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1、第67章 电力系统频率控制第1页，共59页，编辑于2022年，星期一6.2电力系统频率特性电力系统频率特性 6.2.1概述概述电能质量指标：电能质量指标：电压、频率电压、频率和和波形波形。频率偏离一般不超过频率偏离一般不超过0.05Hz0.15Hz。系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致。率之间失去平衡所致。调频与有功功率的调节是不可分开的。调频与有功功率的调节是不可分开的。电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。的改变较缓慢，因此
2、系统中频率的波动是难免的。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第2页，共59页，编辑于2022年，星期一6.2.2电力系统负荷的功率电力系统负荷的功率频率特性频率特性负荷的功率负荷的功率频率特性频率特性有功负荷与频率的关系：有功负荷与频率的关系：(1)与频率变化无关的负荷；与频率变化无关的负荷；如电阻炉和整流负荷等如电阻炉和整流负荷等(2)与频率成正比的负荷；与频率成正比的负荷；如切削机床等如切削机床等(3)与频率的二次方成比例的负荷；与频率的二次方成比例的负荷；变压器中的涡流损耗变压器中的涡流损耗(4)与频率的三次方成比例的负荷与频率的三次方成比例的负荷;如通风机如通风机(5)
3、与频率的更高次方成比例的负荷与频率的更高次方成比例的负荷第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第3页，共59页，编辑于2022年，星期一负荷的频率调节效应系数负荷的频率调节效应系数第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术系统运行中频率在系统运行中频率在48Hz51Hz之间，之间，有功负荷与频率的关系曲线接近于有功负荷与频率的关系曲线接近于一条直线。一条直线。第4页，共59页，编辑于2022年，星期一 系统处于运行稳态时，系统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的系统中有功负荷随频率的变化特性称为变化特性称为负荷的静负荷的静态频率特性。态频率特性。有功负荷的频率静态特有功负
4、荷的频率静态特 所谓所谓联结容量联结容量，是指，是指频率、电压等于额定值频率、电压等于额定值时，接在电网上的用电时，接在电网上的用电设备的实际容量。设备的实际容量。如果联结容量改变，如果联结容量改变，静态特性曲线将上下移静态特性曲线将上下移动。动。系统负荷的有功功率系统负荷的有功功率系统负荷的有功功率系统负荷的有功功率 频率静态特性频率静态特性频率静态特性频率静态特性第5页，共59页，编辑于2022年，星期一 1.发电机的功率发电机的功率频率特性频率特性有调速系统的发电机组的功率有调速系统的发电机组的功率频率特性频率特性。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术发电机组的功率发电机组
5、的功率频率静态特性系数频率静态特性系数 发电机组的调差系数发电机组的静态特性系数原动机的单位调节功率第6页，共59页，编辑于2022年，星期一 若机组负荷升高使转速若机组负荷升高使转速下降，可以通过伺服电下降，可以通过伺服电动机来提高转速，调整动机来提高转速，调整的结果使原来的功频静的结果使原来的功频静特性特性2平行右移为特性平行右移为特性1。功频静态特性的平移功频静态特性的平移 若机组负荷降低使转若机组负荷降低使转速升高，则可通过伺服速升高，则可通过伺服电动机来降低机组转速，电动机来降低机组转速，调整的结果使原来的功调整的结果使原来的功频静特性频静特性2平行左移为平行左移为特性特性3.二次调
6、频是由发电机组的转速控制机二次调频是由发电机组的转速控制机构构同步器来实现的。同步器由伺服电同步器来实现的。同步器由伺服电动机、蜗轮和蜗杆等组成。在人工或自动机、蜗轮和蜗杆等组成。在人工或自动装置控制下，依靠伺服电动机的旋转，动装置控制下，依靠伺服电动机的旋转，平行移动发电机组的功率平行移动发电机组的功率-频率特性曲频率特性曲线，来调节系统频率和分配机组间的有线，来调节系统频率和分配机组间的有功功率。功功率。http:/ 负负荷增量荷增量 可分解可分解为为三部分：三部分：由于进行了二次调整发电机组由于进行了二次调整发电机组增发的功率增发的功率 ；由于调速器的调整作用而增由于调速器的调整作用而增
7、加的发电机组功率（图中加的发电机组功率（图中 ）由于负荷本身的调节效应而由于负荷本身的调节效应而减小的负荷功率（图中减小的负荷功率（图中 ）第8页，共59页，编辑于2022年，星期一互联系统的频率调整假设假设 、分别为两系统的单位调节功率分别为两系统的单位调节功率;、分别为两系统二次调频的发电功率变量分别为两系统二次调频的发电功率变量;、分别为两系统的负荷变化量分别为两系统的负荷变化量;为联络线上的交换功率变化量，正方向为由为联络线上的交换功率变化量，正方向为由A流向流向B。对对系系统统A相相当当于于负负荷荷增增量量，对对系系统统B相相当于发电功率增量。当于发电功率增量。第9页，共59页，编辑
8、于2022年，星期一小结v系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致。入功率之间失去平衡所致。v调频与有功功率的调节是不可分开的调频与有功功率的调节是不可分开的。负荷本身也参与了调频（负荷的有功功率和频率特负荷本身也参与了调频（负荷的有功功率和频率特性）性）主要是发电机的调频（自动调速系统）主要是发电机的调频（自动调速系统）（1）一次调频）一次调频（2）二次调频）二次调频联合电力系统的频率控制主要是控制 在计划值 第10页，共59页，编辑于2022年，星期一6.3电力系统自动调频方法电力系统自动调频方法积差调节法：根据系统频率偏差
9、的累积值调节频率积差调节法：根据系统频率偏差的累积值调节频率的。的。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第11页，共59页，编辑于2022年，星期一积差调节法特点积差调节法特点：随着负荷的变化，频率发生变化，产生频率偏：随着负荷的变化，频率发生变化，产生频率偏差，就不断积累，调频器动作移动调速器调节特性，改变进入机差，就不断积累，调频器动作移动调速器调节特性，改变进入机组的进气组的进气(或进水或进水)量，使频率力求恢复额定值，频率调节过程只量，使频率力求恢复额定值，频率调节过程只能在能在f=0时结束。此时系统中的功率达到新的平衡。时结束。此时系统中的功率达到新的平衡。第第6章章电
10、力系统频率控制技术电力系统频率控制技术每台调频机组承担的计划外负荷 第i台调频机组的有功功率的分配系数第12页，共59页，编辑于2022年，星期一6.4.3自动发电控制自动发电控制(AGC)技术技术1.AGC的总体结构的总体结构一次调节、二次调节、三次调节（一次调节、二次调节、三次调节（AGC随时间调随时间调整发电机出力执行发电计划或在非预计的负荷变化积整发电机出力执行发电计划或在非预计的负荷变化积累到一定程度按经济调度原则重新分配出力）累到一定程度按经济调度原则重新分配出力）第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术 自动发电控制通过闭环控制系统实现的。自动发电自动发电控制通过闭环控
11、制系统实现的。自动发电控制所需的信息，如频率、发电机组的实发功率、联控制所需的信息，如频率、发电机组的实发功率、联络线的交换功率、节点电压等从络线的交换功率、节点电压等从SCADA获得实时测量获得实时测量数据，计算出各电厂或各机组的控制命令，再通过数据，计算出各电厂或各机组的控制命令，再通过SCADA送到各电厂的电厂控制器。由电厂控制器调节送到各电厂的电厂控制器。由电厂控制器调节机组功率，使之跟踪机组功率，使之跟踪AGC的控制命令。的控制命令。第13页，共59页，编辑于2022年，星期一第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术(3)机组控制机组控制:由基本控制回路去调节机组，由基本控
12、制回路去调节机组，使控制误差为零，使控制误差为零，AGC把信号送到电厂把信号送到电厂控制器后，再分到各台机组。控制器后，再分到各台机组。(1)区域计划跟踪控制区域计划跟踪控制:按计划提供按计划提供机组发电基点功率，与负荷预测、机组发电基点功率，与负荷预测、机组经济组合、水电计划及交换功机组经济组合、水电计划及交换功率计划有关，担负主要调峰任务。率计划有关，担负主要调峰任务。(2)区域调节控制区域调节控制:把区域控制误差把区域控制误差(ACE)调到零，是调到零，是AGC的核心。功的核心。功能是能是AGC计算出消除区域控制误差计算出消除区域控制误差(ACE)各机组需增减的调节功率，各机组需增减的调
13、节功率，将可调分量加到跟踪计划的机组发将可调分量加到跟踪计划的机组发电基点功率上，得到设置发电量发电基点功率上，得到设置发电量发往电厂控制器。往电厂控制器。第14页，共59页，编辑于2022年，星期一2.AGC的控制目标与模式的控制目标与模式1)AGC的控制目标的控制目标(1)调整系统发电出力与负荷的平衡；调整系统发电出力与负荷的平衡；(2)调整系统频率偏差为零，在正常稳态情况下，保持频率为调整系统频率偏差为零，在正常稳态情况下，保持频率为额定值；额定值；(3)在各控制区域内分配全网发电出力，使区域间联络线潮流与计在各控制区域内分配全网发电出力，使区域间联络线潮流与计划值相等，实现各地区有功功
14、率的就地平衡；划值相等，实现各地区有功功率的就地平衡；(4)在本区域发电厂之间分配发电出力，使区域运行成本最小；在本区域发电厂之间分配发电出力，使区域运行成本最小；(5)在能量管理系统在能量管理系统(EMS)中，中，AGC作为实时最优潮流与安全约束作为实时最优潮流与安全约束经济调度的执行环节。经济调度的执行环节。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第15页，共59页，编辑于2022年，星期一2)AGC的控制模式的控制模式(1)定频率控制方式定频率控制方式(CFC或或FFC)。(2)定联络线交换功率控制方式定联络线交换功率控制方式(CIC或或CNIC)。(3)定频率及定交换功率控制
15、方式定频率及定交换功率控制方式(TBC)。为实现为实现AGC，要求在调度中心计算机上运行，要求在调度中心计算机上运行AGC程序。程序。AGC程序的控制目标是使因负荷变动而产生的区域控制差程序的控制目标是使因负荷变动而产生的区域控制差(ACE)不断减小直至为零。不断减小直至为零。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第16页，共59页，编辑于2022年，星期一3.AGC的基本功能的基本功能1)负荷频率控制负荷频率控制(LFC)2)经济调度经济调度(ED)经济调度模块是用来确定最经济的发电调度，以满足经济调度模块是用来确定最经济的发电调度，以满足给定的负荷水平，使发电成本减少到最小。给
16、定的负荷水平，使发电成本减少到最小。AGC所控发电机组的最优负荷由两部分组成所控发电机组的最优负荷由两部分组成(1)机组的经济基点值机组的经济基点值(2)将发电偏差值按照一组比例将发电偏差值按照一组比例系数分配给参加经济调节的发电机组系数分配给参加经济调节的发电机组经济调度程序除了周期性的执行外，在出现以下情况经济调度程序除了周期性的执行外，在出现以下情况时也会启动执行时也会启动执行(1)系统负荷发生重大变化。限值由操作员整定；系统负荷发生重大变化。限值由操作员整定；(2)经济调度机组的运行极限被改变；经济调度机组的运行极限被改变；(3)机组控制模式改变。机组控制模式改变。第第6章章电力系统频
17、率控制技术电力系统频率控制技术第17页，共59页，编辑于2022年，星期一6.5电力系统稳定控制装置电力系统稳定控制装置有功功率平衡关系破坏的主要原因：有功功率平衡关系破坏的主要原因：(1)系统内突然故障，造成大面积切除负荷；系统内突然故障，造成大面积切除负荷；(2)系统之间的联络线故障，断路器跳闸，造成系统系统之间的联络线故障，断路器跳闸，造成系统解列；解列；(3)系统内大机组因故突然退出运行；系统内大机组因故突然退出运行；(4)系统内大量负荷突然投入；系统内大量负荷突然投入；(5)系统内大机组突然投入。系统内大机组突然投入。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第18页，共59
18、页，编辑于2022年，星期一6.5.1常规稳定装置常规稳定装置(1)低频自起动发电机装置低频自起动发电机装置;(2)低频调相改发电装置低频调相改发电装置;(3)低频降低电压装置低频降低电压装置;(4)低频抽水改发电装置低频抽水改发电装置;(5)自动低频减负荷装置自动低频减负荷装置;(6)高频切机装置高频切机装置;(7)高频减出力装置。高频减出力装置。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第19页，共59页，编辑于2022年，星期一根据电力系统频率变化过程确定了几个计算点，这些点对应不同的负荷。故障发生前：电力系统频率点1发生功率缺额 频率下降点2：第一级频率控制继电器启动，经过 断
19、开一部分负荷点3：完成顶一次对功率缺额的计算点4：第二级频率控制继电器启动，经过 断开连接于第二级频率控制继电器的负荷点5：如果两次切除总负荷足以补偿功率缺额，频率回升，稳定在 如果 系统不装设此装置，系统频率将沿1-下降到最低值第20页，共59页，编辑于2022年，星期一6.5.2微机稳定装置微机稳定装置1.微机稳定装置的主要特点微机稳定装置的主要特点(1)抗干扰能力强，不易因为通道干扰而引起误动作；抗干扰能力强，不易因为通道干扰而引起误动作；(2)能自动识别故障类型，避免单相故障造成误切；能自动识别故障类型，避免单相故障造成误切；(3)能部分实时跟踪系统运行方式、判别故障区域、能部分实时跟
20、踪系统运行方式、判别故障区域、评估故障性质、故障严重程度，查询预先设置的策评估故障性质、故障严重程度，查询预先设置的策略表，采取对应的稳定措施；略表，采取对应的稳定措施；(4)根据稳定措施自动执行，无需人工频繁投退连接片。根据稳定措施自动执行，无需人工频繁投退连接片。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第21页，共59页，编辑于2022年，星期一2.微机稳定装置的控制原理微机稳定装置的控制原理(1)信息采集及系统运行方式计算。信息采集及系统运行方式计算。(2)事故对策计算是在实时潮流计算的基础上，设想各事故对策计算是在实时潮流计算的基础上，设想各种事故，选定减负荷的对象和减负荷数
21、值，并在装置种事故，选定减负荷的对象和减负荷数值，并在装置上予以整定。上予以整定。(3)事故决策是系统根据事故跳闸信号，查阅事故对策事故决策是系统根据事故跳闸信号，查阅事故对策表或立即计算，找出相应的控制对象并立即发出指令。表或立即计算，找出相应的控制对象并立即发出指令。要保证稳定控制系统快速而正确地进行紧急控制，控制要保证稳定控制系统快速而正确地进行紧急控制，控制策略表的生成是技术上的关键。控制策略表的生成可分策略表的生成是技术上的关键。控制策略表的生成可分为为“实时计算，实时控制实时计算，实时控制”、“离线决策，实时匹配离线决策，实时匹配”、“在线决策，实时匹配在线决策，实时匹配”等方案。
22、等方案。第第6章章电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术第22页，共59页，编辑于2022年，星期一电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。7.1电力系统电压调节的必要性电力系统电压调节的必要性 7.1.1电压对电力用户的影响电压对电力用户的影响 7.1.2电压对电力系统的影响电压对电力系统的影响电力系统电压控制是非常必要的。采取各种措施，电力系统电压控制是非常必要的。采取各种措施，保证各类用户的电压偏移在允许范围内，这就是电保证各类用户的电压偏移在允许范围内，这就是电力系统电压控制的目标。力系统电压控制的目标。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调
23、节技术第23页，共59页，编辑于2022年，星期一7.2电力系统的无功电源电力系统的无功电源电力系统的无功电源，除了发电机之外，还有同步调电力系统的无功电源，除了发电机之外，还有同步调相机，静电电容器、静止无功补偿装置和静止无功发相机，静电电容器、静止无功补偿装置和静止无功发生器。生器。7.2.1发电机发电机发电机是唯一的有功功率发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功电源，又是最基本的无功功率电源。功率电源。发电机在额定状态下运行时，发电机在额定状态下运行时，可发出的无功功率可发出的无功功率第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第24页，共59页，编辑于2022年，星期一7.
24、2.2调相机调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机。当它的转子同步调相机相当于空载运行的同步电动机。当它的转子励磁电流刚好为某一特定值时，它发出的无功功率恰好励磁电流刚好为某一特定值时，它发出的无功功率恰好为零。这时仅从电网中吸收少量的有功功率用来克服机为零。这时仅从电网中吸收少量的有功功率用来克服机械旋转阻力，维持同步速度空转。械旋转阻力，维持同步速度空转。当转子励磁电流大于此特定值时，称为过励磁。向当转子励磁电流大于此特定值时，称为过励磁。向系统供给感性无功功率起无功电源的作用。系统供给感性无功功率起无功电源的作用。在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率起无功负在欠励磁运行时，它从系
25、统吸取感性无功功率起无功负荷作用。荷作用。同步调相机运行维护比较复杂，一次性投资较大。它同步调相机运行维护比较复杂，一次性投资较大。它的有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的的有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的1.5%5%，容量越小，百分值越大。，容量越小，百分值越大。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第25页，共59页，编辑于2022年，星期一7.2.3静电电容器静电电容器静电电容器只能向系统供给无功功率。所供无功功静电电容器只能向系统供给无功功率。所供无功功率率QC与所在节点的电压与所在节点的电压U的平方成正比。的平方成正比。当节点电压下降时，它供给系统的无功功
26、率也将减当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减小。因此，当系统发生故障或由于其他原因而导致小。因此，当系统发生故障或由于其他原因而导致系统电压下降时，电容器的无功输出反而比平常还系统电压下降时，电容器的无功输出反而比平常还少，这将导致电压继续下降。调节能力较差。少，这将导致电压继续下降。调节能力较差。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第26页，共59页，编辑于2022年，星期一7.2.4静止无功补偿器静止无功补偿器静止补偿器静止补偿器(StaticVarCompensator,SVC)，由电，由电力电容器与电抗器并联组成。力电容器与电抗器并联组成。电容器可发出无功功率电容
27、器可发出无功功率,电抗器可吸收无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以两者结合起来，再配以适当的调节装置就成为适当的调节装置就成为能够平滑地改变输出能够平滑地改变输出(或或吸收吸收)无功功率的静止补无功功率的静止补偿器。偿器。1.由饱和电抗器和固定电容器并联组由饱和电抗器和固定电容器并联组成的静止补偿器成的静止补偿器 第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第27页，共59页，编辑于2022年，星期一2.由晶闸管控制电抗器和固定电容器并由晶闸管控制电抗器和固定电容器并联组成的静止补偿器联组成的静止补偿器(TCR+FC)3.由晶闸管控制电抗器和晶闸管投由晶闸管控制电抗器和晶
28、闸管投切电容器并联组成的静止补偿器切电容器并联组成的静止补偿器(TCR+TSC)第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第28页，共59页，编辑于2022年，星期一(1)电压降低时，电压降低时，SVC输出无功电流输出无功电流减小，而减小，而STATCOM仍然可以产生仍然可以产生较大的电容性电流，即较大的电容性电流，即STATCOM输出的无功电流与电压无关；输出的无功电流与电压无关；(2)STATCOM有较大过负荷能力，有较大过负荷能力，GTO开断容量可达开断容量可达120%180%稳态额定容稳态额定容量。量。(3)可控性能好，其电压幅值和相位可可控性能好，其电压幅值和相位可快速调节。
29、快速调节。(4)STATCOM的谐波含量可以比同容量的谐波含量可以比同容量SVC的低。的低。7.2.5静止无功发生器静止无功发生器使用大功率可关断晶闸管使用大功率可关断晶闸管(GTO)器件代替普通的晶闸管构器件代替普通的晶闸管构成的无功补偿器称为静止补偿器成的无功补偿器称为静止补偿器(Staticcompensator，STATCOM)，或称为静止无功发生器，或称为静止无功发生器(SVG)。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第29页，共59页，编辑于2022年，星期一当 时，电流 超前 ，SVG吸收容性的无功功率当 时，电流 滞后 ，SVG吸收感性的无功功率第30页，共59页，
30、编辑于2022年，星期一7.3电力系统中的无功负荷和无功损耗电力系统中的无功负荷和无功损耗7.3.1电力系统的无功负荷电力系统的无功负荷包括异步电动机、同步电动机、电炉和整流设备等。包括异步电动机、同步电动机、电炉和整流设备等。其中异步电动机占的比重较大、消耗的无功功率较多，也其中异步电动机占的比重较大、消耗的无功功率较多，也就是说，系统中大量的无功负荷是异步电动机，因此，系就是说，系统中大量的无功负荷是异步电动机，因此，系统无功负荷的电压特性，主要取决于异步电动机的无功静统无功负荷的电压特性，主要取决于异步电动机的无功静态电压特性。态电压特性。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技
31、术第31页，共59页，编辑于2022年，星期一第32页，共59页，编辑于2022年，星期一7.3.2电力系统的无功损耗电力系统的无功损耗1.变压器的无功损耗变压器的无功损耗2.输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗输电线路的无功功率损耗包括并联电纳和串联电抗输电线路的无功功率损耗包括并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。中的无功功率损耗。并联电纳中的无功功率与线路电压的平方成正比，并联电纳中的无功功率与线路电压的平方成正比，呈容性，又称为线路的充电功率；呈容性，又称为线路的充电功率；串联电抗中的无功功率损耗与负荷电流的平方成正比串联电抗中的无功功率损耗与负荷电流的平方成正比,呈感性。这两部分功率是
32、互为补偿的。呈感性。这两部分功率是互为补偿的。线路是呈容性以无功电源状态运行，还是呈感性线路是呈容性以无功电源状态运行，还是呈感性以无功负载状态运行，应视具体情况而定。以无功负载状态运行，应视具体情况而定。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第33页，共59页，编辑于2022年，星期一7.4无功功率的平衡与电压水平的关系无功功率的平衡与电压水平的关系7.4.1无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡:无功功率电源发出的无功功率应无功功率电源发出的无功功率应该大于或等于负荷所需要的无功功率与网络无功功该大于或等于负荷所需要的无功功率与网络无功功率损耗之和。率损耗之和
33、。无功电源包括发电机、调相机和各种无功补偿设备等无功电源包括发电机、调相机和各种无功补偿设备等;无功负荷大小按负荷的有功功率和功率因数计算无功负荷大小按负荷的有功功率和功率因数计算;无功功率损耗包括变压器的无功损耗、线路电抗的无无功功率损耗包括变压器的无功损耗、线路电抗的无功损耗。功损耗。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第34页，共59页，编辑于2022年，星期一7.4.2无功功率平衡和电压水平的关系无功功率平衡和电压水平的关系1.按无功功率的平衡确定电压按无功功率的平衡确定电压第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第35页，共59页，编辑于2022年，星期一2.
34、无功就地平衡无功就地平衡无功功率就地平衡就是无功功率分层、分区就地平衡，无功功率就地平衡就是无功功率分层、分区就地平衡，是指在按电压等级所形成的层面内，各个分区范围内是指在按电压等级所形成的层面内，各个分区范围内无功功率都要实现自给自足，与相邻的区域没有无功无功功率都要实现自给自足，与相邻的区域没有无功功率交换。功率交换。任何一个负荷点电压的调整都应当依靠当地的无功功任何一个负荷点电压的调整都应当依靠当地的无功功率资源进行，不应当依靠相邻站点的无功功率支援。率资源进行，不应当依靠相邻站点的无功功率支援。具体的办法是在各负荷点装设电容器组、调相机、静具体的办法是在各负荷点装设电容器组、调相机、静
35、止补偿器等无功功率电源，尽量使无功功率就地平衡。止补偿器等无功功率电源，尽量使无功功率就地平衡。当无功功率就地平衡不能实现时，则应考虑无功功率当无功功率就地平衡不能实现时，则应考虑无功功率就近平衡的原则。就近平衡的原则。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第36页，共59页，编辑于2022年，星期一7.5电力系统的电压管理电力系统的电压管理电力系统调压的目的电力系统调压的目的:保证在各种运行方式下，使保证在各种运行方式下，使系统中各负荷点的电压在允许偏移的范围内，从而系统中各负荷点的电压在允许偏移的范围内，从而保证电力系统的经济、稳定地运行，且有良好的电保证电力系统的经济、稳定地
36、运行，且有良好的电能质量。能质量。在系统中常常选择一些有代表性的点作为电压中在系统中常常选择一些有代表性的点作为电压中枢点，运行人员通过监视中枢点电压，将中枢点枢点，运行人员通过监视中枢点电压，将中枢点电压控制调整在允许的电压偏移范围内。电压控制调整在允许的电压偏移范围内。7.5.1电压中枢点的选择电压中枢点的选择(1)区域性发电厂的高压母线；区域性发电厂的高压母线；(2)枢纽变电所的二次母线；枢纽变电所的二次母线；(3)有大量地方性负荷的发电机电压母线。有大量地方性负荷的发电机电压母线。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第37页，共59页，编辑于2022年，星期一7.5.3中
37、枢点的调压方式中枢点的调压方式中枢点的电压调整方式中枢点的电压调整方式:逆调压、顺调压和恒调压。逆调压、顺调压和恒调压。1.逆调压逆调压在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式称为在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式称为“逆调压逆调压”。采用逆调压，一般在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高采用逆调压，一般在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5%,在最小负荷时保持为线路额定电压。在最小负荷时保持为线路额定电压。2.顺调压顺调压在大负荷时允许中枢点电压低一些，但不能低于线路额定电压的在大负荷时允许中枢点电压低一些，但不能低于线路额定电压的102.5%；小负荷时允许电
38、压高一些，但不能超过线路额定电压的；小负荷时允许电压高一些，但不能超过线路额定电压的107.5%，这种，这种调压方式称为顺调压。调压方式称为顺调压。3.恒调压恒调压(常调压常调压)介于上述两种调压方式之间的调压方式是恒调压介于上述两种调压方式之间的调压方式是恒调压(常调压常调压)。即在任何负荷下，。即在任何负荷下，中枢点电压保持在大约恒定的数值，一般在线路额定电压的中枢点电压保持在大约恒定的数值，一般在线路额定电压的102%105%。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第38页，共59页，编辑于2022年，星期一7.6电力系统电压调节方法电力系统电压调节方法(1)调节发电机的励磁
39、电流，改变发电机的端电压；调节发电机的励磁电流，改变发电机的端电压；(2)调整分接头来改变升降压变压器的电压比；调整分接头来改变升降压变压器的电压比；(3)改变系统中无功功率电源的出力；改变系统中无功功率电源的出力；(4)改变网络参数。改变网络参数。7.6.1发电机调压发电机调压 通过励磁系统来控制调节同步发电机的端电压是通过励磁系统来控制调节同步发电机的端电压是一种不一种不需耗费投资而且最直接的调压手段。需耗费投资而且最直接的调压手段。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第39页，共59页，编辑于2022年，星期一 同步发电机励磁控制系统由同步发电机励磁控制系统由发电机发电机及
40、其及其励磁系统励磁系统组成的反馈组成的反馈自动控制系统自动控制系统.同步发电机的励磁系统同步发电机的励磁系统=励磁功率单元励磁功率单元+励磁调节器励磁调节器 同步发电机励磁控制系统示意图同步发电机励磁控制系统示意图第40页，共59页，编辑于2022年，星期一7.6.2改变变压器分接头调压改变变压器分接头调压1.普通变压器普通变压器一般情况下，容量为一般情况下，容量为6300kVA及以下的变压器有三个分接头及以下的变压器有三个分接头;容容量为量为8000kVA及以上的变压器有五个分接头。及以上的变压器有五个分接头。(1)降压变压器分接头选择降压变压器分接头选择第第7章章电力系统电压调节技术电力系
41、统电压调节技术高低 为高压母线的电压，低压母线的电压归算到高压侧的变压器阻抗为第41页，共59页，编辑于2022年，星期一例7.1v变压器的参数:型号SFL7-20000/110,额定电压比为 负载损耗为104kW,短路电压百分数为10.5,已知在最大负荷和最小负荷时通过变压器的功率分别为18000kVA和8000kVA,功率因数为0.8.高压母线电压维持110kV不变.当低压母线电压在10kV11kV范围变化时，试选择变压器的分接头 第42页，共59页，编辑于2022年，星期一(2)升压变压器分接头选择升压变压器分接头选择第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术高低第43页，共59
42、页，编辑于2022年，星期一例7.2v变压器的参数:型号SFL7-20000/110,额定电压比为 ，归算到高压侧变压器阻抗为 ，已知在最大负荷和最小负荷时通过变压器的功率分别为 和 ,变压器高压侧要求的电压分别为120kV和115kV.当低压母线电压在10kV11kV范围变化时，试选择变压器的分接头 第44页，共59页，编辑于2022年，星期一普通三绕组变压器一般在高、中压绕组有分接头可供选普通三绕组变压器一般在高、中压绕组有分接头可供选择使用。择使用。高、中压侧分接头选择方法：根据变压器的运行方式分高、中压侧分接头选择方法：根据变压器的运行方式分别地或依次地逐个进行。一般先按低压侧调压要求
43、，由别地或依次地逐个进行。一般先按低压侧调压要求，由高、低压侧确定好高压绕组的分接头；然后再用选定的高、低压侧确定好高压绕组的分接头；然后再用选定的高压绕组的分接头，考虑中压侧的调压要求，由高、中高压绕组的分接头，考虑中压侧的调压要求，由高、中压侧选择中压绕组的分接头。压侧选择中压绕组的分接头。采用固定分接头的变压器进行调压，不能改变电压损耗的采用固定分接头的变压器进行调压，不能改变电压损耗的数值，也不能改变负荷变化时二次电压的变化幅度；如果数值，也不能改变负荷变化时二次电压的变化幅度；如果电压的变化幅度超过了分接头的可能调整范围，或者调压电压的变化幅度超过了分接头的可能调整范围，或者调压要求
44、的变化趋势与实际的相反要求的变化趋势与实际的相反(如逆调压时如逆调压时)，依靠选普通，依靠选普通变压器的分接头的方法将无法满足调压要求。可采用有载变压器的分接头的方法将无法满足调压要求。可采用有载调压变压器或其他调压措施。调压变压器或其他调压措施。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第45页，共59页，编辑于2022年，星期一2.有载调压变压器有载调压变压器有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件下随有载调压变压器可根据系统运行情况，在带负荷的条件下随时切换分接头开关，保证供电电压质量，而且分接头数目多、时切换分接头开关，保证供电电压质量，而且分接头数目多、调节范围比较大
45、。调节范围比较大。在在调调节节分分接接头头时时，先先断断开开接接触触器器KM1，可可将将动动触触头头Q1切切换换到到另另一一分分接接头头上上，然然后后接接通通KM1。另另一一可可动动触触头头Q2也也采采用用同同样样的的步步骤骤，移移到到这这个个相相邻邻的的分分接接头头上上，这这样样进进行行移移动动，直直到到Q1和和Q2都都接接到到所选定的分接头位置为止。所选定的分接头位置为止。当当切切换换过过程程中中Q1、Q2分分别别接接在在相相邻邻的的两两个个分分接接头头位位置置时时，电电抗抗器器L限限制制了了回回路路中中流流过过的的环环流大小。流大小。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第4
46、6页，共59页，编辑于2022年，星期一7.6.3改变系统无功功率分布调压改变系统无功功率分布调压当无功功率缺额较大时，采用改变发电机励磁电流或改变变当无功功率缺额较大时，采用改变发电机励磁电流或改变变压器分接头调压不能保证负荷点电压在允许范围内，这就需压器分接头调压不能保证负荷点电压在允许范围内，这就需要装设各种无功补偿设备进行调压。要装设各种无功补偿设备进行调压。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第47页，共59页，编辑于2022年，星期一1.并联电容器并联电容器(1)根据调压要求，按照最小负荷运行方式时无补根据调压要求，按照最小负荷运行方式时无补偿情况选择变压器的分接头。
47、偿情况选择变压器的分接头。(2)按最大负荷时的调压要求，计算补偿容量。按最大负荷时的调压要求，计算补偿容量。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第48页，共59页，编辑于2022年，星期一2.同步调相机同步调相机选用调相机的计算步骤选用调相机的计算步骤(1)最大负荷过励磁运行时的调相机容量最大负荷过励磁运行时的调相机容量(2)最小负荷欠励磁运行时的调相机容量最小负荷欠励磁运行时的调相机容量(3)计算电压比计算电压比(4)按计算的电压比确定变压器高压侧分接头按计算的电压比确定变压器高压侧分接头 第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第49页，共59页，编辑于2022年，
48、星期一7.6.4改变电力网参数调压改变电力网参数调压在输电线路输送的功率不变的情况下，改变电力在输电线路输送的功率不变的情况下，改变电力网参数网参数R、X的值，可以达到调压的目的。的值，可以达到调压的目的。最常用方法最常用方法:在线路上串联电容器，用以补偿线路的感在线路上串联电容器，用以补偿线路的感抗，从而提高线路末端的电压。抗，从而提高线路末端的电压。第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第50页，共59页，编辑于2022年，星期一第第7章章电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术第51页，共59页，编辑于2022年，星期一第第7 7章章 电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术
49、v在单侧电源线路上，在单侧电源线路上，如负荷集中在线路如负荷集中在线路末端时，则串联电末端时，则串联电容应串接在末端，容应串接在末端，以免始端电压过高；以免始端电压过高；v 当负荷沿线路分当负荷沿线路分布时，可将电容串布时，可将电容串接在补偿前线路电接在补偿前线路电压损耗压损耗1/2处。处。线路串联电容器提高线路末端电压数值的大小与线路的无功负荷大小有关(1)传输的无功功率越大,调压就越显著(2)在功率因数不高的电网中,串联补偿的效果较显著第52页，共59页，编辑于2022年，星期一7.7电力系统的自动电压控制技术电力系统的自动电压控制技术为了保证电压质量，一些省电网，先后投入了自动电为了保证
50、电压质量，一些省电网，先后投入了自动电压控制压控制(AutomaticVoltageControl，AVC)系统；一些系统；一些变电所、地区电网投入了电压无功控制装置变电所、地区电网投入了电压无功控制装置(VQC)。在。在提高电压质量和电网运行水平方面取得了较好的效果。提高电压质量和电网运行水平方面取得了较好的效果。进行自动电压控制时，应保证的目标：进行自动电压控制时，应保证的目标：(1)电力系统内各重要枢纽点的电压偏移均在给定电力系统内各重要枢纽点的电压偏移均在给定的允许范围内；的允许范围内；(2)所控制的系统内网损最小；所控制的系统内网损最小；(3)调整设备的运行状态没有超限。调整设备的运