电力系统稳态分析电力系统潮流分析与计算
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异步电动机a）转矩b）电流； 白炽灯
电子设备：电压低于额定值工作不稳定，甚至不能工作； 电压高于额定值寿命严重降低。
电压偏移过大对电力系统本身以及用 电设备会带来不良的影响。
电力系统一般规定一个电压偏移的最 大允许范围，例如±5%以内。为了实现这 个要求，需要对电压进行调整。
二、电力系统无功功率平衡
冷备用：处于停机待用状态的备用，亦称停机备
用。指未运转的发电设备可能发的最大功率，如检 修备用、国民经济备用及部分事故备用。
三、综合负荷的频率静特性和电源的频率静特性
1、综合负荷频率静特性
接入电力系统中的用电设备从系统中取用的有功与 用户的生产状态、接入点的电压和系统的频率有关， 假设前两种因素不变，仅考虑有功功率随频率变化 的静态关系，称为综合负荷的频率静态特性。
wk.baidu.com
连接容量：频率和电压等于额定值时，接在电网上的用电设备的 实际容量。
连接容量改变时，静态特性曲线将上下平移。
连接容量不变时，f↓，P↓，从而限制了频率进一步恶化。一般 f↓1%，P↓1～3%。
2、发电机组的功率—频率静特性
发电机所带负荷变化时，发电机的转速就要发生变化， 为此要保证系统频率在允许的范围内，需要进行频率 调整。
（2）二次调整：针对第二种变动，由发电机组的调 频器完成，使发电机组的静态特性平行上移，以保证 频率偏差在允许范围内。由主调频厂和辅助调频厂来 完成。
＊三次调整：计划调整，在各发电机组之间进行计划 经济分配调整。
频率调整过程说明
一次调频：有差调节（fa→fc) ；二次调频：无差调节。
第五节 电力系统无功功率平衡及电压调整
2）辅助调频厂：一般由少数几个发电厂担任； 3）非调频厂：在正常情况下，机组均按事先
安排好的发电计划发电的电厂,又称基荷厂。
3、分级调整
（1）一次调整：针对第一种变动，由发电机组的调 速器（所有发电机组均装有调速器，所以除已满载的 机组外，每台机组均参加频率的一次调整）来完成， 按发电机组调速器的静态频率特性自动完成；
1） 负荷备用（调频备用）
适应短时负荷波动以及一天中的计划外负荷的增加。 负荷备用容量一般取3～5%的系统最大负荷； 担任负荷备用的水电厂，装机容量不得小于15%的Pmax。
2）事故备用
防止由于部分机组发生偶然性事故退出运行而影响供电。 其容量大小与系统总容量的大小，发电机台数的多少、单机容
量、系统中各种电厂的比重及系统对供电可靠性的要求有关。 一般取5～10%的最大负荷，且不小于系统中最大一台机组的 容量。
3）检修备用
4）国民经济备用
3～5%，考虑国民经济的上升而增加的备用。
热备用：处于运行状态的备用，亦称旋转备用。
指运转中的设备可能发的最大功率与发电负荷之差。 如负荷备用和部分事故备用。
2.对电力系统本身的影响
1）对汽轮机的影响。低频运行会引起汽轮机叶片产生共振，严 重时产生断裂，造成重大事故。
2）频率下降造成发电厂厂用机械(风机和泵）出力下降，影响锅 炉运行，从而发电机发电能力下降，进一步造成频率下降，导致 频率崩溃。
3）频率下降造成异步电动机和变压器励磁电流大大增加，引起 无功损耗增加，从而引起电压下降。
4）频率变化，还会引起系统中各电源间功率的重新分配，影响 系统的经济运行。
3.频率偏移的范围：50Hz±(0.2～0.5)Hz
二、电力系统有功功率平衡及备用
1.有功功率的平衡
频率值决定于同步并列运行的所有机组的转速。 发电机的转速又主要决定于与蒸汽输入量或进水量有关的输入
功率和与负荷有关的输出功率。
Pd
0Pde
1Pde
(
f fe
)
2
Pde
(
f fe
)
2
3
Pde
(
f fe
)3
...
负荷分类：
1）与频率变化无关的负荷，如照明、电炉、整流负荷等；
2）与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵等；
3）与频率高次方成正比的负荷，如带鼓风机或离心式水泵的电动 机等。
由于第二类负荷在系统中占大多数，因此综合负荷的功率静特 性接近一条直线，称为电力系统综合负荷的频率静态特性曲线。
四、电力系统频率调整
1、 负荷变动分解 第一种：变动幅度很小，周期短，具有较大
的偶然性； 第二种：变动幅度较大，周期较长，主要有电
炉、轧机、电气机车等冲击负荷； 第三种：变动幅度最大，周期最长，如不同行
业的日负荷曲线。
2、发电厂按调频的作用分类
1）主调频厂：负责全系统的调频工作，一般 由一个发电厂担任；
1.无功功率对节点电压的影响
1）输电线路传输的无功功率 在高压电力网中，任一节点电压幅值与该点无功功率的变化密 切相关。
U P2R Q2 X U2
U P2 X Q2R
U2
电压等级为110KV及以上时，有R〈〈X，且一般输电线路的δ 较小，cosδ=1，则
U Q2 X U2
Q2
UU 2 X
(U1 cos U 2 )U 2
X
U 2 (U1 U 2 ) X
无功功率和电压调整的复杂性：
– 全系统各点电压不同，各点电压的容许变化 范围也可能不同；
– 调整电压的手段除各个发电机外，还有大量 分散在电力系统的无功补偿设备和带负荷调 整的分接头变压器；而且，还必须和发电机 的控制进行协调，才能使满足电压要求的前 提下，全系统的功率损耗最小。
一、电压偏移对用电设备的影响
发电机的速度调整是由原动机附设的调速系统来实 现的。
发电机的有功出力与频率之间的关系称为发电机组 的功率-频率静态特性，简称发电机的功频静特性。
离心飞摆式调速系统示意图
离心飞摆式调速系统的作用原理
一次调频-----发电机调速器自动实现
有差调节
二次调频------由调频器来实现
在主调频厂，在人工或自动装置控制下，通 过开动调频器的伺服电动机，来改变发电机 组的功频静特性，使其上下平行移动。
∑PG＝∑PL＋∑ΔP＋∑ΔPG
∑PG-----所有发电机发出的有功功率总和；
∑PL----所有负荷的有功功率总和；
∑ΔP---电力网所损耗的有功功率总和；
∑ΔPG---各电厂厂用电所需的有功功率总和。
结论：系统的有功平衡与频率密切相关，有功不能平 衡时，频率必然发生变化。
2.电力系统备用容量
电子设备：电压低于额定值工作不稳定，甚至不能工作； 电压高于额定值寿命严重降低。
电压偏移过大对电力系统本身以及用 电设备会带来不良的影响。
电力系统一般规定一个电压偏移的最 大允许范围，例如±5%以内。为了实现这 个要求，需要对电压进行调整。
二、电力系统无功功率平衡
冷备用：处于停机待用状态的备用，亦称停机备
用。指未运转的发电设备可能发的最大功率，如检 修备用、国民经济备用及部分事故备用。
三、综合负荷的频率静特性和电源的频率静特性
1、综合负荷频率静特性
接入电力系统中的用电设备从系统中取用的有功与 用户的生产状态、接入点的电压和系统的频率有关， 假设前两种因素不变，仅考虑有功功率随频率变化 的静态关系，称为综合负荷的频率静态特性。
wk.baidu.com
连接容量：频率和电压等于额定值时，接在电网上的用电设备的 实际容量。
连接容量改变时，静态特性曲线将上下平移。
连接容量不变时，f↓，P↓，从而限制了频率进一步恶化。一般 f↓1%，P↓1～3%。
2、发电机组的功率—频率静特性
发电机所带负荷变化时，发电机的转速就要发生变化， 为此要保证系统频率在允许的范围内，需要进行频率 调整。
（2）二次调整：针对第二种变动，由发电机组的调 频器完成，使发电机组的静态特性平行上移，以保证 频率偏差在允许范围内。由主调频厂和辅助调频厂来 完成。
＊三次调整：计划调整，在各发电机组之间进行计划 经济分配调整。
频率调整过程说明
一次调频：有差调节（fa→fc) ；二次调频：无差调节。
第五节 电力系统无功功率平衡及电压调整
2）辅助调频厂：一般由少数几个发电厂担任； 3）非调频厂：在正常情况下，机组均按事先
安排好的发电计划发电的电厂,又称基荷厂。
3、分级调整
（1）一次调整：针对第一种变动，由发电机组的调 速器（所有发电机组均装有调速器，所以除已满载的 机组外，每台机组均参加频率的一次调整）来完成， 按发电机组调速器的静态频率特性自动完成；
1） 负荷备用（调频备用）
适应短时负荷波动以及一天中的计划外负荷的增加。 负荷备用容量一般取3～5%的系统最大负荷； 担任负荷备用的水电厂，装机容量不得小于15%的Pmax。
2）事故备用
防止由于部分机组发生偶然性事故退出运行而影响供电。 其容量大小与系统总容量的大小，发电机台数的多少、单机容
量、系统中各种电厂的比重及系统对供电可靠性的要求有关。 一般取5～10%的最大负荷，且不小于系统中最大一台机组的 容量。
3）检修备用
4）国民经济备用
3～5%，考虑国民经济的上升而增加的备用。
热备用：处于运行状态的备用，亦称旋转备用。
指运转中的设备可能发的最大功率与发电负荷之差。 如负荷备用和部分事故备用。
2.对电力系统本身的影响
1）对汽轮机的影响。低频运行会引起汽轮机叶片产生共振，严 重时产生断裂，造成重大事故。
2）频率下降造成发电厂厂用机械(风机和泵）出力下降，影响锅 炉运行，从而发电机发电能力下降，进一步造成频率下降，导致 频率崩溃。
3）频率下降造成异步电动机和变压器励磁电流大大增加，引起 无功损耗增加，从而引起电压下降。
4）频率变化，还会引起系统中各电源间功率的重新分配，影响 系统的经济运行。
3.频率偏移的范围：50Hz±(0.2～0.5)Hz
二、电力系统有功功率平衡及备用
1.有功功率的平衡
频率值决定于同步并列运行的所有机组的转速。 发电机的转速又主要决定于与蒸汽输入量或进水量有关的输入
功率和与负荷有关的输出功率。
Pd
0Pde
1Pde
(
f fe
)
2
Pde
(
f fe
)
2
3
Pde
(
f fe
)3
...
负荷分类：
1）与频率变化无关的负荷，如照明、电炉、整流负荷等；
2）与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵等；
3）与频率高次方成正比的负荷，如带鼓风机或离心式水泵的电动 机等。
由于第二类负荷在系统中占大多数，因此综合负荷的功率静特 性接近一条直线，称为电力系统综合负荷的频率静态特性曲线。
四、电力系统频率调整
1、 负荷变动分解 第一种：变动幅度很小，周期短，具有较大
的偶然性； 第二种：变动幅度较大，周期较长，主要有电
炉、轧机、电气机车等冲击负荷； 第三种：变动幅度最大，周期最长，如不同行
业的日负荷曲线。
2、发电厂按调频的作用分类
1）主调频厂：负责全系统的调频工作，一般 由一个发电厂担任；
1.无功功率对节点电压的影响
1）输电线路传输的无功功率 在高压电力网中，任一节点电压幅值与该点无功功率的变化密 切相关。
U P2R Q2 X U2
U P2 X Q2R
U2
电压等级为110KV及以上时，有R〈〈X，且一般输电线路的δ 较小，cosδ=1，则
U Q2 X U2
Q2
UU 2 X
(U1 cos U 2 )U 2
X
U 2 (U1 U 2 ) X
无功功率和电压调整的复杂性：
– 全系统各点电压不同，各点电压的容许变化 范围也可能不同；
– 调整电压的手段除各个发电机外，还有大量 分散在电力系统的无功补偿设备和带负荷调 整的分接头变压器；而且，还必须和发电机 的控制进行协调，才能使满足电压要求的前 提下，全系统的功率损耗最小。
一、电压偏移对用电设备的影响
发电机的速度调整是由原动机附设的调速系统来实 现的。
发电机的有功出力与频率之间的关系称为发电机组 的功率-频率静态特性，简称发电机的功频静特性。
离心飞摆式调速系统示意图
离心飞摆式调速系统的作用原理
一次调频-----发电机调速器自动实现
有差调节
二次调频------由调频器来实现
在主调频厂，在人工或自动装置控制下，通 过开动调频器的伺服电动机，来改变发电机 组的功频静特性，使其上下平行移动。
∑PG＝∑PL＋∑ΔP＋∑ΔPG
∑PG-----所有发电机发出的有功功率总和；
∑PL----所有负荷的有功功率总和；
∑ΔP---电力网所损耗的有功功率总和；
∑ΔPG---各电厂厂用电所需的有功功率总和。
结论：系统的有功平衡与频率密切相关，有功不能平 衡时，频率必然发生变化。
2.电力系统备用容量