 (3平衡節點。在潮流計算中，必需設置一個平衡節點，其電壓有效值為給定值，電壓相位為B -D，即系統其它各節點的電壓相位都以它為參考;而其注入的有功功率和無功功率都是待求量。第五章 電力系統的有功功率和頻率調整一、電力系統的有功平衡頻率偏移對電能用戶的影響電力設備在額定頻率下設計:好技術經濟性能，是電能質量的另一重要指標。用戶觀點:要求供應合格哪優質電能商品。影響舉例:電動機:變化，轉速轉變，影響產品質量。電子設備:對敏感，要求更高，現代投資環境。火電廠主要設備:水泵、風

22、機、磨煤機都是異步電機，下降，輸出下降，有功發電下降，進一步下降，惡性循環。有功功率和系統頻率的關系 1. 電力系統的頻率與發電機的轉速的關系 在穩態運行狀況下，全系統各點的頻率都相等，全部發電機都保持同步運行。每一臺發電機的轉速與系統頻率之間的關系為 Hzn:發電機轉速p:發電機極對數發電機的轉速取決于其轉軸上的原動機的機械功率和發電機輸出的電磁功率電網:發電機轉速的體現當發電機與.平衡時，和不變負荷隨機變化引起隨機變化，無法突變，引起隨機變化。結論:頻率偏移不行避開·為了保持系統的頻率在額定值四周，需要不斷調整原動機的輸入功率，使發電機的偷出功率與系統負荷有功功率的變化相適應，從

23、而使發電機的穩態轉速變化不致過大。·因此，系統頻率的把握，與負荷有功功率的變化及其在發電機間的安排以及發電機組功率的把握親密相關。2. 有功負荷的變動及把握實際的負荷變化比圖中的曲線1要簡單得多，除了在總體上呈連續變化的趨勢以外還包含呈隨機變化的部分，在隨機變化的部分中，主要是變化幅度較小、變化周期較短(以幾秒鐘為周期)的隨機重量;有的還具有變化幅度稍大、變化周期稍長的(以幾分鐘為周期)脈動重量。另外一種負荷變動基本上可以估計，其變動幅度最大，周期也最長，是由于生產、生活、氣象等變化引起的負荷變動，有規率的。電力系統頻率的一次調整 對變化幅度較小、變化周期較短(以幾秒鐘為周期)的隨機

24、重量，由發電機組的調速器來調整，當調速器的測速系統感受到發電機轉速變化時(如轉速下降)，調速器的執行機構會自動調整發電機的功率(增加發電機功率)，由調速器來平衡負荷變動的方式常稱為電力系統頻率的一次調整;一次調頻是全部運行中的發電機組都可參與的，取決于發電機組是否已經滿負荷發電。電力系統頻率的二次調整 對變化幅度稍大、變化周期稍長的(以幾分鐘為周期)脈動重量，只由發電機組的調速器動作不能滿足頻率偏差的要求，由系統中指定發電機組的調頻器來調整，這種調整稱為電力系統頻率的二次調整;二次調頻廠往往是系統的平衡節點。電力系統頻率的三次調整 對變動可以估計的負荷，依據猜測負荷接受有功功率經濟安排，由調度

25、部門依據負荷曲線進行最優安排。這種調整稱為電力系統頻率的三次調整。負荷猜測的簡要介紹電力系統經濟調度的第一個問題就是爭辯用戶的需求，即進行電力負荷猜測，依據調度方案的周期，可分為日負荷猜測，周負荷猜測和年負荷猜測。不同的周期的負荷有不同的變化規律：1.第一種變動幅很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性2.其次種變動幅度較大，周期也較長，屬于這種負荷的主要有:電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動;3.第三種變動基本上可以估計，其變動幅度最大，周期也最長，是由于生產、生活、氣象等變化引起的負荷變動。 負荷猜測的精度直接影響經濟調度的效益，提高猜測的精度就可以降低備用容量，削減臨時出

26、力調整和避開方案外開停機組，以利于電網運行的經濟性和平安性。負荷猜測分類:1.平安監視過程中的超短期負荷猜測;2.日調度方案;3.周負荷猜測;4.年負荷猜測;5.規劃電源和網絡進展時需要用10-20年的負荷猜測值。有功功率電源和系統的備用容量1.有功功率電源 電力系統中有功功率電源是各眾電廠的發電機。 系統中的總裝機容量=全部發電機額定容量之和 但系統中的電源容量并不肯定始終等于全部發電機額定容量之的電和，這是由于并不是全部發電機組不間斷地全部投入運行(停運、檢修等)，且投入運行的發電機組也不是全部按額定容量發電。系統中電源容量=可投入發電設備的可發率之和投入運行的發電設備可發功率之和是真正可

27、供調度的系統電源容量。其不應小于包括網損和廠用電在內的系統(總)發電負荷。2.系統的備用容量 系統電源容量大于發電負荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經濟備用等。(1)負荷備用容量。 負荷備用容量是為了適應系統中短時的負荷波動，以及因負荷猜測不準而產生的方案外負荷增加，一般取負荷的2%-5%(2)事故備用容量。 事故備用容量是為了防止因機組發生事故使有功產生缺額而設置的備用容量，其大小應依據系統容量、發電機臺數、單位機組容量、機組的事故概率以及系統的牢靠性指標等確定。一般取為系統最大負荷的5%-0%，且應大于系統中最大機組的容量。(3)檢修備用。 檢修備用是為系

28、統中的發電設備能進行定期檢修而設置的備用容量。通常機組的檢修支配在系統負荷較低的季節和節假日進行，假如這些時間不夠支配，則需設置特地的檢修備用容量。(4)國民經濟備用。 國民經濟備用指適應負荷的超方案增長而設置的備用。 負荷備用和事故備用是在系統每天的運行過程中都必需加以考慮和支配的，檢修備用在支配每年運行方式時加以考慮，而國民經濟備用則屬于電力系統規劃和設計考慮的內容。 熱備用 熱備用是指全部投入運行的發電機組可能發出的最大功率之和與全系統發電負荷之差，因而也稱運轉備用或旋轉備用。 負荷備用必需以熱備用的形式存在于系統之中。事故備用中一部分應為熱備用，另一部分可以冷備用的形式存在于系統之中。

29、 冷備用 冷備用容量是指系統中處于停止運行狀態，但可以隨時待命啟動的發電機組最大出力的總和。冷備用可以作為檢修備用和國民經濟備用及一部分事故備用。要保證電力系統運行過程中的頻率質量，首先必需滿足在額定頻率下系統有功功率平衡的要求，除了滿足有功功率平衡要求以外，在系統中還必需支配適當的備用容量，有功功率平衡和備用要求可以歸納為:一發電機i的可用有功出力，g為系統中發電機的總數一全系統總的最大負荷;一全系統的最大有功功率損耗和廠用電;一全系統總有功功率備用容量。2、 電力系統中有功功率的最優安排電力系統中有功功率的最有安排有兩個主要內容，包括有功功率電源的最優組合和有功功率負荷的最優安排。有功功率

30、電源的最優組合 是指系統中發電設備或發電廠的合理組合。通常所說的機組的合理開停，包括三個部分: 1.機組的最優組合挨次 2.機組的最優組合數量 3.機組的最優開停時間涉及的是系統中冷備用容量的合理分布問題。各類發電廠的運行特點和合理組合 只對各類發電機的運行特點及對它們擔當負荷的合理挨次作一說明1.各類發電廠的運行特點火力發電廠的特點有(1) 火力發電廠的鍋爐和汽輪機都有一個技術最小負荷，也就是約束條件，鍋爐的技術最小負荷取決于鍋爐燃燒的穩定性，其值約為額定負荷的25%70%，因鍋爐類型和燃料種類而異。汽輪機的技術最小負荷約為額定負荷的10%15%(2)火力發電廠鍋爐和汽輪機的退出運行和再度投

31、入不僅要耗費能量，而且要花費時間，又易于損壞設備。(3)火力發電廠的鍋爐和汽輪機擔當急劇變動的負荷時，也是既要額外耗費能量，又花費時間。(4)火力發電廠鍋爐和汽輪機的高溫高壓設備效率高，可以機敏調整的范圍窄。中溫中壓設備效率較前者低，但可以機敏調整的范圍較前者寬。低溫低壓設備效率最低，技術經濟指標最差。(5)熱電廠(供熱式火力發電廠)與一般火電廠的區分在于熱電廠的技術最小負荷取決于其熱負荷，因而稱強迫功率。由于熱電廠抽氣供熱，其效率較高.原子能發電廠的特點有:(1)原子能發電廠反應堆的負荷基本上沒有限制，因此，其技術最小負荷主要取決于汽輪機，也約為額定負荷的10%15%。(2)原子能發電廠的反

32、應堆和汽輪機退出運行和再度投入皆擔當急劇變動負荷時，也要耗費能量、花費時間，且易于損壞設備。(3)原子能發電廠的一次投資大，運行費用小。水力發電廠的特點有:(1)為綜合利用水能，保證河流下游的澆灌、通航，水電廠必需向下游釋放肯定水量，釋放這部分水量的同時發出的功率也是強迫功率。(2)水電廠的水輪機也有一個技術最小負荷，其值因水電廠的具體條件而異。(3)水電廠的水輪機退出運行和再度投入不需耗費很多能量，也不需花費很多時間，操作簡潔。這是水電廠的主要優點之一。(4)水電廠的水濤侖機擔當急劇變動負荷時，不需額外耗費能量和花費時間。(5)水電廠水頭過分低落時，水輪發電機組可發的功率要降低。水電廠不總能

33、擔當額定容量范圍內的負荷。(6)水電廠按其有無調整水庫、調整水庫的大小或其功能分為無調整、日調整、季調整、年調整、多年調整和抽水蓄能等幾類。 抽水蓄能水電廠起的是調峰作用。在其上、下方各有一水庫，系統負荷消滅低谷時，抽水至上水庫，儲蓄水能;系統負荷消滅高峰時，放水至下方水庫，同時發電.因此，其水源僅需維持泄漏和蒸發所需水量。2.各類發電廠的合理組合火電廠 擔當基本不變的負荷。避開頻繁開停設備或增減負荷。高溫高壓電廠因效率最高，應優先投入，在負荷曲線的更基底部分運行。中溫中壓電廠、低溫低壓電廠設備陳舊，效率很低，只能在高峰負荷期間發必要的功率。原子能電廠 可調容量大，一次投資大，運行費用小，應持

34、續擔當額定容量負荷，在負荷曲線的基底部分運行。無調整水庫水電廠 全部功率應首先投入。有調整水庫水電廠 強迫功率都不行調，應首先投入。在洪水季節，為防止棄水，優先投入;在枯水季節則恰相反，應擔當高峰負荷。在耗盡日耗水量的前提下，枯水季節水電廠可調功率用于調峰，使火電廠的負荷更平穩.從而削減設備開停或負荷增減，從而節省總的燃料消耗。抽水蓄能電廠 在低谷負荷時，其水輪發電機組作電動機水泵方式運行，因而應作負荷考慮。在高峰負荷時發電，與常規水電廠無異。 雖然抽水蓄能、放水發電循環的總效率只有70%左右，但因這類電廠的介入，使火電廠的負荷進一步平穩，就系統總體而言，是很合理的。這類電廠常伴隨原子能電廠消

35、滅，其作用是確保原子能電廠有平穩的負荷。但系統中嚴峻缺乏調整手段時，也考慮建設這類電廠。有功功率負荷的最優安排1、 概述 最優化 人們為某個目的而選擇的一個“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個宏觀過程 有功功率負荷的最優安排 是指系統的有功功率負荷在各個正在運行的發電設備或發電廠之間的合理安排。經典的方法是按等耗量微增率準則進行安排，現代接受數學規劃的方法。 電力系統最優運行 是電力系統分析的一個重要分支，爭辯的問題主要是在保證用戶用電需求的前提下，如何優化地調度系統中各發電機組和系統中可調狀態變量的運行工況，從而使系統發電所消耗的總燃料耗量或網絡損耗達到最小。 在電力系統

36、中，由于各個發電廠的形式可能不同，它們的經濟性各不相同。因此，系統的有功負荷(包括網絡損耗)在電廠和機組間的不同安排，將影響到整個系統運行的經濟性。在系統各節點的負荷都已知的狀況下，如何安排發電機和補償設備的功率，使得全部設備不發生過載、全部母線電壓都滿足要求，并且使得全系統運行最為經濟，玲這便屬于電力系統運行方式的優化問題。 優化問題的數學描述： 求解問題的變量，在滿足等式和不等式函數約束的條件下，使目標函數達到最小。2.火力發電廠之間的有功功率經濟安排 經典的經濟調度在打算全系統的總有功負荷和損耗在發電機之間的經濟安排時，只計及發電機組有功出力的限制，而不考慮其它平安約束和電壓要求，其目標

37、是使全系統的總燃料消耗量(或總費用)最少。1)火力發電機組的燃料消耗特性對于純火電系統，發電廠的燃料費用主要與發電機輸出的有功功率有關，這種反映單位時間內發電設備的能量消耗與發出的有功功率之間的關系稱為耗量特性。燃料消耗用含熱量為29.31MJ/kg的標準煤重量表示。耗量微增率 單位時間內輸入能量微增率與輸出功率微增量的比值。耗量特性曲線某點切線的斜率。2)不計網損變化影響的有功功率經濟安排不計網損變化影響的有功功率經濟安排，是指網絡中的總有功功率損耗假定與發電機之間的有功功率安排狀況無關。各個發電機的出力都不超過容許范圍的前提下，全系統總的燃料消耗量達到最小。等微增率準則作如下物理解釋:煤耗

38、微增率是機組增加單位出力時所增加的燃料消耗量。假如在某一有功功率安排狀況下，各機組的煤耗微增率不等，例如機組的煤耗微增率小于機組，在此狀況下，若將機組的出力增加一個微小增量并同時將機組削減同一數量，使功率仍保持平衡，則其結果是機組因此而增加的燃料消耗量將小于機場削減的燃料消耗量，即可以使全系統的燃料消耗量削減，由此說明應當增加機組i的出力并削減場的出力，直至它們的煤耗微增率相等為止。3、 電力系統的頻率調整（一）概述頻率是電力系統運行的一個重要的指標，直接影響著負荷的正常運行。負荷要求頻率的偏差一般應把握在Hz的范圍內。一般而言，系統綜合負荷的有功功率與頻率大致呈一次方關系。 要維持頻率在正常

39、的范圍內，其必要的條件是系統必需具有充裕的可調有功電源。 在頻率調整前，必需了解電力系統負荷、發電機組及電力系統的頻率特性。負荷是隨時間不斷變化的，其中包括變化幅度較小、變化周期較短的隨機重量，以及變化幅度稍大、變化周期稍長的脈動重量和連續變化的部分。要調整.句慮機的有功出力使之隨時與負荷相適應，目前所接受的方法是針對不同的變化重量實行不同的手段。 對于數量較小而變化較快的隨機變化重量，發電機有功出力的調整在速度上必需能與之相適應，而要求出力轉變的數量也較小。對于這一重量，可以通過原動機調速器的作用來完成發電機組出力和頻率的調整，習慣上稱之為頻率的一次調整。下面先從自動調速系統的作用開頭爭辯系

40、統的頻率調整問題。（二）、自動調速系統及其調整特性1.自動調速系統發電機組調速系統的種類很多，但依據其轉速測量元件的不同，基本上可以分為機械液壓式和電氣液壓式兩大類。為了說明調速器和調頻器的工作原理，介紹一種原始的機械調速系統一離心飛擺式。這種調速系統簡潔直觀，它的調整機理又和新型調速系統沒有太大的差別。2.發電機組有功功率靜態頻率特性在自動調速系統作用下，發電機組輸出的有功功率與頻率之間的穩態關系稱為機組的有功功率靜態頻率特性，簡稱機組的頻率特性。由于發電機的有功功率隨著原動機的功率的增加而增加，而且系統的頻率與機組轉速成正比，因此可以近似地認為機組的頻率特性為一條直線，穩態下發電機在調速器

41、作用下發出的有功功率增量與頻率增量之間的關系為:3.系統頻率的一次調整在電力系統中，全部發電機組都具有自動調速系統，它們共同擔當頻率的一次調整任務，其主要目標是針對全系統有功負荷的隨機變化。為了保證負荷在有較大的變化時，使系統的頻率滿足要求，需進一步調整發電機組的出力，使它們能更好地跟蹤負荷的變化，以便將頻率偏差限制在容許變化范圍內，并能得到更高的頻率質量，就需要進行頻率的二次調整。然而，頻率的二次調整，既不是全部的機組都參與，也不是連續不斷地進行，而是每隔一段時間進行一次，其周期因系統而異，二次調頻是由發電機組的調頻器實現的，一般只由系統的調頻廠即系統中的平衡節點的發電機組擔負的。4.頻率的

42、二次調整在實際電力系統中，基本上全部的機組都裝有自動調速系統，因此全部機組都參與一次調頻。當負荷變化時，雖然發電機組的自動調速系統能在肯定程度上調整發電機的功率，使它們隨著負荷的變化而變化，但由于調速系統的調差系數不為零，是由差調整，因此，單靠機組的自動調速系統不行避開地會產生較大的頻率偏差，而當負荷變化較大時，頻率偏差甚至超過容許范圍。 由上述可見在進行頻率的二次調整時，系統負荷的增減基本上要由調頻機組或調頻廠來擔當，如調頻廠不位于負荷中心，有可能消滅在把握系統頻率的同時，通過聯絡線交換的有功功率超出允許值的狀況，這樣就消滅了在調整系統頻率的同時把握聯絡線上流通功率的問題。6.自動發電把握

43、以上只是從原理上解釋了系統的頻率調整。在現代電力系統中頻率的把握和調整除自動調速系統外，主要依靠自動發電把握系統來保證系統的頻率，聯絡線功率及經濟運行。1.自動發電把握(Automatic Generation Control,縮寫AGC)的功能: 1)頻率偏差限制在容許變化范圍內并能得到更高的頻率質量。 2)使系統各區域之間通過聯絡線交換的凈功率依據事先商定的協議執行。 3發電機組之間的功率安排應滿足經濟性要求。 完成系統內區域之間通過聯絡線交換的凈功率依據事先商定的協議執行的功能稱為頻率和聯絡線功率把握，也稱為負荷頻率把握(Load FrequencyControl縮寫LFC) ,也即為上

44、面敘述的二次調頻。負荷猜測通常存在誤差，因此需要不斷對機組間功率的經濟安排作調整。為了達到經濟安排目的而進行的調整和把握常稱為經濟調度把握(Economic Dispatching Control縮寫EDC)，或簡稱經濟調度(ED)，也即為上面敘述的三次調頻。 兩者組成了自動發電把握(AGC)第6章 電力系統無功功率與電壓調整本章的主要內容：介紹無功功率與系統電壓的關系，了解無功電源和無功負荷的特性，系統中各種調壓方式及其調壓原理，利用發電機、變壓器及并聯、串聯無功補償裝置進行系統的電壓調整。電壓是電力系統電能質量的另一個重要指標。由于線路和變壓器中的電壓損耗與通過它們的功率有關，而在高壓系統

45、中又主要打算于通過的無功功率，因此，電壓的調整和把握與系統中無功功率的分布親密相關。無功功率和電壓的把握與有功功率和頻率的把握之間的區分:(1)在穩態狀況下，全系統各點的頻率是相同的，但各點的電壓則不相同。(2)調整電壓的手段除了各個發電機以外，還有大量的無功功率補償設備和帶負荷調整分接頭變壓器，它們分散在整個電力系統中。1、 電力系統無功功率的平衡(一)電壓偏移造成的影響和容許電壓偏移 電氣設備都是依據額定電壓來設計的。實際運行電壓高于或低辱它的額定電壓，則運行性能和效率將有所下降，并可能影響到使用壽命甚至使設備損壞。電壓低于額定電壓時，感應電動機來說，其轉差率將增大，從而使繞組中的電流增加

46、，使繞組電阻中的損耗加大，引起效率降低、溫升增加并使壽命縮短。而且，由于轉差率的增大，其轉速下降，使電動機的輸出功率削減，從而使產品的產量和質量降低。電動機的起動過程將因電壓低而加長，在電壓過低的狀況下有可能在起動過程中因溫度過高而燒毀。 對于火力發電廠來說，由電動機所驅動的風機和給水泵等廠用機械的出力將由于轉速的降低而削減，結果使鍋爐和汽輪機的出力降低。 當電壓過低時，電弧爐所消耗的有功功率削減，使金屬在其中的冶煉時間增加從而影響產量;對于白熾燈來說其發光效率將降低;各種電子設備將不能正常工作，等等。運行電壓高于額定電壓所引起的主要危害是使電氣設備的絕緣性能降低、并影響到使用壽命。假如電壓過

47、高，則可能使絕緣擊穿，從而使設備損壞。另外，當電壓高于額定電壓時，變壓器和電動機鐵芯的飽和程度增大，使鐵芯損耗增加;白熾燈的壽命則因電壓過高而明顯降低，例如，當電壓高出IQ%時，壽命將縮短一半。為了避開電壓偏移造成很大的影響，各國電網都規定電壓偏移的容許范圍。我國在電力系統電壓和無功電力技術導則中規定:對于發電廠和變電所的母線，也規定了它們的容許電壓偏移范圍。330kv和500kv母線最高不超過額定電壓的110%;發電廠和500kV變電所的220kV母線容許電壓偏移為0%10%; 110kV和35kV母線的容許電壓偏移為-3%7%; 10kV母線的電壓則應使所供應的全部高壓和低壓用戶滿足上表所

48、規定的要求。(二)無功功率負荷和無功功率損耗1.無功功率負荷在各種用電設備中，除了白熾燈和電熱器等電阻性負荷只取用有功功率以外，其它都需要從電網吸取感性無功功率才能運行，尤其是感應電動機。1)感應電動機 目前我國電力負荷以工業負荷為主，而工業負荷中感應電動機占比重比較大，無功負荷特性一般以感應電動機特性代替。感應電動機所吸取的無功功率包括兩部分。一部分是勵磁無功功率，即下圖所示感應電動機等值電路中勵磁電抗M中的無功功率，它將隨著電壓的降低而削減。另一部分是定子和轉子漏抗2) 變壓器中的無功功率損耗 勵磁無功損耗和漏抗無功損耗3) 線路的無功功率損耗 在線路中，電流流過電抗后的無功功率損耗，與電

49、流的平方成正比，而分布電容發出的感性無功功率與線路實際運行電壓的平方成正比。 當線路的傳輸功率等于自然功率時，電抗中消耗的無功功率正好與分布電容發出的無功功率相平衡。在傳輸功率大于自然功率的狀況下，電杭消耗的無功功率大于電容發出的無功功率，即線路的無功損耗大于零。反之，無功損耗小于零。 從發電機到用戶往往要經過多級變壓器進行多次升壓和降壓，而每經過一個變壓器都要產生無功功率損耗。因此整個系統的無功功率損耗比有功功率損耗大得多。2.無功功率電源1)同步發電機由其次章中介紹過的內容已知同步發電機是電力系統中主要的無功功率源之一，它除了能發出無功功率以外，在必要時還能吸取無功功率。發電機在額定狀況下

50、能夠發出的無功功率主要打算于它的額定容量和額定功率因數同步發電機吸取無功功率時以超前功率因數運行，即所謂的進相運行，其所能吸取的數量一般需要通過試驗來打算。2)同步調相機 同步調相機既可以用于發出無功功率，也可以用于吸取無功功率。即調相和聰夠過激運行也能夠欠激運行，過激運行能夠發出額定容量功率，在欠激運行時所能吸取的無功功率為額定容量的60%左右。同步調相機的優點是調整比較機敏，不但可以用來拉制系統的電壓，而且可以用于提高系統的穩定性。 其缺點是設備投資和維護費用高，因此，只在格外必要時才考慮接受。3)并聯電容器 并聯電容器的費用比較低廉、能量損耗小，而且可以分散安裝在用戶、變電所和配電所中進

51、行就近補償，因此是應用最為廣泛的無功補償設備。 其主要缺點是: 發出的無功功率與電壓的平方成正比，當電壓降低時發出的無功顯著削減，而這時正是系統需要無功電源的時候，反之電壓增加時發出的無功顯著增加，而這時正是系統需要削減無功電源的時候。 并聯電容器只能成組地投入和切除而不能進行連續調整。4）并聯電抗器 并聯電杭器主要用于補償線路的充電功率，特殊是在超高壓長距離輸電線路中，往往必需安裝并聯電抗器來吸取充電功率，以限制線路空載時末端的電壓上升。5)靜止無功補償器 靜止無功補償器(Static Var Compensator,縮寫SVC)可以用于對無功功率進行連續和快速的調整，其性能與同步調相機相同

52、，由于它由靜止元件所組成，因此維護比較簡潔。(三)無功功率的平衡 要使各用戶和各母線的電壓在容許的電壓偏移范圍內，首先必需滿足系統的無功功率平衡，在此基礎上，再實行適當的電壓調整措施。 為了生疏無功功率平衡與滿足電壓要求之間的關系，用單個發電機向一個綜合負荷供電的藻單系統狀況來加以說明。 設綜合負荷在額定電壓下需要的無功功率為，假如發電機的額定無功容量大于，則明顯借助于調整發電機的勵磁電流，可以轉變發電機的端電壓，即對綜合負荷供電的電壓，使電壓偏移在規定的容許范圍內。 假如發電機的額定無功容量小于，而且肯定要讓發施機在額定電壓下供應綜合負荷所需要的無功功率，則發電機勵磁繞組的勵磁電流勢必要超出它的額定值，使勵磁繞組過載，而這是不允許的。結果，只得降低對綜合負荷供電的電壓，使得綜合負荷依據它的靜態電壓特性削減所需要的無功功率，直到等于發電機所能發出的無功功率為止，即在較低的電壓下滿足發電機與綜合負荷之間的無功功率平衡。所以說，系統在額定電壓下的無功功率平衡，是保證電壓質量的先決條件。2、 電力系統的電壓調整(一)、中樞點電壓的管理 電力系統調壓的目的是使用戶的電壓偏移保持在規定的范圍內。中樞點是少數能反映系統電壓水平的有代替性的節點，一般選主要發電廠或樞紐變電所母線作為中樞點。中樞點的電壓確定了，其他節點電壓