电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励 磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)
另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约 为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态
绪论 1、葛洲坝水电厂，输送容量达120万科kW；大亚湾核电厂单机容量达90万kW；上海外高桥火电厂装机容量320万kW，最大单机容量90万kW。我国交流输电最高电压等级达500kV。 2、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。 3、发电厂转换生产电能，按一次能源的不同又分为火电厂，水电厂，核电厂 3、自动控制装置对送来的信息进行综合分析，按控制要求发出控制信息即控制指令，以实现其预定的控制目标。 3、电力系统自动监视和控制，其主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。 4、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。 5、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量——动力元素和励磁电流。 6、电气设备的操作分正常操作和反事故操作。 7、发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置，是为了保障电力系统运行人员的人身安全的监护装置。 8、电压和频率是电能质量的两个主要指标。 9、同步发电机并网运行操作是电气设备正常运行操作的重要内容。 10、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置 11、计算机控制技术在电力系统自动装置中已广泛应用，有微机控制系统、集散控制系统、以及分布式控制系统等。 12、频率是电能质量的重要指标。有功功率潮流是电力系统经济运行和系统运行方式中的重要问题。 13、电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置：按频率自动减载装置是电力系统在事故情况下较为典型防止系统事故的安全自动装置。 第一章 14、自动装置的首要任务是将连续的模拟信号采集并转换成离散的数字信号后进入计算机，即数据采集和模拟信号的数字化。 15、自动装置的结构形式主要有三种，微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统。 16、（简答）微型计算机系统的主要部件 1）传感器 2）模拟多路开关 3）采样/保持器 4）A/D转换器 5）存储器 6）通信单元 7）CPU 16、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。 17、采样/保持器一般由模拟开关、保持电容器和缓冲放大器组成 18、A/D转化器是把模拟信号转换为数字信号，影响数据采集速度和精度的主要因素之一。 19、一般把运算器和控制器合称中央处理单元（CPU）。/ 20、工业控制计算机系统一般由稳压电源、机箱和不同功能的总线模板，以及键盘等外设接口组成。 21、定时器是STD总线的独立外设，具有可编程逻辑电路、选通电路和输出信号，可完成定时、计数以及实现“看门狗”功能等。 22、键盘显示板主要有键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。 23、路由器的功能主要起到路由、中级、数据交换等功能。 24、采样过程：对连续的模拟信号x（t），按一定的时 间间隔 S T，抽取相应的瞬时值。 25、采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量。 26、香农采样定理指出采样频率必须大于原模拟信号
13.1基本概念及理论 电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。 13.1.1电压合格率指标 我国电力系统电压合格指标： 35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5% 10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7% 低压照明负荷： +5% ~ -10% 农村电网（正常） +7.5% ~ -10% （事故） +10% ~ -15% 按照中调调规： 发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%； 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。 220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。 13.1.2负荷的电压静特性
负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。 13.1.2.1 有功负荷的电压静特性 有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示 13.1. 2.2无功负荷的电压静特性 异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为 ― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。 ―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。 在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为 无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。 阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。 13.1.3.1电压与无功功率平衡关系 电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。
电力系统的无功功率平衡和电压调整 1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 2.电力系统的无功功率平衡 3. 电力系统的无功损耗。 4.电力系统的无功功率源。 5.电力系统调压方式有哪几种。 6.电力系统中无功功率分布对电压的影响。
1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 如图7－1所示的简单输电线路。图中R ＋jX 为线路集中阻抗，输电线的电容不考虑。当线路末端的功率为r r jQ P +,这一功率将在线路上引起电压降。在高压电网中系统节点电压幅值的变化仅与无功功率的变化有关，且一节点的无功功率变化对其本身的电压变化影响最大。 当传输的负荷功率r r jQ P +通过阻抗时要产生电压降，电压降纵分量U ?和 横分量U δ和电压相量s U ,均示于图7－1（b ），我们已知 图7－1 简单输电线路 (a)等值电路；(b)相量图 =+r r r r r r U R Q X P U U X Q R P U －＝δ? 并可以近似地认为线路首端到末端的电压损耗为υ?。 从图7－1(b)，当已知r U ，r P ，r Q ，始端电压s U 可由下式求得（r U 作为参考相量）。
r R r Q X r P j r X r Q R r P r j S r R r Q X r P j r X r Q R r P r j r S U U U )s i n (c o s U U U U U +++=+?+++=++υδδυυδυ? ＝ 电压为110千伏以上的输电线路R< 第二节无功功率与电压调整 一、电压的作用 电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。 比如：电压低的危害： 在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。这些设备 与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转 矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩(负荷)不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。当电压再低时，电动机将停转。电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。 电压高的危害： 电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局 部产生放电，这是电老化。绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。在超高压网络中还将增加电晕损耗等。 因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。 1.35kV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10% 2.10kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 3.380V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 4.220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%- -10%。 事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。 二、系统中的无功功率的平衡 电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。电力系统 对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。 Q GC-Q LD-Q L=Q res Q G C为系统的无功电源之和；Q L D为系统无功负荷之和；Q L为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。一般在110KV 电压等级及以上才计算这部分功率。 三、无功功率的产生和电压的关系 电力系统负荷中，都属于电感性负荷，这不可避免的要消耗无功功率，现在以几个典型 的无功负荷研究无功功率与电压的关系。 1?异步电动机 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占了比较大的比重。根据异步电动机的等值电路， 列出它所消耗的无功功率为： U 2 2 Q M二Q m I 2X - X m 从以上公式看出， Q m为励磁功率，根据公式看，它同电压平方成正比，但实际上，当电压较高时，由于饱和 影响，励磁电抗X m还将下降。所需的无功更多。Q二为漏抗所需的无功损耗，如果负载功 2R(^S)S二常数，当电压降低时，转差将增大，定子电流随之增大，相应地在漏抗中率不变，则P m = I 的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电机的 电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为 1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S = (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S = (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综 自动电压控制系统 姓名：张晓玲学号：１０２０１１１１３９班级：电力１１０３班 摘要：介绍了变电站电压和无功控制的方法和调控原则，以及电压无功自动控制装置(VQC)的原理以及应用。 引言： 随着对供电质量和可靠性要求的提高，电压成为衡量电能质量的一个重要指标，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大影响。无功是影响电压质量的一个重要因素，保证电压质量的重要条件是保持无功功率的平衡，即要求系统中无功电源所供应的无功功率等于系统中无功负荷与无功损耗之和，也就是使电力系统在任一时间和任一负荷时的无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡，以满足电压质量要求。 1概述 变电站调节电压和无功的主要手段是调节主变的分接头和投切电容器组。通过合理调节变压器分接头和投切电容器组，能够在很大程度上改善变电站的电压质量，实现无功潮流合理平衡。调节分接头和投切电容器对电压和无功的影响为：上调分接头电压上升、无功上升，下调分接头电压下降、无功下降(对升档升压方式而言，对升档降压方式则相反);投入电容器无功下降、电压上升，切除电容器无功上升、电压下降。 2 VQC的基本原理 简单系统接线图如图2.1所示，Us为系统电压；U1、U2为变电站主变高低压侧电压，U L为负荷电压，P L，Q L分别为负荷有功和无功功率，K T为变压器变比，Qc为补偿无功功率，Rs，Xs，R L，X L分别为线路阻抗参数，R T，X T为变压器阻抗参数。 图2.1 变电站等值电路图 (1) 调节有载调压器的变比 由于12T U U K =为可控变量，当负荷增大，降低K T 以提高U 2，从而以提高U 2 来补偿线路上的电压损耗，反正亦然。 (2) 改变电容组的数目 当投入电容量Q c 后，有： 2222()()()S T C S T S P R R Q Q X X U U U ++-+=- (2.1) 比较以上两式可见Qc 的改变会影响系统中各点电压值和无功的重新分配，当负荷增大，通过降低从系统到进站线路上的电压降△U S 以亦可增大U T2，以抵消△U L 的增大。 投入Qc 后网损为： 222222222222() ()()()C C S T S T P Q Q P Q Q S R R j X X U U +-+-?=+++ (2.2) 可见网损随222()C Q Q Q =-，即主变低压侧无功功率的平方而变化，在输送 功率一定的情况下，Q 2越小，网损越小。理论上，当Q 2=0时功率损耗最小，因此，对于简单的辐射形网络，提高功率因数是降低网损的有效措施。 3 VQC 的控制目标 (1) 保证电压合格 主变低压母线电压以必须满足：U L ≤U 2≤U H (U H 、U L 既是规定的母线电压上 《电子技术》课程设计报告 课题：电压控制恒流充电电路设计 班级学号 学生姓名 专业 系别 指导教师 淮阴工学院 电子信息工程系 2013年12月 课题：电压控制的恒流充电电路 一、设计目的 电子技术课程设计是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是： 1、培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2、学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 3、进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 4、培养学生的创新能力。 二、设计要求 1、充电电流为100mA； 2、控制电压为4.5V和6.5V,当充电电压上升到6.5V时自动断电,当用电电压下降到4.5V时自动通电； 3、由交流220V市电供电； 4、主要单元电路和元器件参数计算、选择； 5、画出总体电路图； 6、安装自己设计的电路图，按照自己设计的电路图，在通用版上焊接。焊接完毕后，应对照电路仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象； 7、调试电路； 8、电路性能指标测试； 提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。 三、总体设计 1 课题：电压控制的恒流充电电路 （1）在恒流源部分，我们通过利用9012NP硅管其发射级-基极导通电压0.7V 和6,8Ω电阻输出100mA电流。 4KRw1，大约调到2）在充电电路的控制电压部分，接入12V电压，调节（在上部电路中的电位比较器的正向输入端的电10k电阻的分压以后，左右，经过的大小，使下部电位比较器的反向输入端电压为Rw2。同理，调节压为4.5V之间时，上部电路中的电位比较器输出为高电0-6.5V 当电压在6.5V。 ，晶U0=12V>>1.4V 的电位比较器输出为低电平，电源电压为平，下部电路中中有电流流过，由电磁感应，常断开关触点导通电闸管导通，继电器的线圈J1时，上面的电压比较器输出低当电压增加到超过6.5V源开始给电池充电。 中有电流流过，常闭开关触点断开，导致晶闸管下J2电平，三极管导通，所以的常断触点打开，电源停止给电池充电。用电容和电阻J1端断开，截止工作， 1.发电机组并入电网后，应能迅速进入状态，其暂态过程要，以减小对电力系统的扰动。（ C ） A 异步运行，短B异步运行，长 C 同步运行，短D同步运行，长 2.最大励磁限制是为而采取的安全措施。（ D ） A 防止发电机定子绕组长时间欠励磁B防止发电机定子绕组长时间过励磁 C 防止发电机转子绕组长时间欠励磁D防止发电机转子绕组长时间过励磁 3. 当发电机组与电网间进行有功功率交换时，如果发电机的电压落后电网电压，则发电机。（ C ） A 发出功率，发电机减速B发出功率，发电机增速 C 吸收功率，发电机减速D吸收功率，发电机增速 4.同步发电机的运行特性与它的值的大小有关。（ D ） A 转子电流B定子电流 C 转速D空载电动势 5.自动并列装置检测并列条件的电压人们通常成为。（ A ） A 整步电压B脉动电压 C 线性电压D并列电压 6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是。（ B ） A 静止励磁机系统B直流励磁机系统 C 交流励磁机系统D发电机自并励系统 7. 自动低频减载装置是用来解决事故的重要措施之一。（ C ） A 少量有功功率缺额 B 少量无功功率缺额 C 严重有功功率缺额D严重无功功率缺额 8. 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为的冲击电流，其值与电压差成。（ B ） A有功电流分量，正比 B 无功电流分量，正比 C有功电流分量，反比D无功电流分量，反比 9.由于励磁控制系统具有惯性，在远距离输电系统中会引起。（ D ） A 进相运行B高频振荡 C 欠励状态 D 低频振荡 10.容量为的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。（ D ） A 50MW以下 B 10万千瓦以下 C 10万兆瓦以上 D 100MW以上 11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的特性。（ B ） A 功率特性B一次调频频率特性 C 二次调频频率特性 D 调节特性 12.调差系数δ〉0时为调差系数，调节特性为。（ A ） A 正，下倾B负，下倾 C 正，上翘 D 负，上翘 13.发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为。（ A ） A 有功电流分量B无功电流分量 C 空载电流分量D短路电流分量 14.调速器通常分为机械液压调速器和调速器。（ C ） A 电子液压调速器B电机液压调速器 C 电气液压调速器D电瓶液压调速器 电力系统电压控制的措施 教学内容：掌握电压调整的几种措施；掌握电压调整的基本原理与措施及相应的 计算；了解变压器分接头的选择方法；掌握选择变压器变比的条件； 掌握补偿设备是电容器的容量计算和同步调相机容量的计算；掌握串 联电容补偿容量的计算；调压措施的技术经济方案比较。 教学重点：电压调整的基本原理；变压器变比的选择；几种电压调整措施的相应 计算。 教学难点：变压器变比的选择；各补偿设备容量的计算。 教学组织：电压调整的基本原理→电压调整的措施→???????压利用串联电容器控制电 利用无功补偿设备调压 控制变压器变比调压发电机控制电压 1、电压调整的基本原理与措施 图4-6所示的简单电力系统电压控制原理图。 图4-6 电压控制原理图 （a ）系统接线；（b ）系统等值电路 若近似的略去网络阻抗元件的功率损耗以及电压降落的横分量，变压 器的参数已归算到高压侧，则由发电厂母线处（G U ）开始推算，可 求得b U 为： 21121)(k U k QX PR k U k U k U U G G G b ???? ? ?+-=?-= 式中1k 、2k 为变压器T1和T2的变化，R 、X 为归算到高压侧的变 压器和线路总阻抗。 为维持用户处端电压b U 满足要求，可以采用以下措施进行电压调整： （1）调节励磁电流以改变发电机端电压G U ； （2）改变变压器T1、T2的变比1k 、2k ； （3）通过无功补偿来调压； （4）改变输电线路的参数（降低输电线路的电抗）。 前两种措施是利用改变电压水平的方法来得到所需要的电压，后两种 措施是用改变电压损耗的方法来达到调压的目的。 2、发电机控制调压 控制发电机励磁电流，可改变发电机的端电压，但发电机允许电压偏 移额定值不超过5%，所以利用发电机直接供电的小系统，利用发电 机直接控制电压是最经济合理的电压措施；但输电线路较长、多电压 等级的网络，仅靠发电机控制调压不能满足负荷对电压的质量的要求， 在大型电力系统中仅作为一种辅助性的控制措施。 3、控制变压器变比调压 在高压电网中，各节点电压与无功功率的分布有着密切的关系，通过 控制变压器变比改变负荷节点电压，实际上改变了无功功率的分布。 控制变压器变比调压是以全电力系统无功功率电源充足为基本条件。 4、利用无功功率补偿设备调压 合理配置无功功率补偿设备和容量以改变电力网络中的无功功率分布，可以减少网络中的的有功功率损耗和电压损耗，改善用户负荷的电压 质量。 并联补偿设备有调相机、静止补偿器、并联电容器。 5、利用串联电容器控制电压 在输电线路上串联接入电容器，利用电容器上的容抗补偿输电线路中的感抗，使电压损耗U QX 减小，从而提高输电线路末端的电压。 说明： 通过这次培训，我明确了本门课程的指导思想，对课程理念有了新的体会。如：知识点讲授的深度、广度；知识点之间、章节之间的链接等。此外如何 1 第六章 电力系统的无功功率和电压调整 6-1 电力系统总无功功率的平衡 一、 无功功率负荷和无功功率损耗 无功负荷：绝大部分是异步电动机 无功损耗：1. 变压器 ；2. 输电线路。 变压器中的无功功率损耗分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流0I 的百分值，约为%2~%1；绕组漏抗中损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为%10。因此，对一台变压器或一级变压器的网络而言，变压器中的无功功率损耗并不大，满载时约为它额定容量的百分之十几。但对多级电压网络，变压器中的无功功率损耗就相当可观。 电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联导纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此，线路作为电力系统中的一个元件究竟消耗容性或感性无功功率就不能肯定。但可作一大致估计：当通过线路输送的有功功率大于自然功率（所谓自然功率是指负荷阻抗为波阻抗时该负荷所消耗的功率。）时，线路将消耗感性无功功率；当通过线路输送的有功功率小于自然功率时，线路将消耗容性无功功率。 二、电网中的无功电源 1. 发电机 同步发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。 2．电容器和调相机 并联电容器只能向系统供应感性无功功率。特点有：电容器所供应的感性无功与其端电压的平方成正比，电容器分组投切，非连续可调。 调相机实质上是只能发出无功功率的发电机。 3．静止补偿器和静止调相机 静止补偿器和静止调相机是分别与电容器和调相机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范畴的两种无功功率电源。 郑州电力职业技术学院毕业生论文题目：＿浅谈电力系统有功功率与频率调整 系别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿ 专业＿继电保护及自动化 班级＿＿＿15继电3班＿＿＿＿ 学号＿＿15401020341 姓名＿＿＿＿张高原＿＿＿＿ 论文成绩答辩成绩综合成绩指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任 浅谈电力系统有功功率与频率调整 摘要 本文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整的基本知识，有功功率的应用、意义及；频率调整的必要性，电压频率特性，频率的一二次调整，以及互联系统中的频率的一二次调整，调频与调压的关系，以及电力系统频率调整在个类电厂中得作用。 关键词：有功功率频率调整互联系统 目录 1电力系统有功功率与频率调整的意义 (1) 2频率调整的必要性 (1) 2.1频率变化的危害 (1) 2.2电力系统负荷变动规律 (1) 3电力系统的频率特性 (2) 3.1负荷的有功功率－频率静态特性3.2电源的有功功率－频率静态特性 3.2.1同步发电机组的调试系统 (2) (4) (4) 3.2.2调速系统框图 (4) 3.2.3同步发电机组的有功功率-频率静态特性 (4) 4电力系统的频率调整 (6) 4.1频率的一次调整 (6) 4.1.1基本原理 (6) 4.1.2基本关系 (6) 4.1.3多机系统的一次调频 (7) 4.2频率的二次调整 (9) 4.2.1基本原理 (9) 4.2.2基本关系： (10) 4.2.3基本理论： (10) 4.3互联系统的（二次）频率调整 (10) 4.3.1基本关系 (10) 4.3.2注意要点： (10) 4.4调频与调压的关系 (11) 4.4.1频率变化对电压的影响4.4.2电压变化会频率的影响 (11) (11) 4.4.3注意 (11) 5电力系统的有功平衡与备用容量 (12) 5.1有功平衡关系 (12) 5.2备用容量 (12) 6电力系统负荷在各类发电厂的合理分配 (12) 6.1火力发电厂的主要特点6.2水力发电厂的主要特点 (12) (13) 6.3抽水蓄能水电厂的主要特点 (13) 6.4核能发电厂的主要特点 (13) 总结 (14) 致谢 (15) 参考书籍 (16) A 发出功率，发电机减速 C 吸收功率，发电机减速 4?同步发电机的运行特性与它的 A 转子电流 C 转速 B 发出功率，发电机增速 D 吸收功率，发电机增速 值的大小有关。（ B 定子电流 D 空载电动势 5. __________________________________________________ 自动并列装置检测并列条件的电压人们通常成为 _____________________________________________ A 整步电压 B 脉动电压 C 线性电压 D 并列电压 6只能在10万千瓦以下小容量机组中采用的励磁系统是 — 静止励磁机系统 B 直流励磁机系统 交流励磁机系统 D 发电机自并励系统 自动低频减载装置是用来解决 ________ 事故的重要措施之一。（ 少量有功功率缺额 B 少量无功功率缺额 严重有功功率缺额 D 严重无功功率缺额 并列点两侧仅有电压幅值差存在时仍会导致主要为 ） B 无功电流分量，正比 D 无功电流分量，反比 在远距离输电系统中会引起 B 高频振荡 D 低频振荡 10. ______________ 容量为 的同步发电机组都普遍采用交流励磁机系统。 A 50MW 以下 B 10万千瓦以下 C 10万兆瓦以上 D 100MW 以上 11电网中发电机组在调速器的工作情况下是电网的 _____________ A 功率特性 B 一次调频频率特性 C 二次调频频率特性 D 调节特性 12. 调差系数S > 0时为 调差系数，调节特性为 一 A 正，下倾 B 负，下倾 C 正，上翘 D 负，上翘 13. 发电机并列操作中，当相角差较小时，冲击电流主要为 一 A 有功电流分量 B 无功电流分量 C 空载电流分量 D 短路电流分量 14. _______________________________________ 调速器通常分为机械液压调速器和 调速器。（ C 学习-----好资料 1. 发电机组并入电网后，应能迅速进入 对电力系统的扰动。（ A 异步运行，短 C 同步运行，短 2. 最大励磁限制是为 _ C 3. 机 防止发电机定子绕组长时间欠励磁 防止发电机转子绕组长时间欠励磁 当发电机组与电网间进行有功功率交换时， ） 状态，其暂态过程要 ） B 异步运行，长 D 同步运行，长 而采取的安全措施。（ D ） B 防止发电机定子绕组长时间过励磁 D 防止发电机转子绕组长时间过励磁 如果发电机的电压落后电网电压，则发电 ，以减小 7. A C 8. 差成 ___________ ° （ A 有功电流分量，正比 C 有功电流分量，反比 9.由于励磁控制系统具有惯性, A 进相运行 C 欠励状态 的冲击电流，其值与电压 特性。（ B 第12章 电力系统的无功功率平衡及电压调整 上一章我们学习了电力系统正常、稳态运行状况的分析和计算。本章和下一章是上章的继续和发展。因这两章将阐述正常、稳态运行状况的优化和调整，亦即保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题。 衡量电能质量的指标是频率和电压的偏移。频率偏移以Hz 表示，例如±0.2Hz 。电压偏移以百分数表示，例如±0.5%。衡量运行经济性的主要指标是比耗量和线损率。这些技术经济指标的优劣与系统中有功、无功功率的分配以及频率、电压的调整有关。而这两方面正分别是接下来两章中将讨论的主要容。 本章主要阐述电力系统中无功功率平衡和电力系统的电压调整两个问题。包括图12-1所示容。 图12-1 第12章结构图 Q -V ？ 么 什 为 怎样 调整？ 有 谁有关系？ 有什么关系？ 12-1 电力系统的无功功率平衡 电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功功率输出（简称无功出力）应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。为此，先对无功负荷、网络损耗和各种无功电源的特点作一些说明，并得到系统无功和电压特性图。 一无功负荷和无功损耗 大多数用电设备都要消耗无功功率。白炽灯和一些电热设备不消耗无功功率；同步电机可以消耗也可以发出无功功率；而用电设备中的异步电动机消耗的无功功率最大。未经补偿的综合负荷的自然功率因数一般为0.6~0.9，低值对应于异步电动机比例较高的负荷。这些在运行中要消耗无功功率的负荷，即为无功负荷。 无功损耗主要是指电力线路上的无功损耗和变压器的无功损耗。 1 无功负荷 异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占的比重很大。系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定，其等值电路如图12-2所示。其中Xσ为定子和转子漏抗，R为转子电阻，X m为励磁电抗，s为转差率。 电动机从电网中吸收的无功功率为： 常见缩写全拼及翻译（15分） EMS :电力系统监视和控制 :能量管理系统 :馈线自动化测控终端 ：自动发电控制 :负荷频率控制 : 分区控制误差( ) :网络分析软件 :电子式互感器 :广域动态信息监测分析保护控制系统: 短期负荷预测 :配电管理系统 :配电变压器监测终端 :经济调度控制 :调度员模拟培训系统 :电力系统潮流计算 : 电力系统电压和无功频率自动控制:最优潮流 填空题（25） 简答（30） 综合分析（35） 第一章 1、什么是电力系统；电网； 电力系统：组成电力工业的发电及其动力系统、输电、变电、配电、用电设备，也包括 调相调压、限制短路电流、加强稳定等的辅助设施，以及继电保护、计量、调度 通信、远动和自动调控设备等所谓二次系统的种种设备的总和统称为电力系统， 它是按规定的技术和经济要求组成的，并将一次能源转换成电能输送和分配到用 户的一个统一系统。 电网：电力系统中的发电、输电、变电、配电等一次系统及相关继电保护、计量和自动化等二次网络统称为电力网络。 2、 1准则 判定电力系统安全性的一种准则，又称单一故障安全准则。按照这一准则,电力系统的N个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故。当这一准则不能满足时，则要考虑采用增加发电机 或输电线路等措施。 3、电力系统三道防线 第一道防线（第一级安全稳定标准保持稳定运行和电网的正常供电）：由继电保护装置快速切除故障元件，最直接最有效地保证电力系统暂态稳定； 第二道防线（第二级安全稳定标准保持稳定运行，但允许损失部分负荷）：采用稳定控制装置及切机、切负荷等措施，确保在发生大扰动情况下电力系统的稳定性； 第三道防线（第三级安全稳定标准，当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失）：当电力系统遇到多重严重故障而稳定破坏时，依靠失步解列装置将失步的电网解列，并由频率及电压紧急控制装置保持解列后两部分电网功率的平衡，防止事故扩大、防止大面积停电。 4、电力系统的状态及各个状态的判断标准 1、何谓“并列操作”？ 答：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。 2、同步发电机组并列时遵循什么原则？ 答：⑴ 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1~2倍的额定电流；⑵ 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。 3、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？ 答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。 实际条件：① 频率差不应超过额定频率的±0.2％～±0.5％；② 电压差不应超过额定电压的±5％～±10％；③ 在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于10°。 4、什么是准同期并列？什么是自同期并列？ 答：准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。 自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。 5、什么是滑差、滑差频率、滑差周期？它们之间有什么关系？ 答：滑差：并列断路器两侧发电机电压角频率与系统电压角频率之差，用s ω表示；滑差频率：并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用s f 表示； 滑差周期：并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间，用s T 表示。关系：s s f ?=πω2 s s s f T π21== 6、在自动准同期并列过程中，⑴ 滑差角频率为常数，⑵ 滑差角频率等速变化，⑶ 滑差角频率的一阶导数等加速变化，分别代表并列过程中的什么现象？ 答：⑴ 滑差角频率为常数，表示电网和待并机组的频率稳定；⑵ 滑差角频率等速变化，表示待并机组按恒定加速度升速，发电机频率与电网频率逐渐接近；⑶ 滑差角频率的一阶导数等加速变化，说明待并机组的转速尚未稳定，还在升速（或减速）之中。 7、什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？ 答：同步发电机自动准同期并列是频率差、电压差和相角差都在允许的范围内时进行合闸的过程。其特点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。 适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式。但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。 8、同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果？为什么？ 答：发电机准同期并列时，如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡，严重时，冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚 第二节 无功功率与电压调整 一、 电压的作用 电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。 比如：电压低的危害： 在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。这些设备与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩（负荷）不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。当电压再低时，电动机将停转。电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。 电压高的危害： 电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局部产生放电，这是电老化。绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。在超高压网络中还将增加电晕损耗等。 因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。 1.35kV 及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。 2.10kV 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。 3.380V 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。 4.220V 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%～-10%。 事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。 二、 系统中的无功功率的平衡 电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。电力系统对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。 Q GC -Q LD -Q L =Q res Q GC 为系统的无功电源之和；Q LD 为系统无功负荷之和；Q L 为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。一般在110KV 电压等级及以上才计算这部分功率。 三、 无功功率的产生和电压的关系 电力系统负荷中，都属于电感性负荷，这不可避免的要消耗无功功率，现在以几个典型的无功负荷研究无功功率与电压的关系。 1.异步电动机 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占了比较大的比重。根据异步电动机的等值电路，列出它所消耗的无功功率为： σσX I X U Q Q Q m m M 22 +=+= 从以上公式看出， m Q 为励磁功率，根据公式看，它同电压平方成正比，但实际上，当电压较高时，由于饱和影响，励磁电抗m X 还将下降。所需的无功更多。σQ 为漏抗所需的无功损耗，如果负载功率不变，则常数， =-=S S R I P m )1(2当电压降低时，转差将增大，定子电流随之增大，相应地在漏抗中的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电机的无功功率与电压调整
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