电力系统频率控制课件.ppt

1、 6.1 电力系统频率调节的必要性电力系统频率调节的必要性 6.1.1 频率对电力用户的影响频率对电力用户的影响 6.1.2 频率对电力系统的影响频率对电力系统的影响 6.1.3 频率调整的必要性频率调整的必要性 1.维持电力系统频率在允许范围之内维持电力系统频率在允许范围之内 2.提高电力系统运行的经济性提高电力系统运行的经济性 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 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

2、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。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率的改变较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。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 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

3、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)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L()PF f23L0LN1LN2LN3LNLNNNNNnnffffPa Pa Pa Pa Pa PffffL23L0123nnPaa fa fa fa fL1LP1f13210naaaaa

4、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之之间，有功负荷与频率的关系曲线间，有功负荷与频率的关系曲线接近于一条直线。接近于一条直线。LLtgPKfLLPKfNLLLNfKKP 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系统中有功负荷随频率的变化特性称为率的变化特性称为负负荷的静态频率特性。荷的静态频率特性。有功负荷的频率静态特有功负荷的频率静态特 所谓所谓联结容量联结容量，是，是指频率、电压等于额指频率、电压等于额定值时，接在电网上定值时，接在电网上的用电设备的实际容的用电设

5、备的实际容量。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静态特性曲线将上下移动。移动。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GfRP 发电机组的功率发电机组的功率频率静态特性系数频率静态特性系数 GG1PKRf GGPKf 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 若机组负荷升高使转若机组负荷升高使转速下降，可以通过伺服速下降，可以通过伺服电动机来提高转速，调电动机来提高转速，调整的结果使原来的功频整的结果使原来的功频静特性静特性2

6、平行右移为特平行右移为特性性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3.二次调频是由发电机组的转速控制二次调频是由发电机组的转速控制机构机构同步器来实现的。同步器由伺同步器来实现的。同步器由伺服电动机、蜗轮和蜗杆等组成。在人服电动机、蜗轮和蜗杆等组成。在人工或自动装置控制下，依靠伺服电动工或自动装置控制下，依靠伺服电动机的旋转，平行移动发电机组的功率机的旋转，平行移动发电机组的功率-频率特

7、性曲线，来调节系统频率和分频率特性曲线，来调节系统频率和分配机组间的有功功率。配机组间的有功功率。http:/ 负荷增量负荷增量 可分解为三部分：可分解为三部分：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 ；0GP由于调速器的调整作用而增由于调速器的调整作用而增加的发电机组功率（图加的发电机组功率（图中中 ）df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（图减小的负荷功率（图中中 ）efKPPfGL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

8、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流流向向B。AKBKGAPGBPDAPDBPABP 对系统对系统A相当于相当于负荷增量，对系统负荷增量，对系统B相相当于发电功率增量。当于发电功率增量。ABP小结v系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动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。机输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。f负荷本身也参与了调频（负荷的有功功率和频负荷本身也参与了调频（负荷的有功功率和频率特性）率特性）

9、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 ABP 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：根据系统频率偏差的累积值调节频积差调节法：根据系统频率偏差的累积值调节频率的。率的。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CCd0diIkPf tPKf t 10d0tCIPKf t 2C0dtIPKf t 21C1d0tItKf tP 10d0tf t21d0ttf t32d0ttf t43d0ttf t244133CC1C2dddtttIItttPK

10、f tf tPKf tP KPPfGL 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：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，改变进入机组的进气特性，改变进入机组的进气(或进水或进水)量，使频率力求恢量，使频率力求恢复额定值，频率调节过程只能在复额定值，频率调节过程只能在f=0时结束。此时系统时结束。此时系统中的功率达到新的平衡。中的功率达到新的平衡。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1C12C2nCd0d0d0iiinkPf tkPf tkPf t CdiIiPK

11、f t LC11dnniIiiiPPf tK C1I1dniiniiPf tK LCLI1I1iiniiiPPaPKK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i 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随时随时间调整发电机出力执行发电计划或在非预计的负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累到一定程度按经济调度原则重新分配荷变化积累到一定程度按经济调度原则重新分配出力）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

12、环控制系统实现的。自自动发电控制通过闭环控制系统实现的。自动发电控制所需的信息，如频率、发电机组的实动发电控制所需的信息，如频率、发电机组的实发功率、联络线的交换功率、节点电压等从发功率、联络线的交换功率、节点电压等从SCADA获得实时测量数据，计算出各电厂或各获得实时测量数据，计算出各电厂或各机组的控制命令，再通过机组的控制命令，再通过SCADA送到各电厂的送到各电厂的电厂控制器。由电厂控制器调节机组功率，使之电厂控制器。由电厂控制器调节机组功率，使之跟踪跟踪AGC的控制命令。的控制命令。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由基本

13、控制回路去调节机组，使控制误差为零，组，使控制误差为零，AGC 把信号把信号送到电厂控制器后，再分到各台机组。送到电厂控制器后，再分到各台机组。(1)区域计划跟踪控制区域计划跟踪控制:按计划提按计划提供机组发电基点功率，与负供机组发电基点功率，与负荷预测、机组经济组合、水荷预测、机组经济组合、水电计划及交换功率计划有关，电计划及交换功率计划有关，担负主要调峰任务。担负主要调峰任务。(2)区域调节控制区域调节控制:把区域控制误把区域控制误差差(ACE)调到零，是调到零，是AGC的的核心。功能是核心。功能是AGC计算出消计算出消除区域控制误差除区域控制误差(ACE)各机组各机组需增减的调节功率，将

14、可调需增减的调节功率，将可调分量加到跟踪计划的机组发分量加到跟踪计划的机组发电基点功率上，得到设置发电基点功率上，得到设置发电量发往电厂控制器。电量发往电厂控制器。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；率为额定值；(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，实现各地区有功功率的就地平衡；潮流与计划值相等，实现各地

15、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，使区域运行成本在本区域发电厂之间分配发电出力，使区域运行成本最小；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作为实时最优潮流与安全约束经济调度的执行环节。安全约束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 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

16、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程序的控制目标是使因负荷变动而产生的区域控制差差(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fACEKfACEP fACEPKf 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。满足给定的负荷水平，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

17、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例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况时也会启动执行 (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 电力系统频率控制技术电力系统频率控制技术asfasACE()()PPKff

18、 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，造成系系统之间的联络线故障，断路器跳闸，造成系统解列；统解列；(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 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

19、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ef1t2t1f点5：如果两

20、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32f 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抗干扰能力强，不易因为通道干扰而引起误动作；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；策略表，采取对应的

21、稳定措施；(4)根据稳定措施自动执行，无需人工频繁投退连根据稳定措施自动执行，无需人工频繁投退连接片。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 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值，想各种事故，选定减负荷的对象和减负荷数值，并在装置上予以整定。并在装置上予以整定。(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

22、制对象并立即对策表或立即计算，找出相应的控制对象并立即发出指令。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，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为的生成可分为“实时计算，实时控制实时计算，实时控制”、“离线离线决策，实时匹配决策，实时匹配”、“在线决策，实时匹配在线决策，实时匹配”等等方案。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 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

23、.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。电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节技术 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步调相机，静电电容器、静止无功补偿装置和静止无功

24、发生器。止无功发生器。GNGNNGNNsintgQSP 7.2.1 发电机发电机 发电机是唯一的有功功发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的率电源，又是最基本的无功功率电源。无功功率电源。发电机在额定状态下运发电机在额定状态下运行时，可发出的无功功行时，可发出的无功功率率第第7章章 电力系统电压调节技术电力系统电压调节技术 7.2.2 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为零。这时仅从电网中吸收少量的无功功率恰好为零。这时仅从电网中吸收

25、少量的有功功率用来克服机械旋转阻力，维持同步速度有功功率用来克服机械旋转阻力，维持同步速度空转。空转。当转子励磁电流大于此特定值时，称为过励磁。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。向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在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用。无功负荷作用。同步调相机运行维护比较复杂，一次性投资较大。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它的有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的量的1.5%5%，容量越小，百分值越大。，容量

26、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 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。所供无功静电电容器只能向系统供给无功功率。所供无功功率功率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率也将当节点电压下降时，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减小。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导致系统电压下降时，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。调节能力较平常还少，这将导致电压继续下降。调节能力较

27、差。差。2222CCUQCUfCUX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 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(Static Var Compensator,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电容器可发出无功功率率,电抗器可吸收无功电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置再配以适当的调节装置就成为能够平滑地改变就成为能够平滑地改变输出输出(或吸收或吸收)无功功率无功功率的静止补偿器。的静止补偿器。1.由饱和电抗器和固定电容器并由饱和电抗器和固定电容器并联组成的静

28、止补偿器联组成的静止补偿器 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2.由晶闸管控制电抗器和固定电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容器并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由晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器并联组成的静止补投切电容器并联组成的静止补偿器偿器(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(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仍然可以产仍然可以产生较大的电容性电流，即生较大的电容性电流，即STATCOM输出的无功电流与电输出的无功电流与电压无关；压

29、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%稳态额定容量。稳态额定容量。(3)可控性能好，其电压幅值和相位可控性能好，其电压幅值和相位可快速调节。可快速调节。(4)STATCOM的谐波含量可以比同的谐波含量可以比同容量容量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构成的无功补偿器称为静止补偿器(Static compensator，STATCOM)，或称为静止无功发生器，或称为静止无功发生器

30、(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sIUUsUsIUU当 时，电流 超前 ，SVG吸收容性的无功功率sUII090090当 时，电流 滞后 ，SVG吸收感性的无功功率 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，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，也就是说，系统中大量的无功负荷是异步电动机，

31、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态电压特性。功静态电压特性。MxQQQ2mUQX2xxQI X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 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T0kQQQ 00N%100IQS2kkNN%100USQSS 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。抗中的无功功率损耗。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

32、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串联电抗中的无功功率损耗与负荷电流的平方成正比正比,呈感性。这两部分功率是互为补偿的。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 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

33、衡:无功功率电源发出的无功功率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应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。功功率损耗之和。无功电源包括发电机、调相机和各种无功补偿无功电源包括发电机、调相机和各种无功补偿设备等设备等;无功负荷大小按负荷的有功功率和功率因数计无功负荷大小按负荷的有功功率和功率因数计算算;无功功率损耗包括变压器的无功损耗、线路电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。抗的无功损耗。rSLlQQQQ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 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

34、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2222cosEUUEUUQPXXXX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sinIjXcosIjX 2.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，各个分区范围内无功功率都要实现自给自足，与相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功率交换。邻的区域没有无功功率交换。111PRQXPRQXUUUU 任何一个负荷点电压的调整都应当依靠当地的任何一个负荷点电压的调整都应当

35、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无功功率资源进行，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、静止补偿器等无功功率电源，尽量组、调相机、静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，则应考虑无功功率就近平衡的原则。实现时，则应考虑无功功率就近平衡的原则。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 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，保证在各种运行

36、方式下，使系统中各负荷点的电压在允许偏移的范围内，使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，且有良从而保证电力系统的经济、稳定地运行，且有良好的电能质量。好的电能质量。在系统中常常选择一些有代表性的点作为电压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，将中枢中枢点，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。点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)

37、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 7.5.3 中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“逆调逆调压压”。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

38、 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%；小负荷时允许电压高一些，但不能超过线路额定电压；小负荷时允许电压高一些，但不能超过线路额定电压的的 107.5%，这种调压方式称为顺调压。，这种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。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定电压的 102%105%。第第7章章 电力

39、系统电压调节技术电力系统电压调节技术 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一一种不需耗费投资而且最直接的调压手段。种不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

40、节技术 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其及其励磁系统励磁系统组组成的反馈自动控制系统成的反馈自动控制系统.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 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及以下的变压器有三个分接头接头;容量为容量为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T

41、TT1PRQXUU1T2UUUk 1T12N2UUUUU 1maxmax1max2N2maxTUUUUU 1minmin1min2N2minTUUUUU 1max1min1av2UUU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UUkN21/1U 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2UTTjXR 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

42、在10kV11kV范围变化时，试选择变压器的分接头 kVkV5.10/%)5.22110(1maxmax1max2N2maxTUUUUU 1minmin1min2N2minTUUUUU (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kUUUT21UUkN12UUUUUNT1122UUUUUNT1max1max2max2UUUUUNT1min1min2min22min1max12UUUav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

43、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 kVkV5.10/%)5.22121(5.6315.3j8.104.14j8.44.6jUUUUUNT1max1max2max2UUUUUNT1min1min2min2 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，由别地或依次地逐个进行。一般先按低压侧调压要求，由高

44、、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；的数值，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，或者调压要求的变化趋势与实际的相反者调压要求的变化趋势与实际的相反(如逆

45、调压时如逆调压时)，依，依靠选普通变压器的分接头的方法将无法满足调压要求。靠选普通变压器的分接头的方法将无法满足调压要求。可采用有载调压变压器或其他调压措施。可采用有载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 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、调节范围比较大。头数目多、调节范围比较大。在调节分接头时，先断开接触器在调节分接头时，先断开接触器KM1，可将动触头

46、可将动触头Q1切换到另一分接头上，然后切换到另一分接头上，然后接通接通KM1。另一可动触头。另一可动触头Q2也采用同样也采用同样的步骤，移到这个相邻的分接头上，这样的步骤，移到这个相邻的分接头上，这样进行移动，直到进行移动，直到Q1和和Q2都接到所选定的都接到所选定的分接头位置为止。分接头位置为止。当切换过程中当切换过程中Q1、Q2分别接在相邻的分别接在相邻的两个分接头位置时，电抗器两个分接头位置时，电抗器L限制了回路限制了回路中流过的环流大小。中流过的环流大小。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 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

47、大时，采用改变发电机励磁电流或改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，变变压器分接头调压不能保证负荷点电压在允许范围内，这就需要装设各种无功补偿设备进行调压。这就需要装设各种无功补偿设备进行调压。A22PRQXUUUA22()CCCPRQQXUUU2222()CCCPRQQXPRQXUUUU22222CCCCUPRQXPRQXQUUXUU222CCCUQUUX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 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

48、器的分接头。补偿情况选择变压器的分接头。2min12N2minUUUU 1t2NkUU (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。22max2max2maxCCCUUQUkXk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 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22max2max2maxCCCUUQUkXk (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 22min2min2min(0.5 0.65

49、)CCCUUQUkXk2max2max2min2min222max2min(0.5 0.65)(0.5 0.65)CCCCUUUUkUU (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 12NUkU 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 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，改变电在输电线路输送的功率不变的情况下，改变电力网参数力网参数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

50、电压。路的感抗，从而提高线路末端的电压。11121PRQ XUUUU11121()CCCPRQ XXUUUU1221CCCQ XUUUUU 112211()()CCCUUUU UUXQQ 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NmaxNmaxCCCCCmUIXnIImaxNmaxNCCCCCImXUInINNN33CCCCQmnQmnUIcCLkXX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NCNCNCUQINCNCNCIUXmaxCI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