電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析知識(shí)點(diǎn)匯總

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析學(xué)問點(diǎn)匯總電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析學(xué)問點(diǎn)匯總第一章電力系統(tǒng)的根本概念一、電力系統(tǒng)組成〔*〕電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的有機(jī)的整體。電力網(wǎng)絡(luò)是由電力線路、變壓器等變換、輸送、安排電能設(shè)備所組成的局部。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和受電器等直接參與生產(chǎn)、輸送、安排和使用電能的電力設(shè)備常稱為主設(shè)備或稱一次設(shè)備，由他們組成的系統(tǒng)又稱為一次系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中還包含各種測(cè)量、保護(hù)和掌握裝置，習(xí)慣上將它們稱為二次設(shè)備和二次系統(tǒng)。二、電力系統(tǒng)根本參量總裝機(jī)容量系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，其單位用千瓦〔KW〕、兆瓦〔MW〕或吉瓦〔GW〕。年發(fā)電量指系統(tǒng)中全部發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，其單位用兆瓦時(shí)，吉瓦時(shí)或太瓦時(shí)。最大負(fù)荷電力系統(tǒng)總有功夫和在一年內(nèi)的最大值，以千瓦，兆瓦或吉瓦計(jì)。年發(fā)電量與最大負(fù)荷的比成為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax額定頻率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國(guó)全部溝通電系統(tǒng)的額定功率為50HZ。最高電壓等級(jí)是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級(jí)電力線路的額定電壓。三、電力系統(tǒng)的結(jié)線方式對(duì)電力系統(tǒng)接線方式的根本要求：1、保證供電牢靠性和供電質(zhì)量；2、接線要求簡(jiǎn)潔、明白，運(yùn)行敏捷，操作便利；3、保證維護(hù)及檢修時(shí)的安全、便利；4、在滿足以上要求的條件下，力求投資和運(yùn)行費(fèi)用低；5、滿足擴(kuò)建的要求。無備用結(jié)線包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行便利。缺點(diǎn)：供電牢靠性差。適用范圍：供電牢靠性要求不高的場(chǎng)合。有備用結(jié)線包括雙回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：供電牢靠性和電壓質(zhì)量高。缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)。適用范圍：電壓等級(jí)較高或重要的負(fù)荷。四、電壓等級(jí)及適用范圍〔*〕制定標(biāo)準(zhǔn)電壓的依據(jù)：1、三相功率正比于線電壓及線電流S=3UI。當(dāng)輸送功率肯定時(shí)，輸電電壓越高，則輸送電流越小，因而所用導(dǎo)線截面積越小。2、電壓越高對(duì)絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器的絕緣投資也越大。因而對(duì)應(yīng)于肯定的輸送功率與輸送距離應(yīng)有一最佳的輸電電壓、3、從設(shè)備制造的經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)用時(shí)便于代換，必需規(guī)格化、系列化，且等級(jí)不宜過多。750/500KV為輸電遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)電壓，及區(qū)域網(wǎng)之間的互聯(lián)線路電壓330、220KV多半用于大電力系統(tǒng)的主干線，330KV電壓等級(jí)是西北網(wǎng)的特有電壓等級(jí)，也用于省網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)110KV既用于中小電力系統(tǒng)的主干線，也用于大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)35KV用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)10KV則是常用的更低一級(jí)配電電壓，只有負(fù)荷中高壓電動(dòng)機(jī)的比6KV如何確定額定電壓線路〔電網(wǎng)〕額定電壓=用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓=105%線路額定電壓升壓變壓器額定電壓：一次側(cè)=線路額定電壓=發(fā)電機(jī)額定電壓〔與發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)105%〕二次側(cè)=110%〔105%〕線路額定電壓五、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式〔*〕直接接地特點(diǎn)：供電牢靠性低，比較經(jīng)濟(jì)；故障時(shí)：如發(fā)生接地故障，構(gòu)成短路回路，接地相電流很大；適用范圍：110KV以上系統(tǒng)不接地特點(diǎn)：供電牢靠性高，絕緣費(fèi)高；故障時(shí)：如發(fā)生接地故障，不必切除；接地相，但非接地相對(duì)地電壓為相電壓3倍。適用范圍：35KV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地1、中性點(diǎn)絕原因障后相電壓上升3倍，但線電壓不變，供電牢靠35KV2、110KV及以上網(wǎng)絡(luò)，考慮到絕緣投資與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用常承受中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。3、在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)接地電流超過以下數(shù)值時(shí)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。3—6KV30A10KV20A35-60KV10A中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，又有過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償之分。過補(bǔ)償，感性電流小于容性電流。欠補(bǔ)償，感性電流大于容性電流六、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)、要求〔*〕電能的特點(diǎn)電能不能大量?jī)?chǔ)存，電力系統(tǒng)在任何時(shí)刻的電能必需滿足 ∑PG=∑PL+∑Ploss對(duì)電力系統(tǒng)的要求1、最大限度的滿足用戶的用電需求2、保證安全牢靠的供電，按對(duì)供電的牢靠性的喲求講負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟(jì)嚴(yán)峻損失，人民生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級(jí)負(fù)荷：全部不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷，如學(xué)校，工廠的附屬車間，農(nóng)電等保證電能的良好質(zhì)量〔*〕衡量電能質(zhì)量的的指標(biāo)為：電壓、頻率、波形電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量一般都以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏移為額定值的%5±，給定的允許頻率偏移為 Hz5.0~2.0±。波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定值來衡量。我國(guó)電力系統(tǒng)的額定頻率規(guī)定為50HZ，f?=Hz2.0±保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性降低一次能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)一次能源總消耗中的比例，削減煤耗率和線損率，廠用電率等。其次章電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型一、電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電力線路按構(gòu)造可分架空線路和電纜線路。架空線路由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成。導(dǎo)線、傳輸電能；避雷線、講雷電流引入大地以保護(hù)電力線路免受雷擊；桿塔、支持導(dǎo)線和避雷線；絕緣子、使導(dǎo)線和桿塔間保持絕緣；金具、支持、接續(xù)、保護(hù)導(dǎo)線和避雷線，連接和保護(hù)絕緣子。電纜線路由導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層等構(gòu)成。導(dǎo)線、傳輸電能；絕緣層、使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與保護(hù)層相互絕緣；保護(hù)層、保護(hù)絕緣層，并有防止絕緣油外溢的作用。架空線路的絕緣子分針式和懸式兩種，針式絕緣子使用在電壓不超過35KV的線路上，懸式絕緣子是成串有用的絕緣子，用于電壓為35KV架空線路的換位為削減三項(xiàng)參數(shù)的不平衡，輸電線路進(jìn)展換位循環(huán)，使三項(xiàng)線路參數(shù)盡量平衡。整換位循環(huán)：指肯定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。二、電力線路的物理現(xiàn)象熱效應(yīng)電流流過導(dǎo)線時(shí)會(huì)因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，電流越大，損耗越大，發(fā)熱也越厲害。用電阻R磁場(chǎng)效應(yīng)當(dāng)溝通電流通過電力線路時(shí)，在三相導(dǎo)線內(nèi)部和三相導(dǎo)線的四周都要產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，而交變磁通匝鏈導(dǎo)線后，將在導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。用電感L電場(chǎng)效應(yīng)當(dāng)溝通電流加在電力線路上時(shí)，在三相導(dǎo)線的四周會(huì)產(chǎn)生交變的電場(chǎng)，在它的作用下，不同相的導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與大地之間將產(chǎn)生位移電流，從而形成容性電流和容性功率。用電容C描述。電暈現(xiàn)象和電流泄漏在高電壓的作用下，當(dāng)導(dǎo)線外表的電場(chǎng)強(qiáng)度過高時(shí)，當(dāng)導(dǎo)致輸電線四周的空氣游離放電〔在電力系統(tǒng)中常稱這種現(xiàn)象為電暈現(xiàn)象〕；而且由于絕緣的不完善，可能引起少量的電流泄漏等。用電導(dǎo)G三、波阻抗和自然功率假設(shè)令線路的r1=0和g1=0，則成為一條無損耗的線路，相應(yīng)11Ljzω=，11Cjyω=，它的波阻抗11/CLZc=為純電阻，傳播系數(shù)則僅有虛部β，稱為相位系數(shù)。在無損線路中，當(dāng)線路末端所接負(fù)荷等于波阻抗Zc時(shí),線路末端的功率為純有功功率。這個(gè)功率成為線路的自然功率。自然功率常用來衡量長(zhǎng)距離輸電線路的輸電力量，一般220kV及以上電壓等級(jí)架空線路的輸電力量大致接近于自然功率。四、負(fù)荷的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型1、負(fù)荷和負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷電力系統(tǒng)總負(fù)荷就是系統(tǒng)中千萬個(gè)用電設(shè)備消耗功率的總和。他們大致分異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電熱電爐、整流設(shè)備、照明設(shè)備假設(shè)干類。電力系統(tǒng)綜合用電負(fù)荷工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、交通、市政、商業(yè)及城鄉(xiāng)居民鎖消耗的功率綜合。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷綜合用電負(fù)荷加網(wǎng)絡(luò)中損耗的功率就是系統(tǒng)中各發(fā)電廠應(yīng)供給的功率。電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠本身消耗的功率—廠用電，就是系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)的功率電力系統(tǒng)負(fù)荷的運(yùn)行特性分為兩大類： 1、負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時(shí)間而變化的規(guī)律；2、符合特性：負(fù)荷隨電壓或頻率而變化的規(guī)律負(fù)荷曲線按負(fù)荷種類分，可分為有功功率負(fù)荷和無功功率負(fù)荷曲線；依據(jù)時(shí)間段長(zhǎng)短分，可分為日負(fù)荷和年負(fù)荷曲線。按計(jì)量地點(diǎn)分，可分為個(gè)別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠、乃至整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷曲線。有功功率日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線描述一日內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間〔以小時(shí)為單位〕變化的曲線。反映一段時(shí)間內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間而變化的規(guī)律用負(fù)荷曲線來描述。最大、最小值之差，即所謂峰谷差。日負(fù)荷曲線它是制訂各發(fā)電負(fù)荷打算的依據(jù)。日負(fù)荷率24小時(shí)平均負(fù)荷與該時(shí)間段內(nèi)的最高負(fù)荷的百分比。有功功率年負(fù)荷曲線一般指年最大負(fù)荷曲線，即表示一年內(nèi)每月最大有功功率負(fù)荷變化的曲線。有功功率年負(fù)荷曲線常用語制訂發(fā)電設(shè)備檢修打算及計(jì)算全年的發(fā)電量。2、負(fù)荷的靜態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型2.1負(fù)荷特性指負(fù)荷功率隨負(fù)荷端電壓或系統(tǒng)頻率變化而變化的規(guī)律，因而有電壓特性和頻率特性之分，進(jìn)一步可分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性：指電壓或頻率變化后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)荷功率與電壓或頻率的關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性：指電壓或頻率急劇變化過程中負(fù)荷功率與電壓或頻率的關(guān)系。由于負(fù)荷有功功率和無功功率的變化規(guī)律不同，負(fù)荷特性還應(yīng)分為有功功率特性和無功功率特性兩種。第三章簡(jiǎn)潔電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和分析一、潮流計(jì)算潮流計(jì)算的目標(biāo)針對(duì)系統(tǒng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算：給定運(yùn)行方式下的負(fù)荷和某些發(fā)電機(jī)功率及某些節(jié)點(diǎn)電壓，求整個(gè)系統(tǒng)的電壓和功率分布。潮流計(jì)算的用途檢查各元件是否過負(fù)荷各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足要求、計(jì)算功率損耗功率的分布和安排是否合理潮流計(jì)算的重要性——電力系統(tǒng)最根本的計(jì)算現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全估量、靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定分析潮流計(jì)算結(jié)果：各節(jié)點(diǎn)電壓〔大小、相位〕、各支路電流及功率分布〔功率的傳輸和功率損耗〕首先從簡(jiǎn)潔網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算入手，把握手算潮流的方法和了解系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下的物理現(xiàn)象，然后學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算〔側(cè)重于根本的計(jì)算機(jī)算法〕二、電壓降落、電壓損耗和電壓偏移電壓降落或稱線路阻抗中的電壓降落，是指線路始末兩端電壓的向量差，電壓降落也是向量，有縱重量和橫重量電壓損耗在電力系統(tǒng)中，關(guān)心較多的是線路兩端電壓的數(shù)值差，并將這一差值21UU-稱為電壓損耗。常用百分?jǐn)?shù)表示為電壓損耗%=%100)(21?÷-NUUU在近似計(jì)算中，常用電壓降落的縱重量來代替電壓損耗2222)(UXQRPU÷+=?電壓偏移是指線路始端電壓和末端電壓與線路額定電壓之間的差值，即NUU-1和NUU-2，分別用他們來衡量?jī)啥穗妷浩x額定電壓的程度。電壓偏移常用百分?jǐn)?shù)表示，有始端電壓偏移%=%100)(1?÷-NNUUU末端電壓偏移%=%100)(2?÷-NNUUU電壓調(diào)整是指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差)(220UU-。電壓調(diào)整也僅有數(shù)值。不計(jì)線路對(duì)地導(dǎo)納時(shí)，220UU=，電壓調(diào)整等21220UUUU-=-，電壓調(diào)整也常以百分值表示，即電壓調(diào)整%=%100)(20230?÷-UUU式中的為線路末端空載時(shí)電壓。輸電功率是指線路末端輸出有功功率P2與線路始端輸入有功功率P1的比值，常以百分值表示，即輸電效率%=%10012?÷PP由于線路始端輸出有功功率P1總大于末端有功功率P2100%可得出以下結(jié)論三、電力線路上的電能損耗有功功率損耗伴隨著電能損耗，從而使電力系統(tǒng)一次能源消耗增加。對(duì)于無功功率損耗雖然它并不直接引起電能損耗，但無功損耗需要由發(fā)電機(jī)和無功補(bǔ)償設(shè)備供給，從而也增大了他們的容量和所需要的費(fèi)用。當(dāng)無功功率流過線路和變壓器時(shí)，使總電流增大，因而增大了電阻中的有功功率損耗。明顯系統(tǒng)中不期望無功功率遠(yuǎn)距離輸送，期望用戶提高功率因素，無功功率分層掌握，就地平衡。線路等值電抗消耗的無功：與負(fù)荷平方成正比。對(duì)地等值電納發(fā)出的無功：充電功率，與所加電壓平方成正比，與通過負(fù)荷無直接關(guān)系。輕載時(shí)，線路消耗很少的無功，甚至發(fā)出無功。對(duì)于超高壓線路，可能引起線路末端電壓上升，導(dǎo)致絕緣設(shè)備損壞，故線路末端常設(shè)并聯(lián)電抗器，在線路空載或輕載時(shí)抵消充電功率，避開線路上消滅過電壓。四、電力線路上的電能損耗最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能A除以一年中的最大負(fù)荷Pmaxmaxmax/PAT=年負(fù)荷率一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能A除以一年中的最大負(fù)荷Pmax與8760h的乘積，即：8760/)8760/8760/(maxmaxmaxmaxmaxTPTPPA===年負(fù)荷率年負(fù)荷損耗率全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗與8760h的乘積，即：〕〔max8760/PAz?=最大負(fù)荷損耗時(shí)間全年電能maxmax/PAz??=τ求取全年電能損耗的方法有以下兩個(gè)：依據(jù)最大負(fù)荷損耗率計(jì)算：8760max??=?〔年負(fù)荷損耗率〕PAz依據(jù)最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算：maxmaxτ??=?PAzmaxτmaxP和功率因素?cos均有關(guān)系，3-1maxP?cosmaxτ五、電能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)輸電效率指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值，以百分?jǐn)?shù)表示%100/%12?=PP輸電效率線損率或網(wǎng)損率線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值%100/%100/%21??+?=??=〕〔zzzAAAAA六、線路分析結(jié)論1、輸電線路的最大傳輸功率與兩端電壓的乘積成正比，而與線路的電抗呈反比。2、增加始端或末端的電壓可以提高線路的傳輸功率極限，但是由于受設(shè)備絕緣等因素的限制，其最高電壓通常不允許超過肯定的容許值，除非提高線路的電壓等級(jí)，承受更高一級(jí)的額定電壓。3、削減線路的電抗比提高電壓等級(jí)簡(jiǎn)潔和經(jīng)濟(jì)得多。其中，線路承受分裂導(dǎo)線便是削減的措施之一，另一個(gè)措施是在線路上串聯(lián)電容器，用電容器的容抗來補(bǔ)償線路的一局部感抗。輸電線路功率與電壓之間的定性關(guān)系在輸電系統(tǒng)，特別是超高壓輸電系統(tǒng)中，由于線路和變壓器的電阻遠(yuǎn)小于電杭，其結(jié)果是有功功率與兩端電壓相位差之間，無功功率與電壓損耗之間呈比較嚴(yán)密的關(guān)系，而有功功率與電壓損耗之間、無功功率與電壓相位差之間的關(guān)系較弱。XUUP÷??=θsin)(21有功功率一般是由電壓相位相對(duì)超前的一端向電壓相位相對(duì)滯后0>θ)。對(duì)于線路所傳輸?shù)臒o功功率，在無視線路的電阻時(shí)有下式可以得出無功功率與兩端電壓的關(guān)系。2222221)(UXQRPUUUU÷++=?+≈XUUUQ÷?-≈2212)(可見，線路傳輸?shù)臒o功功率與線路兩端電壓差即電壓損耗成正比。而且，無功功率一般由電壓高的一端向電壓低的一端流淌。假設(shè)要增加線路始端送到末端的無功功率，需要設(shè)法提高始端電壓或降低末端電壓。七、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算輻射形電網(wǎng)特點(diǎn):線路有明確的始端和末端輻射形電網(wǎng)的分析計(jì)算利用的負(fù)荷、節(jié)點(diǎn)電壓求取未知節(jié)點(diǎn)電壓、線路功率分布、功率損耗及始端輸出功率。按條件的不同，一般可以分為兩種:末端功率、電壓:依據(jù)前述方瘩，從末端逐級(jí)往上推算末端功率、始端電壓:迭代法求解第四章簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)的分類在潮流計(jì)算中，給定的量應(yīng)當(dāng)是負(fù)荷吸取的功發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率或者發(fā)電機(jī)的電壓和具有電壓調(diào)整力量的變電所母線電壓。這樣，依據(jù)給定量種類的不同，可以將節(jié)點(diǎn)分為以下三類:PQ節(jié)點(diǎn)。給定節(jié)點(diǎn)的注入有功功率P和注入無功功率Q，這類節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于實(shí)際系統(tǒng)中的純負(fù)荷節(jié)點(diǎn)(如變電所母線)、有功和無功出力都給定的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)(包括節(jié)點(diǎn)上帶有負(fù)荷卜以及聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(注入有功和無功功率都等于零)。這類節(jié)點(diǎn)占系統(tǒng)中的絕大多數(shù)，它們的節(jié)點(diǎn)電壓有效值和相位未知。PV節(jié)點(diǎn)。給定節(jié)點(diǎn)的注入有功功率尸和節(jié)點(diǎn)電壓效值，待求量是節(jié)點(diǎn)的注入無功功率Q和電壓的相位e。這類節(jié)點(diǎn)通常為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，其有功出力給定而且具有比較大的無功容量，它們能依靠自動(dòng)電壓調(diào)整器的作用使母線電壓保持為給定值。有時(shí)將一些裝有無PV(3}平衡節(jié)點(diǎn)。在潮流計(jì)算中，必需設(shè)置一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，其電壓有效值為給定值，電壓相位為B-D，即系統(tǒng)其它各節(jié)點(diǎn)的電壓相位都以它為參考;而其注入的有功功率和無功功率都是待求量。第五章電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整一、電力系統(tǒng)的有功平衡頻率偏移對(duì)電能用戶的影響電力設(shè)備在額定頻率下設(shè)計(jì):好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，是電能質(zhì)量的另一影響舉例:電動(dòng)機(jī):f變化，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變，影響產(chǎn)品質(zhì)量。電子設(shè)備:對(duì)f敏感，要求更高，現(xiàn)代投資環(huán)境?；痣姀S主要設(shè)備:水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)都是異步電機(jī)，f下降，輸出下降，有功發(fā)電下降，f進(jìn)一步下降，惡性循環(huán)。有功功率和系統(tǒng)頻率的關(guān)系電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的關(guān)系在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況下，全系統(tǒng)各點(diǎn)的頻率都相等，全部發(fā)電機(jī)都保持同步運(yùn)行。每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系為60)(÷?=pnfHzn:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速p:發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于其轉(zhuǎn)軸上的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率MP和發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率EP電網(wǎng)f:發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω的表達(dá)當(dāng)發(fā)電機(jī)MP與EP.平衡時(shí)，ω和f不變負(fù)荷LP隨機(jī)變化引起EP隨機(jī)變化，MP無法突變，引起f結(jié)論:頻率偏移不行避開·為了保持系統(tǒng)的頻率在額定值四周，需要不斷調(diào)整原動(dòng)機(jī)的輸入功率，使發(fā)電機(jī)的偷出功率與系統(tǒng)負(fù)荷有功功率的變化相適應(yīng)，從而使發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速變化不致過大?！ひ虼?，系統(tǒng)頻率的掌握，與負(fù)荷有功功率的變化及其在發(fā)電機(jī)間有功負(fù)荷的變動(dòng)及掌握實(shí)際的負(fù)荷變化比圖中的曲線1要簡(jiǎn)單得多，除了在總體上呈連續(xù)變化的趨勢(shì)以外還包含呈隨機(jī)變化的局部，在隨機(jī)變化的局部中，主要是變化幅度較小、變化周期較短(以幾秒鐘為周期)的隨機(jī)重量;有的還具有變化幅度稍大、變化周期稍長(zhǎng)的(以幾分鐘為周期)脈動(dòng)重量。另外一種負(fù)荷變動(dòng)根本上可以估量，其變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)，有規(guī)率的。電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整對(duì)變化幅度較小、變化周期較短(以幾秒鐘為周期)的隨機(jī)重量，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器來調(diào)整，當(dāng)調(diào)速器的測(cè)速系統(tǒng)感受到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)(如轉(zhuǎn)速下降)，調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的功率(增加發(fā)電機(jī)功率)，由調(diào)速器來平衡負(fù)荷變動(dòng)的方式常稱為電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整;一次調(diào)頻是全部運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參與的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整對(duì)變化幅度稍大、變化周期稍長(zhǎng)的(以幾分鐘為周期)脈動(dòng)重量，只由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器動(dòng)作不能滿足頻率偏差的要求，由系統(tǒng)中指定發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器來調(diào)整，這種調(diào)整稱為電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整;二次調(diào)頻廠往往是系統(tǒng)的平衡節(jié)點(diǎn)。電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整對(duì)變動(dòng)可以估量的負(fù)荷，依據(jù)推測(cè)負(fù)荷承受有功功率經(jīng)濟(jì)安排，由調(diào)度部門依據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)展最優(yōu)安排。這種調(diào)整稱為電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整。負(fù)荷推測(cè)的簡(jiǎn)要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問題就是爭(zhēng)論用戶的需求，即進(jìn)展電力負(fù)荷推測(cè)，依據(jù)調(diào)度打算的周期，可分為日負(fù)荷推測(cè)，周負(fù)荷推測(cè)和年負(fù)荷推測(cè)。不同的周期的負(fù)荷有不同的變化規(guī)律：第一種變動(dòng)幅很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性其次種變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)，屬于這種負(fù)荷的主要有:電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng);第三種變動(dòng)根本上可以估量，其變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。負(fù)荷推測(cè)的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益，提高推測(cè)的精度就可以降低備用容量，削減臨時(shí)出力調(diào)整和避開打算外開停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。負(fù)荷推測(cè)分類:安全監(jiān)視過程中的超短期負(fù)荷推測(cè);日調(diào)度打算;周負(fù)荷推測(cè);年負(fù)荷推測(cè);規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展時(shí)需要用10-20年的負(fù)荷推測(cè)值。有功功率電源和系統(tǒng)的備用容量有功功率電源電力系統(tǒng)中有功功率電源是各眾電廠的發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)中的總裝機(jī)容量=全部發(fā)電機(jī)額定容量之和但系統(tǒng)中的電源容量并不肯定始終等于全部發(fā)電機(jī)額定容量之的電和，這是由于并不是全部發(fā)電機(jī)組不連續(xù)地全部投入運(yùn)行(停運(yùn)、檢修等)，且投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組也不是全部按額定容量發(fā)電。系統(tǒng)中電源容量=可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)率之和投入運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備可發(fā)功率之和是真正可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量。其不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)(總)發(fā)電負(fù)荷。系統(tǒng)的備用容量系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的局部，可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。負(fù)荷備用容量。負(fù)荷備用容量是為了適應(yīng)系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)，以及因負(fù)荷推測(cè)不準(zhǔn)而產(chǎn)生的打算外負(fù)荷增加，一般取負(fù)荷的2%-5%事故備用容量。事故備用容量是為了防止因機(jī)組發(fā)生事故使有功產(chǎn)生缺額而設(shè)置的備用容量，其大小應(yīng)依據(jù)系統(tǒng)容量、發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)、單位機(jī)組容量、機(jī)組的事故概率以及系統(tǒng)的牢靠性指標(biāo)等確定。一般5%--}}0%，且應(yīng)大于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。檢修備用。檢修備用是為系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能進(jìn)展定期檢修而設(shè)置的備用容量。通常機(jī)組的檢修安排在系統(tǒng)負(fù)荷較低的季節(jié)和節(jié)假日進(jìn)展，假設(shè)這些時(shí)間不夠安排，則需設(shè)置特地的檢修備用容量。國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用指適應(yīng)負(fù)荷的超打算增長(zhǎng)而設(shè)置的備用。負(fù)荷備用和事故備用是在系統(tǒng)每天的運(yùn)行過程中都必需加以考慮和安排的，檢修備用在安排每年運(yùn)行方式時(shí)加以考慮，而國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用則屬于電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)考慮的內(nèi)容。熱備用熱備用是指全部投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組可能發(fā)出的最大功率之和與全系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，因而也稱運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。負(fù)荷備用必需以熱備用的形式存在于系統(tǒng)之中。事故備用中一局部應(yīng)為熱備用，另一局部可以冷備用的形式存在于系統(tǒng)之中。冷備用冷備用容量是指系統(tǒng)中處于停頓運(yùn)行狀態(tài)，但可以隨時(shí)待命啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組最大出力的總和。冷備用可以作為檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用及一局部事故備用。要保證電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的頻率質(zhì)量，首先必需滿足在額定頻率下系統(tǒng)有功功率平衡的要求，除了滿足有功功率平衡要求以外，在系統(tǒng)中還必需安排適當(dāng)?shù)膫溆萌萘?，有功功率平衡和備用要求可以歸納為:0maxmax1≥-?--∑∑=RLGNigiPPPPGNiP一發(fā)電機(jī)i的可用有功出力，g為系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的總數(shù)max∑LP一全系統(tǒng)總的最大負(fù)荷;maxP?一全系統(tǒng)的最大有功功率損耗和廠用電;RP一全系統(tǒng)總有功功率備用容量。二、電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)安排電力系統(tǒng)中有功功率的最有安排有兩個(gè)主要內(nèi)容，包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)安排。有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說的機(jī)組的合理開停，包括三個(gè)局部:機(jī)組的最優(yōu)組合挨次機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間涉及的是系統(tǒng)中冷備用容量的合理分布問題。各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合只對(duì)各類發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)及對(duì)它們擔(dān)當(dāng)負(fù)荷的合理挨次作一說明各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)火力發(fā)電廠的特點(diǎn)有火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)都有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷，也就是約束條件，鍋爐的技術(shù)最小負(fù)荷取決于鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，其值約為額定負(fù)荷的25%~70%，因鍋爐類型和燃料種類而異。汽輪機(jī)的技術(shù)最10%~15%火力發(fā)電廠鍋爐和汽輪機(jī)的退出運(yùn)行和再度投入不僅要消耗能量，而且要花費(fèi)時(shí)間，又易于損壞設(shè)備?；鹆Πl(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)擔(dān)當(dāng)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，也是既要額外消耗能量，又花費(fèi)時(shí)間?；鹆Πl(fā)電廠鍋爐和汽輪機(jī)的高溫高壓設(shè)備效率高，可以敏捷調(diào)整的范圍窄。中溫中壓設(shè)備效率較前者低，但可以敏捷調(diào)整的范圍較前者寬。低溫低壓設(shè)備效率最低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最差。熱電廠(供熱式火力發(fā)電廠)與一般火電廠的區(qū)分在于熱電廠的技術(shù)最小負(fù)荷取決于其熱負(fù)荷，因而稱強(qiáng)迫功率。由于熱電廠抽氣供熱，其效率較高.原子能發(fā)電廠的特點(diǎn)有:原子能發(fā)電廠反響堆的負(fù)荷根本上沒有限制，因此，其技術(shù)最10%15%。原子能發(fā)電廠的反響堆和汽輪機(jī)退出運(yùn)行和再度投入皆擔(dān)當(dāng)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，也要消耗能量、花費(fèi)時(shí)間，且易于損壞設(shè)備。原子能發(fā)電廠的一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。水力發(fā)電廠的特點(diǎn)有:為綜合利用水能，保證河流下游的澆灌、通航，水電廠必需向下游釋放肯定水量，釋放這局部水量的同時(shí)發(fā)出的功率也是強(qiáng)迫功率。水電廠的水輪機(jī)也有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷，其值因水電廠的具體條件而異。水電廠的水輪機(jī)退出運(yùn)行和再度投入不需消耗很多能量，也不需花費(fèi)很多時(shí)間，操作簡(jiǎn)潔。這是水電廠的主要優(yōu)點(diǎn)之一。水電廠的水濤侖機(jī)擔(dān)當(dāng)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，不需額外消耗能量和花費(fèi)時(shí)間。水電廠水頭過分低落時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組可發(fā)的功率要降低。水電廠不總能擔(dān)當(dāng)額定容量范圍內(nèi)的負(fù)荷。水電廠按其有無調(diào)整水庫(kù)、調(diào)整水庫(kù)的大小或其功能分為無調(diào)整、日調(diào)整、季調(diào)整、年調(diào)整、多年調(diào)整和抽水蓄能等幾類。抽水蓄能水電廠起的是調(diào)峰作用。在其上、下方各有一水庫(kù)，系統(tǒng)