电力系统分析何仰赞1115章课件.pptx

1、: 取各点电压为线路额定电压，逆着功率传输方向计算功率损耗和功率分布取各点电压为线路额定电压，逆着功率传输方向计算功率损耗和功率分布 ：利用算得的功率分布，顺着功率传输方向计算电压降落和节点电压。利用算得的功率分布，顺着功率传输方向计算电压降落和节点电压。：利用算得的节点电压，重新上一轮计算，直到结果精度符合要求。利用算得的节点电压，重新上一轮计算，直到结果精度符合要求。可以按开式网络方法计算，只要在每步计算中记得变换电压也可以先归算在一级下，再按开式网计算，最后归算到各级电压下还可采用型电路然后用计算机算可以把负载看作电流源，a、b节点看作电压源，利用叠加原理来理解：两个电流源作用时产生的电

2、流是第一项，两个电压源作用时产生的是第二项。：找出功率分点找出功率分点：在功率分点处打开网络，按开式网计算在功率分点处打开网络，按开式网计算此处书上有误，修改过来使网络的功率损耗最小的功率分布叫经济分布使网络的功率损耗最小的功率分布叫经济分布使得：引入附加电势潮流控制原理：引入附加电势潮流控制原理：潮流控制方法：潮流控制方法三角形接法使相位滞后三角形接法使相位滞后30度，错开接入如度，错开接入如A接入接入B相使相位超前相使相位超前120度，故共超前度，故共超前90度度三角形接法使相位滞后三角形接法使相位滞后30度，错开接入如度，错开接入如A接入接入B相使相位超前相使相位超前120度，故共超前度

3、，故共超前90度度2 作用作用：1 定义定义：3 几种能在线路中嵌入或等同嵌入附加电势的几种能在线路中嵌入或等同嵌入附加电势的FACTS装置装置：先整流再逆变，先整流再逆变，控制逆变角度即控制逆变角度即可控制无功性质可控制无功性质TCR是可调电抗，是可调电抗，与电容并联后得与电容并联后得到可调电容或电到可调电容或电抗，补偿或调整抗，补偿或调整线路参数线路参数。n个节点的网络的节点导纳方程为n个，实部和虚部分开后得到2n个方程共有4n个变量共有6n个变量合并为合并为两个量两个量给定两给定两个量个量共有2n个变量可可解解1 回忆回忆2 拓展拓展I=YV节点导纳方程I是外部节点注入的电是外部节点注入

4、的电流源，故流源，故P、Q是指外是指外部注入的功率部注入的功率m个个共共2(n-1）个方程个方程1个个(n-1)-m个个m个个(n-1)-m个个1个个共共(n-1)+m个方程个方程XR故故BG很小电能质量指标：电压、频率、波形其中，电压质量 包括：系统负荷主要由异步电动机组成，故系统的无功负荷的特性和异步电动机相似可作为无功负荷或无功电源受发电机进相运行时的静态稳定约束的限制特点： 1. 能平滑输出或吸收无功 2.旋转设备，运行维护复杂 3.有功损耗大，满负荷时达1.5%5%，负荷越小，比例越高 4.动态响应慢 5.投资大故渐渐被静止无功补偿装置取代。即使安装也是大容量集中使用特点： 1. 不

5、能平滑调节，且只能提供，不能吸收无功 2.静止设备，运行维护简单 3.有功损耗小，为0.3%0.5%，与容量无关 4.调节性能差，系统无功不足时出力反而小 5.投资小 是电力系统中使用最广泛的补偿方式由固定电容器，饱和电抗器，静止投切开关等组成，有多种形势，可快速、平滑调节补偿容量，且静止开关有利于精确控制，已经得到越来越多的应用。系统的无功永远是平衡的，发出的无功永远等于消耗的无功关键在与达到无功平衡时对应的电压是多少我们希望电压恒定在额定电压值当系统无功储备充足时，能维持电压，无功不足时，电压要下降。1电压中枢点的概念电压中枢点的概念系统中的负荷点都是通过一些主要的供电点供系统中的负荷点都

6、是通过一些主要的供电点供电的，因此只要控制这些母线的电压偏移在允电的，因此只要控制这些母线的电压偏移在允许范围内，系统中各母线电压，从而各负荷点许范围内，系统中各母线电压，从而各负荷点的电压可基本上满足要求。我们就把这些主要的电压可基本上满足要求。我们就把这些主要的供电点称为的供电点称为电压中枢点电压中枢点。 电压中枢点包括：电压中枢点包括： （1）水、火电厂的高压母线；）水、火电厂的高压母线； （2）枢纽变电所的二次母线；）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方负荷的发电机机压母线。）有大量地方负荷的发电机机压母线。2 电枢点的电压偏移电枢点的电压偏移中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编

7、制: 图5.7 中枢点电压允许变化范围 2 电枢点的电压偏移电枢点的电压偏移A点要求O点电压为：08时， 824时B点要求O点电压为：016时， 1624时( )(0.951.05)0.04(0.991.09)( )(0.951.05)0.1(1.051.15)( )(0.951.05)0.01(0.961.06)( )(0.951.05)0.03(0.981.08)OAOANNNOAOANNNOBOBNNNOBOBNNNV AVVVVVV AVVVVVV BVVVVVV BVVVVV2 电枢点的电压偏移电枢点的电压偏移A点要求O点电压为：08时， 824时B点要求O点电压为：016时， 16

8、24时( )(0.951.05)0.04(0.991.09)( )(0.951.05)0.1(1.051.15)( )(0.951.05)0.01(0.961.06)( )(0.951.05)0.03(0.981.08)OAOANNNOAOANNNOBOBNNNOBOBNNNV AVVVVVV AVVVVVV BVVVVVV BVVVVV1.091.060.990.961.151.081.050.98三三 中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式 逆调压逆调压：在最大负荷时提高中枢点电压，但不高于网络额定：在最大负荷时提高中枢点电压，但不高于网络额定电压的电压的105%，最小负荷时降低中枢点电

9、压，但不低于网络额，最小负荷时降低中枢点电压，但不低于网络额定电压的调整方式称为定电压的调整方式称为“逆调压逆调压”。 逆调压方式适用于供电线路较长、负荷波动较大的中枢点。逆调压方式适用于供电线路较长、负荷波动较大的中枢点。 顺调压顺调压：在最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于网络：在最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于网络额定电压的额定电压的102.5%,在最小负荷时，允许中枢点电压升高，但不在最小负荷时，允许中枢点电压升高，但不高于网络额定电压的高于网络额定电压的107.5%。 顺调压方式适用于供电线路不长，负荷波动不大的变电所。顺调压方式适用于供电线路不长，负荷波动不大的变电所。 常

10、调压常调压（恒调压）：任何负荷下，中枢点电压保持基本不变，（恒调压）：任何负荷下，中枢点电压保持基本不变，一般比网络额定电压高一般比网络额定电压高2%5%。四四 电压调整的基本原理电压调整的基本原理可采取以下的方法调压：可采取以下的方法调压：改变发电压端电压改变发电压端电压 ；改变变压器的变比改变变压器的变比 ；改变功率分布，主要是改变无功功率的分布；改变功率分布，主要是改变无功功率的分布；改变电力网络的参数。改变电力网络的参数。 2121KUQxPRKUKUKUUNGGD图中图中 D D点的电压：点的电压：图5.8 简单的电力系统 1 改变发电机端电压调压改变发电机端电压调压 2改变变压器变

11、比调压改变变压器变比调压 3 改变电力网无功功率分布调压改变电力网无功功率分布调压 4 改变电力网的参数调压改变电力网的参数调压1 改变发电机端电压调压改变发电机端电压调压 利用发电机的自动调节励磁装置，调节发电机的励磁电利用发电机的自动调节励磁装置，调节发电机的励磁电流，可以改变发电机电势或端电压，因此这种调压措施也流，可以改变发电机电势或端电压，因此这种调压措施也叫叫改变发电机励磁调压改变发电机励磁调压。 主要适用于孤立运行的发电厂不经升压直接供电的小型主要适用于孤立运行的发电厂不经升压直接供电的小型系统。系统。 这种方法简单、经济，且不需增加额外设备。这种方法简单、经济，且不需增加额外设

12、备。2改变变压器变比调压改变变压器变比调压 改变变压器的变比就是通过改变绕组间匝数比来实现的，改变变压器的变比就是通过改变绕组间匝数比来实现的，因此，这种调压措施也常叫利用变压器分接头调压。因此，这种调压措施也常叫利用变压器分接头调压。 分接头设置在双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压分接头设置在双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压器的高压绕组和中压绕组。器的高压绕组和中压绕组。 一般与绕组额定电压值对应的分接头为主分接头，其一般与绕组额定电压值对应的分接头为主分接头，其它分接头为附加分接头。它分接头为附加分接头。普通变压器普通变压器一般有两个或四个附加的分接头一般有两个或四个附加的分接头 如：如

13、：35355%/6.3KV5%/6.3KV变压器：变压器： 主分接头电压为主分接头电压为35KV35KV， 附加分接头电压分别为附加分接头电压分别为3535（1+5%1+5%）=36.5KV=36.5KV 35 35（1-5%1-5%）=33.25KV=33.25KV；1211212 22.5%/10.5kv2.5%/10.5kv变压器：变压器： 主分接头电压为主分接头电压为121KV121KV， 附加分接头电压分别为附加分接头电压分别为121121（1+5%1+5%）=127.05KV=127.05KV 121 121（1+2.5%1+2.5%）=124.025KV=124.025KV， 1

14、21121（1-2.5%1-2.5%）=117.95KV=117.95KV， 121121（1-5%1-5%）=114.95KV=114.95KV。双绕组降压变压器双绕组降压变压器 变压器阻抗归算至高压侧，由变压器变比的定义可得变压器阻抗归算至高压侧，由变压器变比的定义可得最大运行方式最大运行方式最小运行方式最小运行方式算术平均值算术平均值校验校验双绕组升压变压器双绕组升压变压器 升压变压器高压绕组分接头电压的确定升压变压器高压绕组分接头电压的确定方法与降压变压器相同。方法与降压变压器相同。3 改变电力网无功功率分布调压改变电力网无功功率分布调压 图图5.11中，阻抗为归算到高压侧的线路和变压

15、器总阻抗，忽略线路电中，阻抗为归算到高压侧的线路和变压器总阻抗，忽略线路电纳和变压器的空载损耗。纳和变压器的空载损耗。电力网的无功补偿变电所未装并联补偿前，电力网首端电压为：变电所未装并联补偿前，电力网首端电压为：22221UXQRPUU变电所装有容量为变电所装有容量为 的并联补偿装置后，电力网首端电压为的并联补偿装置后，电力网首端电压为bQccUXQRPUU22221若若 不变，则不变，则1U222222222UXQRPUXQRPUUUXQCCCb 上式中等号右侧第二部分较小上式中等号右侧第二部分较小, ,可略去可略去, ,于是可得：于是可得：图5.11 电力网的无功补偿222bcQCUUU

16、X 设变压器的变比选为设变压器的变比选为K K，经过补偿后变电所低压侧要求保持的实际，经过补偿后变电所低压侧要求保持的实际电压为电压为 , ,则则 , ,代入式代入式(5.17)(5.17)可得可得cu2cCKuU22KKUuXuUuKXuKcCccQb222222说明：高压侧电压用大写符号说明：高压侧电压用大写符号, ,低低压侧电压用小写符号压侧电压用小写符号, ,补偿后的参补偿后的参数在下标加字母数在下标加字母”c c”. .装设并联电容器装设并联电容器 第一步：按最小负荷时没有补偿，并根据调压第一步：按最小负荷时没有补偿，并根据调压要求，计算变压器分接头电压，选取标准分接头，要求，计算变

17、压器分接头电压，选取标准分接头，确定其变比确定其变比K。 第二步：按最大负荷时的调压要求及选定的变比，第二步：按最大负荷时的调压要求及选定的变比，计算所需的补偿容量，计算所需的补偿容量， 第三步：根据确定的变比和选定的并联电容器容第三步：根据确定的变比和选定的并联电容器容量，校验实际的电压变化。量，校验实际的电压变化。装设同步调相机装设同步调相机第一步：确定变压器的变比第一步：确定变压器的变比K最大负荷时，最大负荷时按额定容量过励磁运行，最大负荷时，最大负荷时按额定容量过励磁运行，最小负荷时，按额定容量的最小负荷时，按额定容量的5060%欠励磁运行。欠励磁运行。解出解出K，接，接K值确定最接近

18、的分接头电压值确定最接近的分接头电压 ，并确定实际变比，并确定实际变比第二步：确定调相机的容量第二步：确定调相机的容量将变比将变比K代入式（代入式（5.20）或（）或（5.21），即可求出），即可求出 。 根据产品目录选出与此容量相近的调相机。根据产品目录选出与此容量相近的调相机。第三步：接所选容量校验实际的电压变化第三步：接所选容量校验实际的电压变化4 改变电力网的参数调压改变电力网的参数调压 改变电力网的参数，即减小线路的电阻或电抗，从而减少改变电力网的参数，即减小线路的电阻或电抗，从而减少线路上的电压损耗以提高末端电压达到调压的目的。线路上的电压损耗以提高末端电压达到调压的目的。减小电阻

19、是通过增加线路导线截面积来实现；减小电阻是通过增加线路导线截面积来实现；减小电抗则是在线路上串联电容器以容抗补偿线路的感减小电抗则是在线路上串联电容器以容抗补偿线路的感抗。抗。小小 结结 电压是衡量电能质量的另一重要指标，保证电压质量要求系电压是衡量电能质量的另一重要指标，保证电压质量要求系统必须保持无功功率平衡，并具备一定的无功备用容量。统必须保持无功功率平衡，并具备一定的无功备用容量。 系统中的负荷不断发生变化，负荷的变化将引起电压的波动系统中的负荷不断发生变化，负荷的变化将引起电压的波动 调整中枢点电压的措施常用的有调整中枢点电压的措施常用的有4种，通常由于改变发电机种，通常由于改变发电

20、机励磁调压简单、经济，应优先考虑；当系统中无功功率充裕励磁调压简单、经济，应优先考虑；当系统中无功功率充裕时，各变电所的调压可以通过选择变压器分接头来解决，当时，各变电所的调压可以通过选择变压器分接头来解决，当电压变化幅度比较大或要求逆调压时，可以采用有载调压变电压变化幅度比较大或要求逆调压时，可以采用有载调压变压器；当系统中无功功率不足时，可采用同步调相机、并联压器；当系统中无功功率不足时，可采用同步调相机、并联电容器、静止补偿装置等无功补偿装置。电容器、静止补偿装置等无功补偿装置。 实际电力系统的调压，是将可行的措施按技术经济最优的原实际电力系统的调压，是将可行的措施按技术经济最优的原则，

21、进行合理组合，尽量使各地区无功功率就地平衡。则，进行合理组合，尽量使各地区无功功率就地平衡。 我国规定电力系统我国规定电力系统额定频率额定频率为为50HZ50HZ，允，允许的波动范围为许的波动范围为0.20.20.5HZ0.5HZ。 允许频率偏移的大小反映了一个国家工业发展水平，这允许频率偏移的大小反映了一个国家工业发展水平，这与电力系统管理与运行水平有关与电力系统管理与运行水平有关 。 频率变化超出允许范围时，对用电设备的正常工作和频率变化超出允许范围时，对用电设备的正常工作和电力系统的稳定运行，都会产生影响，甚至造成事故电力系统的稳定运行，都会产生影响，甚至造成事故。频率调整的方法 电力系

22、统频率的变化是由有功负荷变化引起的。1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量3.第三种负荷分量4.实际的负荷变化曲线 图13-1 有功负荷的变化 系统实际的负荷可以看作由三种具有不同变化规律的变动负荷组成第一种负荷分量变动幅度小（0.1%0.5%），变化周期短（一般10s以内）； 第二种负荷分量变动幅度较大（0.5%1.5%），变化周期较长（一般10s3min）； 第三种负荷分量是持续变动负荷。 第一种变化负荷引起的频率偏移由第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器进行，称为发电机组的调速器进行，称为频率的频率的一次调整一次调整。 1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量3.第三种负荷分量4.实际的负荷变化曲线 图13-1 有功负荷的变化 第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器进行，称为频率的二次调整。 第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。 是系统低频减载的计算依据自学自学功角不断变化 各转子相对运动 不同步 不稳定功角恒定 各转子相对静止 同步 稳定