电力系统稳态分析

电力系统稳态分析第1页/共104页3.1手工潮流计算本节主要内容基础知识复习电气元件的电压降落和功率损耗线路的电压降落和功率损耗变压器的电压降落和功率损耗电力网末端电压功率平衡开式电力网潮流计算单电压等级多电压等级第2页/共104页3.1.1基础知识复习基本概念电量(charge)电量是组成物质的原子粒子的电气属性原子中的电子带负电荷，电量值1.6×10-19库仑原子核中的质子带相同电量的正电荷电量守恒定律电量既不能产生，也不会消失，一个系统的总电量的代数和保持不变第3页/共104页3.1.1基础知识复习基本概念电流(current)电荷的流动产生电流规定：电流的方向是正电荷移动的方向电流的大小是电量随时间的变化率，，单位A直流电：随时间变化保持恒定不变的电流交流电：随时间变化按正弦规律变化的电流第4页/共104页3.1.1基础知识复习基本概念电压(voltage)点a和b之间的电压是在2点之间移动单位电荷需要的能量电压，单位V

(焦耳/库仑=牛顿∙米/安培∙秒=kg∙m3/A∙s2）第5页/共104页3.1.1基础知识复习基本概念功率(power)设备发出或吸收能量随时间的变化率功率，单位W(V∙A)关联正向：当电压和电流取关联正向的时候，乘积取正号。若功率为正，表示设备是一个负载，从外部电路吸收功率。由能量守恒，任何电路中功率代数和为0：能量(energy)能量最终的目的是用来做功，做功的结果是能量的转换能量是功率的积分

，单位Wh第6页/共104页3.1.1基础知识复习相量电力系统中，总是假设电流和电压波形是正弦波，频率恒定（工频50Hz）电力系统稳态分析中，总是使用相量(phasor)描述正弦的电压和电流波形正弦波用复数表示正弦波u(t)电力系统分析稳态计算中，所有的计算都是复数运算第7页/共104页3.1.1基础知识复习功率计算单相功率电压电流输入网络端口的瞬时功率一个周波内的积分：P称为有功功率。有功功率可以做功，使得能量在不同的形式之间进行转换。2倍频的分量一个周波内积分为0第8页/共104页3.1.1基础知识复习功率计算单相功率复功率电能要进行传播，必须产生磁场，通过电磁的相互感应才能使电能向远处传播。无功功率Q就是用于建立磁场的功率。电能要进行传播，这个功率就必不可少，但是它不能转换为别的能量形式，也就是说我们不能利用它，因此称为无功功率。视在功率视在功率用于确定设备的容量有功功率的物理含义表示可以做功的功率，即可以用于能量的转换。无功功率的物理含义是什么？第9页/共104页3.1.1基础知识复习功率计算三相功率三相瞬时功率瞬时功率中没有脉动分量电力系统中采用三相而不是单相有2个主要原因：输送3倍的功率可以节省线路的费用由于瞬时功率恒定，三相电机比单相电机振动更小，运行更稳定。第10页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗线路的电压降落一段输电线路：单相等值电路:第11页/共104页输电线路的电压降落:分解为同向和垂直的2个分量:线路末端的复功率：可得线路首端的电压为：已知线路末端电压，求首端电压第12页/共104页已知线路首端电压，求末端电压输电线路的电压降落:线路首端的复功率：分解为同向和垂直的2个分量:可得线路末端的电压为：第13页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗线路的功率损耗电流通过线路电阻R产生有功功率损耗：电流通过线路感抗X产生无功功率损耗：外加电压作用在线路电容上产生无功功率：第14页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗变压器的电压降落和功率损耗变压器的П型等值电路与线路的П型等值电路形式完全相同如果要计及励磁支路，将其看做一个注入功率：注入功率值由空载试验确定，看做定值，不考虑电压变化的影响：电压与功率计算公式与线路П型等值电路相同。变压器两端电压相角差δ很小，可以忽略横分量35kV以下可以直接忽略激磁支路的影响。第15页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系已知同一端的电压和功率假设已知线路末端的功率

和电压，求首端电压和功率2.

计算线路电压损耗：3.计算线路损耗：1.按照等值电路计算线路末端功率：第16页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系已知同一端的电压和功率4.计算首端电压：5.按照等值电路计算线路首端功率：若已知首端电压和功率，类似从前向后递推。第17页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系已知一端功率和另一端电压假设已知线路末端的功率

和首端电压，求首端功率和末端电压计算损耗时用UN代替U2：1.按照等值电路计算线路首端功率：更常见：给定负荷功率，已知送端电压第18页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系已知一端功率和另一端电压2.

计算线路电压损耗：3.

计算线路末端电压：4.有较高精度要求可迭代计算。第19页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系简化计算：电压计算很繁琐：可采用简化公式：或第20页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系2个定义：电压损耗：两点间电压绝对值之差近似认为就是电压降落的纵分量。电压偏移：运行点电压与额定电压的差第21页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系2个结论相位差主要由于有功功率传输产生；电压幅值差主要由无功功率传输产生忽略线路电阻，可得：电压降落纵分量由于传输无功功率产生电压降落横分量由于传输有功功率产生第22页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系2个结论相位差主要由于有功功率传输产生；电压幅值差主要由无功功率传输产生说明相位差主要由于有功功率传输产生U1超前U2时，δ为正，说明有功功率从电压超前端向电压滞后端传输忽略横分量说明电压幅值差主要由无功功率传输产生U1>U2时，Q为正，说明感性无功由电压幅值高端向低端传输第23页/共104页3.1.2电气元件的电压降落和功率损耗电力网首末端电压、功率平衡关系2个结论线路的空载运行线路空载情况下，PR，QR为0，只有末端的电容功率QC2流过线路因为QC2为负，所以当线路空载时，线路上只流过容性充电电流，末端电压高于首端电压。对长距离输电线路，空载情况下末端可能产生非常危险的过电压，因此必须对线路电抗进行补偿。第24页/共104页3.1.3开式电力网的潮流计算开式电力网：只有一端有电源的电力网一个由3段线路组成的单电压等级开式电力网已知：供电电源点A的电压UA，节点b，c，d的功率要求节点b，c，d的电压单电压等级开式电力网潮流计算的基本要求：已知部分节点的功率（一般是负荷节点）和部分节点的电压（一般是电源点），求全网所有节点的电压第25页/共104页1.输电线路П型等值电路的导纳支路用额定电压下充电功率代替2.充电功率与负荷功率合并，成为节点的运算负荷负荷功率是消耗有功和无功为正，而线路电容是产生无功功率，所以是减法等值电路第26页/共104页3.从最后一段线路开始，利用线路额定电压，计算每段线路的功率损耗：一直推算到首端4.根据前述公式，已知首端电压和功率，计算第1段线路的电压降落，得到Ub，再依次推算Uc和Ud第27页/共104页例3-1：开式电力网如下图所示，线路参数标于图中，线路额定电压为110kV，如电力网首端电压为118kV，试求运行中全电网的功率和电压分布。各点负荷为：SLDb=(20.4+j15.8)MVA,SLDc=(8.6+j7.5)MVA,SLDd=(12.2+j8.8)MVA。1.计算运算负荷如果负荷点连接了变压器，变压器的绕组损耗和激磁损耗也计入运算负荷如果负荷点连接了发电机，发电机的输入功率也计入运算负荷，因发电机是产生功率，所以应使用减法第28页/共104页2.计算线路的功率分布第29页/共104页3.计算各节点的电压通过线路1首端的功率为：第30页/共104页3.计算各节点的电压第31页/共104页简化计算：在35kV以下线路中，可以忽略电纳支路；计算每段线路的功率损耗时，可以忽略后面线路功率损耗的影响，并用额定电压代替实际负荷点电压，计算公式简化为：第32页/共104页3.1.3开式电力网的潮流计算多电压等级开式电力网手算：采用有名值，每段线路按自己的额定电压计算线路采用П型等值电路；变压器采用阻抗串联非标准变比，励磁支路表示为节点注入功率如第二章标幺值一节所述即使在标准档位，变比也不为1第33页/共104页3.1.3开式电力网的潮流计算多电压等级开式电力网计算机算法：采用标幺值线路和变压器都采用П型等值电路。第34页/共104页3.1.3开式电力网的潮流计算多电压等级开式电力网例3-2：两级电压开式网如下图所示。变压器参数：SN=16000kVA,△Po=21kW,I0(%)=0.85,△Pk=85kW,Uk(%)=10.5，变比K=110kV/11kV;110kV线路参数：r0=0.33Ω/km,x0=0.417Ω/km,b0=2.75×10-6s/km；10kV线路参数：r0=0.65Ω/km，x0=0.33Ω/km；110kV线路首端供电电压为117kV；负荷：SLDc=（11+j4.8）MVA,SLDd=（0.7+j0.5）MVA。求网络的电压和功率分布。第35页/共104页1.计算元件参数110kV线路：R1=r0l1=0.33×40=13.2ΩX1=x0l1=0.417×40=16.68ΩB1=b0l1=2.75×10-6×40=1.1×10-4S10kV线路：R2=r0l2=0.65×5=3.25ΩX2=x0l2=0.33×5=1.65Ω变压器：第36页/共104页2.功率分布计算第37页/共104页3.电压分布计算计及变压器的变比第38页/共104页本章主要内容3.1电力网的功率分布和电压计算(手工潮流计算)3.2电力系统频率调整3.3电力系统电压调整3.4电力系统经济运行第39页/共104页3.2电力系统的有功功率和频率调整本节主要内容基本概念负荷频率特性发电机频率特性电力系统频率特性电力系统频率调整有功功率平衡第40页/共104页3.2.1有功和频率调整的基本概念为什么要保证频率恒定？电力系统大部分负荷的正常运行都和频率紧密相关，尤其是电动机。频率降低会导致电动机输出功率减少，损耗增加。发电厂的各种辅机都是电动机，频率降低导致这些电动机出力减少，进一步导致频率下降，最终造成全网的大停电——频率崩溃频率变化导致汽轮机叶片产生共振，降低叶片寿命，产生裂纹，损坏叶片第41页/共104页3.2.1有功和频率调整的基本概念频率变化的原因频率由全网发电机的转速决定，所有发电机必须同步旋转失步机组必须被尽快从系统中切除刚开机的机组，必须在频率和电压接近电网频率和电压的条件下并网，通过电网强大的惯性拖入同步(准同期并网)作用在发电机转子上的动力矩和阻力矩的平衡使得发电机稳定旋转动力矩是原动机的力矩(机械转矩)阻力矩是发电机端电磁功率产生的转矩(电磁转矩)第42页/共104页3.2.1有功和频率调整的基本概念频率变化的原因发电机发电机开机加励磁以后，机端就会感应产生电压发电机并网以后才有定子电流，有电压和电流才有电磁功率能量守恒，任何时刻发电机的电磁功率都与负荷功率加上电网损耗平衡：负荷负荷功率发生改变时，全网的功率分布就会发生变化电磁波以接近光速传播，发电机机端的电磁功率会由于全网的功率重新分布瞬时发生变化(这种功率的变化通过潮流计算得到)频率波动由于原动机的机械惯性，原动机产生的动力矩不可能马上跟上电磁转矩的变化，发电机的转速就会产生变化，因此电网的频率也会产生变化结论：频率全网调节，通过调节原动机的输出功率进行调节第43页/共104页3.2.1有功和频率调整的基本概念频率质量要求我国规定：频率偏差范围为±0.2~±0.5Hz第44页/共104页3.2.2负荷频率特性负荷分类与频率变化无关的负荷，主要是电阻性的负荷，比如照明，加热设备等与频率的一次方成正比的负荷，主要是力矩等于常数的电动机负荷与频率的二次方成正比的负荷，比如涡流损耗与频率的三次方成正比的负荷，比如力矩是频率二次函数的电动机负荷与频率的高次方成正比的负荷第45页/共104页3.2.2负荷频率特性负荷的频率特性可以写为：忽略高次项，PLDN是负荷在额定频率fN下的有功负荷值以PLDN和fN作为基准值，上式写为标幺值的形式：由于允许的频率偏差很小，在这么小的范围里，近似将上述函数用直线近似：负荷的频率调节效应系数KD*是电网结构和电网容量决定的一个数据，该数据随着电网的发展也会发生变化，电网公司应该设法获取这一数据。第46页/共104页3.2.3发电机的频率特性原动机机械功率由调速器调节，得到发电机频率特性是有差特性：假设发电机开始运行于额定频率下，当机端负荷增大时，原动机的输出功率也要增加，经过一个过渡过程后稳定到一个低于额定频率的值上，这种特性称为有差特性。发电机的静调差系数(调差率)调差率的倒数即发电机的单位调节功率(功频静特性系数)汽轮机组，一般δ=0.04~0.06水电机组，一般δ=0.02~0.04第47页/共104页3.2.4电力系统的频率特性假设发电机和负荷稳定运行在A点，此时频率为f0，功率为P0假设负荷功率从PLD增加到,新的稳定运行点由负荷和发电机的频率特性共同决定，即B点发电机增加的输出功率负荷减少的功率负荷功率的变化引起的频率变化为K表示引起单位频率变化需要的负荷变化量。K越大，表示系统的惯性越大，频率越稳定。电力系统的功频特性系数第48页/共104页3.2.5电力系统频率调整频率一次调整频率一次调整就是负荷有功功率发生波动时，发电机按照调速器的有差调节特性自动进行调节使得频率稳定到一个新的平衡点的过程。负荷功率增加，频率会下降；负荷功率减少，频率会上升。频率波动的值由电力系统的功频特性系数K决定。系统中有多台机组系统功频系数负荷波动引起的频率变化求出Δf以后，进一步计算每台机组分摊的功率变化量KGi越大的机组分摊的功率变化量越多所有机组功频系数的加权平均第49页/共104页3.2.5电力系统频率调整频率二次调整频率二次调整通过发电机的转速控制机构——同步器实现。同步器的作用是调节整定点的位置实现发电机功频特性的平移，使频率回到额定频率。初始稳定运行点为A，负荷功率从PLD增加到仅依靠发电机的一次调频，频率会降到f1。如果人工进行二次调频，调整调速器的整定位置，向上平移发电机功频特性到新的稳定运行点为C。二次调频引起的发电机功率输出增加为(线段AD)一次调频引起的发电机功率输出增加为DE负荷减少的功率为EF频率仅从f0减小到f2第50页/共104页3.2.5电力系统频率调整频率二次调整如果二次调频将发电机功频特性平移到，则可以将频率恢复到额定频率。第51页/共104页3.2.5电力系统频率调整频率二次调整——选择主调频厂二次调频的过程不是自动完成，而是由调度下令，由调频厂的运行人员手动调整发电机的调速器整定点完成，将系统频率恢复到额定频率。一般一个电网只设置一个主调频厂，如果主调频厂的可调容量不够，则辅助调频厂在调度命令下参与调整。枯水期可以选择大型的水电厂作为主调频厂。丰水期可以选择中温中压的火电厂作为调频厂。第52页/共104页3.2.5电力系统频率调整频率的三次调整电网的自动发电控制功能AGC和经济调度功能EDED每5分钟计算一次，根据复杂的算法以全网煤耗最小为优化目标将发电出力分配到每台机组AGC根据电网频率的变化在ED计算的基础上再叠加一个调整增量AGC和ED将目标出力值通过通信通道下达到机组机组通过一个自动的控制回路自动调整发电机调速器的整定点来调整发电机的出力到给定目标值第53页/共104页3.2.6有功功率平衡和系统负荷在各类发电厂间的合理分配有功平衡和备用容量任何时刻，电力系统中的发电出力都与负荷和损耗平衡：全网总发电出力全网总负荷功率网损厂用电为保证电网正常运行，电网中必须保留一定的备用容量，备用容量包括：负荷备用：为适应电网中每天负荷波动设置的备用容量。检修备用：保证机组和输电设备计划性检修而保留的备用容量。事故备用：防止电网故障产生功率缺额保留的备用容量。国民经济备用：防止负荷超计划增长保留的备用容量。备用形式包括：热备用(旋转备用)：运行机组不满载，保留一部分容量。冷备用(停机备用)：未开机但可以正常运行的机组。第54页/共104页3.2.6有功功率平衡和系统负荷在各类发电厂间的合理分配各类发电厂负荷的合理分配不同类型的发电厂有不同的技术经济特性和运行条件，必须根据其具体特点安排它们在负荷曲线中承担的负荷。核电厂：带基本负荷水电厂：丰水期尽量利用，满开机，减少弃水，适宜带基本负荷，此时火电厂可以安排计划检修水电厂：枯水期，有调节能力的水电厂适宜做调峰调频火电厂：大容量，高温高压机组宜带基本负荷火电厂：中等容量、中温中压机组用于调峰调频第55页/共104页本章主要内容3.1电力网的功率分布和电压计算(手工潮流计算)3.2电力系统频率调整3.3电力系统电压调整3.4电力系统经济运行第56页/共104页3.3电力系统无功功率和电压调整本节主要内容基本概念无功功率平衡电力系统电压管理电力系统电压调整措施第57页/共104页3.3.1基本概念保证电压稳定的必要性照明设备和家用电器电压过高容易损坏。电压过低，照明设备亮度降低。电动机电磁转矩与电压平方成正比，电压降低，电磁转矩(动力转矩)快速下降，如果电动机拖动的机械转矩不变，那么电动机定子电流增加，发热加剧，加速机组老化。发电机的辅机都是电动机，电压过低会导致辅机停转，导致发电出力减少。我国规定的允许电压偏移35kV及以上电压供电的负荷±5%

10kV及以下电压供电的负荷±7%

低压照明负荷+5%-10%农村电网(正常情况)+7.5%-10%

(事故情况)+10%-15%第58页/共104页3.3.1基本概念如何保证电压的稳定性电力系统的运行电压水平由电力系统中的无功平衡决定无功输出过多会导致电压过高烧毁设备，无功供给不足会导致电压过低输电线路电抗远大于电阻，因此无功功率不能远距离传输，只能就地平衡结论：调电压就是调无功，无功就地平衡，通过调节无功电源的输出调节电压水平第59页/共104页3.3.2无功功率平衡无功负荷——电动机异步电动机是系统中最主要的无功负荷，电力系统的无功电压特性主要由异步电动机决定。异步电动机的等值电路异步电动机的电压-无功特性消耗的无功功率为：励磁无功功率与电压平方成正比漏抗消耗的无功功率电压下降时，转差增大，定子电流增大，Qσ也增大。电动机无功电压特性的特点是在额定电压附近，电压下降时无功负荷反而增加。第60页/共104页3.3.2无功功率平衡无功负荷——变压器变压器的无功损耗为：激磁功率ΔQ0大致与电压平方成正比，漏抗损耗ΔQT，大致与电压平方成反比，总的无功电压特性与电动机类似。第61页/共104页3.3.2无功功率平衡无功负荷——输电线路线路无功包括线路电抗消耗的无功功率和线路电容产生的充电功率：低压线路和高压重载线路都是消耗无功大于产生的充电功率，高压线路轻载时充电功率会大于消耗功率。第62页/共104页3.3.2无功功率平衡无功电源——发电机发电机等值电路C点是额定运行点，相量AC长度代表XdIGN，正比于定子额定电流和发电机额定视在功率SGN。向量OC长度代表空载电势E，正比于发电机额定励磁电流。定子额定电流限制励磁电流限制额定功率限制红线表示发电机运行的P-Q极限第63页/共104页3.3.2无功功率平衡无功电源——同步调相机同步调相机相当于空载运行的发电机，不输出有功功率，只输出(过励磁)或吸收(欠励磁)无功功率，从而调节系统电压同步调相机是最理想的无功和电压调节设备，调节范围大，调节平滑，速度快缺点：有旋转部件，运行维护复杂现在已经被静止无功补偿设备取代第64页/共104页3.3.2无功功率平衡无功电源——电容器电容器通常并联在供电母线上作为无功电源为负荷点提供电压支撑并联电容器输出的无功功率缺点：输出无功与电压平方成正比，当系统电压降低，最需要电容器提供无功功率支撑电压的时候，并联电容器的输出无功反而大大减少为提高调节灵活性，电容器一般分为多组，根据具体调压和无功功率补偿的要求分组投切，因此它是一种有级调节，不是平滑调节第65页/共104页3.3.2无功功率平衡无功电源——静止无功补偿器常见类型自饱和电抗器Saturatedreactor(SR)；固定电容FixedCapacitor(FC)；晶闸管控制电抗器Thyristor-controlledreactor(TCR)；晶闸管投切电容器Thyristor-switchedcapacitor(TSC)；晶闸管投切电抗器Thyristor-switchedreactor(TSR)；晶闸管控制的变压器Thyristor-controlledtransformer(TCT)等。静止无功补偿器(StaticVarCompensator，SVC)是新型的无功补偿设备，它利用大功率电力电子器件和电容或电抗器配合产生可调节的输出无功，既可作为无功电源，也可作为无功负荷，调节灵活，调节速度快。第66页/共104页3.3.2无功功率平衡无功电源——静止无功补偿器静止无功补偿器等值电路静止无功补偿器电流电压特性在SVC的调节范围内，能基本保证电压稳定第67页/共104页晶闸管控制电抗器TCRTCR等值电路通过控制晶闸管的触发角，使得流过电抗器的电流不是完整的波形：使得端口的等值阻抗可以连续平滑的变化。TCR的缺点是会产生谐波，必须加滤波器。第68页/共104页晶闸管投切电容器TSCTSC等值电路TSC在每半周波(电压峰值或过零点)处投入和切除电容器，通过调节投入或切除的电容器组数控制端口阻抗的变化(每半周波投切是为了减小电容充放电的暂态过程)。TSC不产生谐波，但不是平滑调节，而是有级调节。。通常情况下，SVC都是不同类型的电路组合而成，比如FC-TCR，TCR-TSC等达到既平滑调节，又减小谐波的效果第69页/共104页3.3.2无功功率平衡无功功率平衡无功功率平衡方程式系统中无功电源发出的无功功率应大于等于系统中负荷的无功功率和无功损耗之和所有无功电源的输出所有无功负荷总和负荷的无功功率，按负荷的有功功率和功率因数进行计算。按我国现行标准规定，35kV以上电压等级直接供电的负荷功率因数应达到0.9以上，其它负荷不得低于0.85。一些大型的工业用户比如电解铝厂，钢厂等有大量的非线性负荷产生谐波导致功率因数很低，必须加装滤波和无功补偿设备消除谐波，提高功率因数到0.9以上，否则会被给予经济处罚。所有无功损耗总和变压器无功损耗线路电抗无功损耗线路充电电容产生的无功功率（减号）厂用电无功负荷备用无功容量无功备用容量，一般为无功负荷的7%~8%第70页/共104页3.3.2无功功率平衡无功功率平衡电力系统的电压无功特性以一台发电机经过一段线路向负荷供电为例第71页/共104页P为一定值时假设负荷的Q-V特性是曲线2，电源的Q-V特性是曲线1，在A点稳定运行，电压为VA负荷增加时，负荷Q-V特性向上平移到2’，稳定运行点为B，电压下降到VB如果发电机有无功备用，增大励磁电流增加无功输出，将Q-V特性上移到1’，稳定运行点为C，就可以把电压恢复到VA的水平第72页/共104页3.3.3电力系统的电压管理确定电压中枢点为什么要选择电压中枢点？选择电压中枢点的原则区域性水、火电厂的高压母线；枢纽变电站的二次母线；有大量地方负荷的发电机电压母线；城市直降变电站的低压母线。运行电压水平由无功平衡决定的，而无功只能就地平衡，因此电压的分布也是局部性的。电网很大，负荷点很多，不可能每个负荷点都监测和调整其电压。所以先选择电压中枢点，只要中枢点的电压在合理范围内，其所控制的区域中个负荷节点的电压都能在合理范围内。第73页/共104页3.3.3电力系统的电压管理中枢点的调压范围假设中枢点O向负荷点A、B供电，VA和VB的允许变化范围为(0.95~1.05)VN假设负荷A、B的日负荷曲线为：电压损耗曲线为：第74页/共104页为满足负荷A的电压要求：0~8时：VO(A)=VA+ΔVOA=(0.95~1.05)VN+0.04VN=(0.99~1.09)VN8~24时：VO(A)=VA+ΔVOA=(0.95~1.05)VN+0.1VN=(1.05~1.15)VN为满足负荷B的电压要求：0~16时：VO(B)=VB+ΔVOB=(0.96~1.06)VN16~24时：VO(B)=VB+ΔVOB=(0.98~1.08)VN中枢点O的调压范围是它们的交集：虽然负荷A和B的电压允许波动范围都是10%，但是由于负荷A、B的负荷变化规律不同，中枢点O的调压范围大大缩小，最大时7%，最小是仅1%如果完全没有交集，那么就无法通过中枢点进行调压。第75页/共104页3.3.3电力系统的电压管理中枢点的调压方式逆调压负荷大时保持中枢点电压比线路额定电压高5%负荷小时保持为线路额定电压可以改善电压质量，但调节难度大适用于输电线路长，负荷变动大的中枢点顺调压负荷大时允许中枢点电压不低于线路额定电压102.5%负荷小时中枢点电压不高于线路额定电压107.5%用于线路短，负荷波动小的中枢点常调压任何负荷下，保持中枢点电压为线路额定电压的102%~105%第76页/共104页3.3.4电力系统的电压调整措施调压措施改变发电机励磁电流，调节发电机输出无功和机端电压。改变变压器变比。并联无功补偿调压。串联电容补偿改变线路参数。第77页/共104页3.3.4电力系统的电压调整措施发电机调压发电机一般采用逆调压方式，可提高电压质量由于无功和电压分布的局部性，发电机调压也只有局部的作用只是一种辅助方案第78页/共104页3.3.4电力系统的电压调整措施改变变压器的档位双绕组变压器的高压绕组上通常会设置多个分接头用于调压主抽头对应额定电压6300kVA以下变压器设3个分接头，调压范围±5%；8000kVA以上变压器设5个分接头，调压范围±2×2.5%改变变压器变比调压就是根据低压侧的电压要求调整分接头的位置第79页/共104页降压变压器分接头选择假设降压变压器流过功率为P+jQ，高压侧运行电压为U1，归算到高压侧的变压器阻抗为RT+jXT，归算到高压侧的电压损耗为低压侧要求运行电压普通变压器的分接头只能在停电时改变，正常运行时不能调整。因此首先根据供电的最大和最小负荷计算要求的分接头电压：取平均值根据平均值选最接近的分接头第80页/共104页升压变压器分接头选择升压变压器外送功率，因此计算过程与降压变压器相同三绕组变压器分接头选择计算方法相同，对高压侧和中压侧各计算一遍。有载调压变压器普通变压器只能在停电状态下调整分接头，有载调压变压器可以在带负荷条件下切换分接头。110kV的调压变压器有7个分接头，调压范围±3×2.5%；220kV调压变压器9个分接头，调压范围±4×2.0%调节变压器变比的限制变压器不是无功源，改变分接头只能改变电网中的无功分布。当系统无功不足，电压偏低时，调整变压器分接头提高低压侧电压会进一步增加无功功率缺额，导致电压下降直至发生电压崩溃。因此，变压器调压只能用于电网无功电源充足的情况下。第81页/共104页3.3.4电力系统的电压调整措施并联无功补偿调压如下图简单电力网，假设供电点电压V1和负荷功率P+jQ给定，忽略线路电容功率和变压器励磁功率。未加补偿装置以前：忽略电压降横分量，归算到高压侧增加并联的无功补偿容量QC后：无功功率只是反映电感和电容之间的能量交换的过程。产生无功功率本身并不消耗能源，但是无功功率的传输却会引起有功功率的损耗和电压降落。合理分布无功电源，减少无功输送，可以有效减少有功损耗，改善电压质量。若补偿前后U1不变，则有第82页/共104页若变压器变比为k，补偿后低压侧电压要求为U2C，则通常，降压变电站在重负荷时电压低，需要无功补偿抬高电压，而轻负荷时电压高，应退出并联补偿容量。因此，选择参数时分2步：1、按最小负荷时不补偿，确定变压器变比最小负荷时的实际运行电压(归算到高压侧)要求保持的电压选最接近的分接头2、按最大负荷时的电压要求确定应装设的并联补偿容量最大负荷时低压侧运行电压(归算到高压侧)要求保持的电压第83页/共104页3.3.4电力系统的电压调整措施串联电容补偿如图所示简单系统：长距离输电线路，线路电抗很大，一方面使得线路末端电压降低，另一方面也降低了输电线路能输送的功率上限。因此，在输电线路上串联电容器以抵消线路电抗，减小电压损耗中的QX/U分量，从而提高线路末端电压。串联电容前，线路电压损耗为串联电容后，线路电压损耗为电压提高的数值为根据需要提高的电压数值就可以确定串联电容的参数第84页/共104页本章主要内容3.1电力网的功率分布和电压计算(手工潮流计算)3.2电力系统频率调整3.3电力系统电压调整3.4电力系统经济运行第85页/共104页3.4电力系统经济运行本节主要内容基本概念电能损耗电厂之间有功功率的经济分配第86页/共104页3.4.1基本概念什么是电力系统经济运行？在保证整个系统安全可靠和电能质量符合标准的前提下努力提高电能生产和输送的效率，尽量降低供电的燃料消耗和供电成本。第87页/共104页3.4.2电能损耗定义供电量：在给定的时间内(日、月、季或年)内，系统中所有发电厂的总发电量减去厂用电称为供电量电网损耗电量：所有输电、变电、配电环节损耗的电量，称为电网损耗电量网损率：在同一时间内，电网损耗占供电量的百分比称为电网的损耗率，简称网损率第88页/共104页3.4.2电能损耗电能损耗的组成可变损耗：损耗在导线和变压器绕组的电阻上，与通过元件的电流或功率有关，输送的功率愈大，损耗也愈大固定损耗：输电线和变压器等值电路中并联电导中的有功损耗，如输电线的电晕损耗，变压器的铁芯损耗等，这部分损耗同施加于元件的电压有关，而与通过元件的功率几乎无关输电线的电能损耗变压器的电能损耗第89页/共104页3.4.2电能损耗电能损耗的计算最大负荷损耗时间法假定线路向一个集中负荷供电，时间T内线路电能损耗为：简化，假设线路输送功率始终保持最大负荷Smax，经过时间τ，消耗的能量恰好等于全年实际消耗的能量：变压器的电能损耗：n台变压器时：τ和负荷曲线形状有关，最大负荷利用小时数Tmax和负荷曲线形状也有关，通过对各种典型负荷曲线预先计算，可以得到τ和Tmax之间的关系第90页/共104页例3-3：额定电压为110kV，长度为100km的双回输电线路向变电所供电，线路单位长度参数为Z0=(0.17+j0.409)Ω/km，b0=2.79×10-6S/km，两台变压器每台的额定容量为31.5MVA，变比为110/11，△P0+j△Q0=(0.03+j0.22)M