1、第四章第四章 电力系统运行状况的优化和调整电力系统运行状况的优化和调整 电力系统运行状况电力系统运行状况优化和调整优化和调整就是保证电就是保证电力系统正常稳态运行时的力系统正常稳态运行时的电能质量电能质量和和经济经济性性的问题的问题优化：指对系统中的有功功率和无功功率优化：指对系统中的有功功率和无功功率的优化分配。的优化分配。调整：指对系统的电压和频率进行调整，调整：指对系统的电压和频率进行调整，以保证正常稳态运行时的电能质量。以保证正常稳态运行时的电能质量。电压调节主要通过无功功率的调节来实现，频电压调节主要通过无功功率的调节来实现，频率调节主要通过有功功率的调节来实现。率调节主要通过有功功
2、率的调节来实现。系统运行的稳定性与供电可靠性系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供电能力。电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供电能力。 供电可靠性一方面体现在供电可靠性一方面体现在不间断供电不间断供电上，另一方面则体现上，另一方面则体现在对在对供电质量供电质量的保证上。的保证上。 理想情况下，电力系统在任何时候都必须以恒定的电压和理想情况下，电力系统在任何时候都必须以恒定的电压和频率向负荷供电，实际系统中则是要求电压和频率必须维频率向负荷供电，实际系统中则是要求电压和频率必须维持在很小的偏差内。持在很小的偏差内。广义的电力系统稳定性广义的电力系统稳定性实
3、际上指的就是电力系统的供电可实际上指的就是电力系统的供电可靠性。靠性。在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。 欧洲大停电殃及千万人欧洲大停电殃及千万人2006-11-06 03:01:59来源来源: 新华网新华网 新华网巴黎新华网巴黎1111月月5 5日
4、电日电 法国电力公司子公司法国电力公司子公司-法国电力传输公司总裁安德法国电力传输公司总裁安德烈烈梅兰梅兰5 5日召开记者招待会称，欧洲大约日召开记者招待会称，欧洲大约10001000万人万人4 4日晚日晚遭遇停电。因德国尚未给出具体统计结果，这个数字还有遭遇停电。因德国尚未给出具体统计结果，这个数字还有可能发生变化。可能发生变化。这场大停电的起因是德国有关方面为了让一艘出厂的船这场大停电的起因是德国有关方面为了让一艘出厂的船通过船厂上方的两条高压线，切断了这两条电线，结果造通过船厂上方的两条高压线，切断了这两条电线，结果造成欧洲电力网东部电力输出负荷过重，西部电力输入不足。成欧洲电力网东部电
5、力输出负荷过重，西部电力输入不足。梅兰说：梅兰说：“这导致西部电力供应不足，发电量比需求量少这导致西部电力供应不足，发电量比需求量少了了1 1万兆瓦。要尽快改变这种失衡状况，唯一的方法就是万兆瓦。要尽快改变这种失衡状况，唯一的方法就是有目标地中断一些地区供电。有目标地中断一些地区供电。”法国从法国从4 4日晚日晚2222点开始停电，点开始停电，2222点半至点半至2323点之间恢复供点之间恢复供电，共暂停供电电，共暂停供电50005000兆瓦，超过兆瓦，超过500500万人遭遇停电。德国、万人遭遇停电。德国、意大利等国家也采取了停电措施。意大利等国家也采取了停电措施。关闭电缆负荷超载关闭电缆负
6、荷超载 据报道，据报道，E.OnE.On能源公司能源公司1111月月5 5日表示，日表示，4 4日晚，一艘刚建造的轮船日晚，一艘刚建造的轮船“挪威珍珠挪威珍珠”号，从德国下萨克森州的帕彭堡船厂出发前往北海。当号，从德国下萨克森州的帕彭堡船厂出发前往北海。当它经过埃姆斯河时，该公司关闭了河流上空一段它经过埃姆斯河时，该公司关闭了河流上空一段3838万伏的高压电缆，万伏的高压电缆，以方便以方便“挪威珍珠挪威珍珠”号顺利通过。不过，这可能导致其他输电线路负号顺利通过。不过，这可能导致其他输电线路负荷过重，进而引发大面积停电。荷过重，进而引发大面积停电。欧洲欧洲8 8国因此停电国因此停电 这次停电从这
7、次停电从4 4日晚日晚1010点多开始，德国西北部的点多开始，德国西北部的3 3个州首当其冲，约个州首当其冲，约100100趟列车暂停，并导致全国范围的列车晚点。受影响最大的是工业趟列车暂停，并导致全国范围的列车晚点。受影响最大的是工业重镇科隆，全市电力供应一度陷于瘫痪。重镇科隆，全市电力供应一度陷于瘫痪。 法国共有包括巴黎、里昂在内的法国共有包括巴黎、里昂在内的1616个地区停电，多达个地区停电，多达500500万人受万人受到影响。巴黎消防队员到影响。巴黎消防队员4 4日深夜接到了日深夜接到了4040多个求助电话，都是被困在多个求助电话，都是被困在电梯里的人打来的。多数地方在电梯里的人打来的
8、。多数地方在6060分钟内恢复电力，而有的地方持续分钟内恢复电力，而有的地方持续了约了约9090分钟。分钟。 法国电力公司法国电力公司RTERTE的发言人皮耶的发言人皮耶波纳表示，德国电网失灵破坏了波纳表示，德国电网失灵破坏了欧洲电网的平衡，令法国电力捉襟见肘。为避免全面停电，电脑系统欧洲电网的平衡，令法国电力捉襟见肘。为避免全面停电，电脑系统切断了对部分用户的供电。切断了对部分用户的供电。 此外，断电引发的此外，断电引发的“多米诺效应多米诺效应”还波及到比利时、意大利、西还波及到比利时、意大利、西班牙、奥地利、荷兰、克罗地亚。意大利超过班牙、奥地利、荷兰、克罗地亚。意大利超过1010万人受影
9、响，主要集万人受影响，主要集中在都灵及其附近地区。中在都灵及其附近地区。RTERTE公司发言人波纳说：公司发言人波纳说：“我们差点就看到我们差点就看到欧洲全面停电。欧洲全面停电。”第一节第一节 电力系统无功功率的平衡和电压调整电力系统无功功率的平衡和电压调整由于一般高压输电线路中由于一般高压输电线路中RQb ，输送功率小时，输送功率小时QxQb 。无功电源无功电源1。同步发电机。同步发电机是唯一的有功电源，也是最基本的无功电源。根是唯一的有功电源，也是最基本的无功电源。根据同步电机原理知，据同步电机原理知，过励磁时发电机可发出感性过励磁时发电机可发出感性无功功率，欠励磁时会吸收感性无功功率无功
10、功率，欠励磁时会吸收感性无功功率。发电机供给的无功功率容量要受励磁电流不过载、发电机供给的无功功率容量要受励磁电流不过载、原动机出力等条件限制，不是无限可调的。而且原动机出力等条件限制，不是无限可调的。而且由电厂发出的无功功率经过长距离的输电线路传由电厂发出的无功功率经过长距离的输电线路传输必定要引起较大的无功、有功的损耗，经济上输必定要引起较大的无功、有功的损耗，经济上不合理。因为无功电源不消耗一次能源，在用户不合理。因为无功电源不消耗一次能源，在用户中心设置无功补偿装置将更加经济合理。中心设置无功补偿装置将更加经济合理。额定功率因素为额定功率因素为cosN，额定无功功率为，额定无功功率为2
11、。同步调相机。同步调相机是专门用来生产无功功率的一种同步电机。过是专门用来生产无功功率的一种同步电机。过励磁时可发出感性无功功率，欠励磁时会吸收励磁时可发出感性无功功率，欠励磁时会吸收感性无功功率。通过改变它的励磁，可平滑地感性无功功率。通过改变它的励磁，可平滑地调节无功功率的大小和方向。一般装设自动励调节无功功率的大小和方向。一般装设自动励磁调节装置自动地根据系统电压进行调节。磁调节装置自动地根据系统电压进行调节。由于调相机属于转动设备，会产生较大的有功由于调相机属于转动设备，会产生较大的有功功率损耗，目前使用逐渐减少。功率损耗，目前使用逐渐减少。3。静电电容器。静电电容器只能向系统供给无功
12、功率，即只能作为无功电源只能向系统供给无功功率，即只能作为无功电源不足之处：其供给无功与其端电压的平方成正比，不足之处：其供给无功与其端电压的平方成正比，故当节点电压下降时，电容器供给系统的无功功率故当节点电压下降时，电容器供给系统的无功功率反而减小，导致系统电压水平继续下降。反而减小，导致系统电压水平继续下降。ccXUQ/24。静止补偿器（简称。静止补偿器（简称SVC）由电容器组和电抗器组并联组成。由电容器组和电抗器组并联组成。容性的电容容性的电容器发出无功来补偿系统中的感性无功损耗，感器发出无功来补偿系统中的感性无功损耗，感性的电抗器来吸收系统中的容性充电无功，性的电抗器来吸收系统中的容性
13、充电无功，从从而可同时作为系统的一种动态无功电源和无功而可同时作为系统的一种动态无功电源和无功负荷。可利用晶闸管等电力电子元件所组成的负荷。可利用晶闸管等电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组和电抗器组的快电子开关来分别控制电容器组和电抗器组的快速投切。速投切。不足：由于使用电力电子开关投切电抗器和电不足：由于使用电力电子开关投切电抗器和电容器，会使电力系统产生一些附加的高次谐波。容器，会使电力系统产生一些附加的高次谐波。目前较为完善的目前较为完善的SVC有以下三种类型，有以下三种类型，它们都有电抗器支路（吸它们都有电抗器支路（吸Q）和电容器）和电容器支路（发支路（发Q）两个支路，不同
14、点主要集）两个支路，不同点主要集中在电抗器支路侧中在电抗器支路侧当当UUN时，电抗器时，电抗器L自行饱和，自行饱和，相当于空芯电抗器，此时所选的相当于空芯电抗器，此时所选的串联串联Cs的容抗与其漏抗绝对值相的容抗与其漏抗绝对值相等而进行完全补偿，使得电抗器等而进行完全补偿，使得电抗器支路总感抗很小，支路总感抗很小， I2增大，所吸增大，所吸收收Q增加，使母线电压降低。增加，使母线电压降低。 U1.5107 m2需增加需增加j 的值重新计算，多次重复计算的值重新计算，多次重复计算,最后分配方最后分配方案为案为: j =1.47在在08及及1824h， 在在818hMWPMWPGHG998.70;
15、002.52911MWPMWPGHG116.206;84.79322计及网损时电力系统各发电厂间的计及网损时电力系统各发电厂间的经济功率分配经济功率分配计及电力网功率损耗时，等约束条件改为计及电力网功率损耗时，等约束条件改为:以及以及不等式约束条件为，对火电厂不等式约束条件为，对火电厂对于水电厂对于水电厂0)(01111kLkhkmjjkniikLkhkmjjkniiktPPPPPPPP0)(1jnkkjkWtPQminmaxminmaxminmaxikikikikikikikikikUUUQQQPPPminmaxminmaxminmaxjkjkjkjkjkjkjkjkjkUUUQQQPPP目标函数目标函数:设定拉格朗日乘数设定拉格朗日乘数k(k=1,2s)及及j (j1、2m)后列写出拉格朗日函数后列写出拉格朗日函数,可以得到目可以得到目标函数具有极小值的条件标函数具有极小值的条件:网损微增率网损微增率:min)(11 kskkniiktPFkjkLkikikjikLkikikdPPddPdQdPPddPdF1111jkLkikLkdPPddPPd及习题习题
