电力系统自动化第4章电力系统电压调整ppt课件

第4章 电力系统电压调整和无功功率控制技术,1,本章主要内容,第一节 电力系统电压控制的意义 第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系 第三节 电力系统电压控制的措施 第四节 电力系统电压的综合控制 第五节 电力系统无功功率电源的最优控制,2,第一节 电力系统电压控制的意义,学习目的： 掌握电力系统电压调节的必要性 掌握电力系统无功功率平衡与电压的关系,3,1、有功和无功的不同特点,产生：,有功功率电源是集中在各类发电厂中的发电机；,有功功率电源需要消耗能源;无功功率电源工作时基本不消耗能源；,运行：,由于电网中的线路以及变压器等设备均以感性元件为主，因此系统中无功功率损耗远远大于有功功率损耗。,无功功率电源除发电机外，还有调相机、电容器和静止补偿器等，它们分散安装在各个变电所。,4,电力系统正常稳定运行时，全系统频率相同。频率调整集中在发电厂，调频控制手段只有调整原动机功率一种。,调整：,电压水平在全系统各点不同，并且电压控制可分散进行，调节控制电压手段也多种多样。,5,电压和频率一样，都是电能质量的重要指标！,频率调整: 1、全系统频率相同 2、调发电机 3、消耗能源 4、集中控制 5、调进汽量,电压调整： 1、电压水平各点不同 2、调发电机、调相机、电容器和静止补偿器等 3、不消耗能源 4、电压控制分散进行 5、调节手段多种多样,6,2、电压控制的意义,电力系统的电压和频率一样，都是电能质量的重要指标。,用电设备只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率。,当电压偏离额定值较大时，会对负荷的运行带来不良影响。影响产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。,7,电力系统电压降低时，为了维持恒定功率，发电机的定子电流增大。,A、对发电机和变压器的影响,为了使发电机定子绕组不致过热，不得不减少发电机所发有功功率。,类似的，电力系统电压降低后，也不得不减少变压器所带的有功负荷。,8,电压降低，异步电动机的转差率将增大。因而，电动机各绕组中的电流也将增大，温升将增加，效率将降低，寿命会缩短。,转差增大转速下降输出功率减少影响锅炉、汽轮机的工作最终影响发电厂所发出的功率。,B、对电动机的影响,电压降低电动机启动过程增加，可能在启动过程中因温度过高而烧毁。,电压偏高将加速设备绝缘老化，影响电动机寿命。,9,电炉等电热设备的发热量与电压平方成正比，电压降低将大大降低发热量，使效率降低。,电压降低时，会使电网中的有功功率损耗和无功损耗增加，过低还会危及电力系统运行的稳定性；,C、对电热设备的影响,照明负荷，对电压变化反应灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短；电压过低，亮度和发光效率要大幅度下降。,而电压过高，各种电气设备的绝缘会受到损坏，在超高压输电线路中还将增加电晕损耗。,D、损耗和绝缘,10,10kV及以下电压供电的负荷： 7； 35kV及以上电压供电的负荷： 5； 低压照明负荷： 5 10； 农村电网（正常）： 7.5 10； 农村电网（事故）： 10 15； 在事故状态下，由于电力系统部分设备退出运行，电压损耗比正常大。考虑故障时间较短，电压偏移允许比正常值再多5，但电压的正偏移不应超过10。,我国规定在正常运行情况下各类用户允许电压偏移为：,11,一、电力系统无功功率控制与电力系统电压的关系 （回顾）,维持系统电压正常水平 整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：,第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系,12,电源所发出的无功功率必须满足负荷与损耗的需要,电源供应的无功功率，包括发电机、无功补偿设备供应无功功率，后者又可分为调相机、并联电容器和静止补偿器。,（4-1）,无功损耗包括三部分：变压器、线路电抗、线路电纳无功损耗。,（4-2）,13,要控制电力系统在额定电压运行，就要控制电力系统中无功电源发出的无功功率等于电力系统负荷在额定电压时消耗的无功功率。,结论：维持电力系统电压在允许范围之内变化是靠控制电力系统无功电源的出力实现的。,14,二、 电力系统的无功电源,同步发电机 同步调相机 静电电容器 静止无功补偿装置 静止无功发生器,无功补偿装置,第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系,高压输电线路,15,一、同步发电机,发电机的工作方式： 1、发电机在额定状态下运行时，可作为无功电源。 2、发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主，可作为无功电源发出无功功率。 3、必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，即所谓进相运行，以吸收系统中多余的无功功率。,同步发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。,发电机供给的无功功率不是无限可调的，当发电厂距用户较远时，无功功率所引起的线损较大，在这种情况下，则应在用户中心设置补偿装置。,16,二、调相机,同步调相机相当于空载运行的同步电动机。 1、调相机工作方式： （1）当它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有功功率用来克服机械旋转阻力，维持同步速度空转； （2）当转子励磁电流大于此特定值时，称为过励磁。 在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率起无功电源的作用； （3）当转子励磁电流小于此特定值时，称为欠励磁。 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。,改变同步调相机的励磁，可以平滑的改变它的无功功率的大小和方向，从而平滑的调节所在地区的电压。,17,2、同步调相机的特点,（1）同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂，一次性投资较大。 （2）它的有功功率损耗较大。 在满负荷时约为额定容量的1.5%5%，容量越小，百分值越大。 小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。 故同步调相机宜于大容量集中使用，安装于枢纽变电站中，一般不安装容量小于5Mvar的调相机。 （3）同步调相机的响应速度较慢，难以适应动态无功功率控制的要求。 20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代。,18,提供无功功率和电压支持最廉价的方法,设在负荷区附近，通过提高受端负荷功率因数可以有效地扩大其电压稳定极限,（4-6）,式中 电容器的容抗； 交流电的角频率; C 电容器的电容量。,基本工作原理,优点：,人工投入，自动切除,三、并联电容器,19,容量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，并且可以分相补偿，随时投入、切除部分或全部电容器组，运行灵活。,电容器的有功损耗小（约占额定容量的0.3一0.5），投资也节省。,允许附近的发电机在功率因数为1.0附近运行，增加了系统快速响应的无功储备，对电压稳定有利。,20,其产生的无功功率正比于电压的平方，在系统低电压期间无功输出反而下降，这是一个恶性循环问题。,缺点：,一个大量应用并联电容器补偿无功的系统，电压调节能力反而变差；,21,四、静止无功补偿器,静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)，简称静止补偿器。由电力电容器与电抗器并联组成。 1、工作原理： 电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就成为能够平滑地改变输出(或吸收)无功功率的静止补偿器。 2、类型： 静止补偿器有很多类型，其部件主要有饱和电抗器、固定电容器，晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器。,22,（1）由饱和电抗器和固定电容器并联组成的静止补偿器,饱和电抗器L的特性是当电压大于某一定值时，随着电压的升高，铁心急剧饱和，相当于空心电抗器。 正常运行时，补偿器工作在A点； 当电压低于额定电压时，电抗器L铁心不饱和，电抗器与串联电容器组合回路的总感抗大，故基本上不消耗无功功率，并联电容器C发出的无功功率使母线电压升高。 当电压高于额定电压时，由于此时的电抗器因饱和感抗小，所吸收的无功功率增加，从而使母线电压降低。,在补偿范围内，电压的稍许变化将引起电流大幅度变化。 采用自饱和电抗器和固定电容器并联组成的静止补偿器，几乎可以完全消除电压波动，可维持母线电压在额定值附近。,23,（2）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,电抗器L与反向并联连接的晶闸管串联，依靠控制晶闸管的触发角来改变电抗器的电流大小，即可平滑地调整电抗器吸收的无功功率的大小。 当触发角由90变到180时，可使电抗器的无功功率由额定值变到零。,24,（3）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偿器(TCR+TSC),图中采用一组固定电容器和三组晶闸管投切电容器与电抗器并联。 每组晶闸管投切电容器回路串有小电感，其作用是降低晶闸管开通时可能产生的电流冲击。 晶闸管投切电容器作为无功功率电源，虽然不能平滑调节输出的功率，但晶闸管对控制信号的响应迅速，通断次数不受限制，运行性能优于机械开关投切电容器。,25,总结：,（1）以上三种静止补偿器的共同点是其中的电容器支路作为无功功率的电源。 电容器C与电感Ls串联构成谐振回路，起到高次谐波滤波器的作用，滤去补偿器中各电磁元件产生的5、7、等奇次谐波电流，防止高次谐波分量注入系统，这类支路是不可控的。 （2）它们的不同点在电抗器支路，其中后两种静止补偿器都是可控电抗器。 静止补偿器向系统供应感性无功功率的容量取决于它的电容器支路，从系统吸取感性无功功率的容量则取决于它的电抗器支路。,26,3、静止补偿器的特点,（1）能快速平滑地调节无功功率，以满足无功功率的要求。 这样就克服了静电电容器作为无功补偿装置只能作为无功电源而不能作为无功负荷、调节不连续的缺点。 （2）与同步调相机相比较，静止补偿器运行维护简单、功率损耗较小，响应时间较短，能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应性。 20世纪70年代以来，在电力系统中应用越来越广泛。,27,五、静止无功发生器,使用大功率可关断晶闸管(GTO)器件代替普通的晶闸管构成的无功补偿器已开始进入实用阶段。 这种装置称为静止补偿器(Static Compensator，STATCOM)，或称为静止无功发生器(SVG)。,它的主体部分是一个电压源型逆变器。 适当控制晶闸管的通断，可以把电容上的直流电压转换成与电力系统电压同步的三相交流电压，逆变器的交流侧通过电抗器或变压器并联接入系统。 适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变静止无功发生器的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。,28,静止无功发生器的特点：,(1) STATCOM输出的无功电流与电压无关； 当电压降低时，SVC输出的无功电流(补偿容量)减小，而STATCOM仍然可以产生较大的电容性电流。 (2) STATCOM有较大的过负荷能力； GTO的开断容量可以达120%180%稳态额定容量。 (3) 可控性能好，其电压幅值和相位可快速调节。 它的端电压对外部系统的运行条件和结构变化不敏感。因此，可得到较好的静态稳定性能和故障下的暂态稳定性能。由于STATCOM中电容器容量较小，在电网内普遍使用也不会产生低频谐振。 (4) STATCOM的谐波含量可以比同容量SVC的低。 因为STATCOM可由多逆变桥串并联连接，并通过曲折绕组变压器进行叠加后，可得到较理想的正弦电压和电流波形。,29,高压输电线路，特别是分裂导线，其充电功率相当可观，是电力系统所固有的无功功率电源。,高压输电线即产生无功，又消耗无功,产生无功：,消耗无功：,变化不大,随潮流而变,六、高压输电线路,30,本节小结,电力系统的无功电源： 发电机 同步调相机 静电电容器 静止无功补偿装置 静止无功发生器 高压输电线路,31,第三节 电力系统电压控制的措施,学习目的： 掌握电力系统常用的调压方法有哪几种？ 几种调压方法各有何特点？,32,经济性 无功潮流引起的有功损耗应最小； 安全稳定性 电网内各点电压都应在允许范围内； 电网应具有足够的无功功率余量；,一、电压控制总原则,基于分层和分区基本平衡的原则进行控制 无功无法远距离大规模传输,33,二、 电力系统电压控制的措施,34,控制负荷点电压可采取以下控制方式 控制发电机励磁电流； 控制变压器变比； 改变输送功率分布P+jQ（主要是Q） 改变网络参数R+jX（主要是X）,35,一、发电机调压,优点： 在各种调压手段中，改变发电机励磁电流进行电压调整，不需增加额外的设备，是一种最经济合理、最直接的调压手段，在考虑调压时应优先考虑。 1、在有发电机电压母线的中小容量发电厂中： 发电机不经升压直接以直配线向地方用户供电时，如果供电线路较短，线路上电压损耗不大，则可采取改变发电机端电压的方式来满足负荷点的电压质量要求。,36,2、当发电机经多次升降压向负荷供电时：,在最大负荷时，由电源到负荷点之间电压损耗达到35%， 在最小负荷时，电压损耗为18%，其变化幅度达到17%。 而对发电机而言，其调压的困难不仅在于电压损耗值过大，而且更主要在于不同运行方式下的电压损耗之差太大。 在这种情况下，其调压主要是为了满足近区负荷电压质量的要求，而对于解决多级变压供电系统的调压问题，但还需要采取其他调压方法.,结论：在大型电力系统中，依靠发电机调压只作为辅助性调压措施。,37,原理： 控制发电机励磁电流，可以改变发电机的端电压； 限制因素： 发热； 绝缘； 发电机在端电压偏离额定值不超过5范围运行； 对于由发电机直接供电的小系统，供电线路不长，可采用发电机直接控制电压方式。,1、发电机调压,38,特点： 不需要增加额外设备，是最经济的控制电压措施，可以优先考虑。,输电线路较长、多电压等级的网络，并且有地方负荷的情况下，仅仅依靠发电机控制调压不能满足要求。,在由多台发电机供电系统中，改变并联发电机母线电压会引起无功功率重新分配； 在大型电力系统中仅仅作为一种辅助性的控制措施。,39,二、改变变压器分接头调压,1、普通变压器 普通双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组上有若干分接头供调压选择使用。 一般情况下，容量为6300kVA及以下的变压器有三个分接头，各分接头电压分别为1.05UN、UN、0.95UN，调压范围为5%UN. 容量为8000kVA及以上的变压器有五个分接头，各分接头电压分别为1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为22.5%UN。 普通变压器的分接头调整只能停电后进行，又称为无激磁调压变压器，一般在一年中根据季节性负荷的变化进行调整，不能随时进行调整，不能满足日负荷变化时对电压的质量要求。,40,普通变压器调压的缺点：,如果电压的变化幅度超过了分接头的可能调整范围(5%)，或者调压要求的变化趋势与实际的相反(如逆调压时)，则依靠选普通变压器的分接头的方法将无法满足调压要求。 这时可以采用有载调压变压器或其它调压措施。,41,2、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， 优点： 采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷和最小负荷时分接头电压来分别选择各自合适的分接头。 如果系统中不缺乏无功功率，凡采用普通变压器不能满足调压要求的场合，如长线路、负荷变动大、系统联络线的两端等，采用有载调压变压器，都可以满足调压要求。,42,变压器调压特点：,以全系统无功功率电源充足为基本条件；,本质上是改变无功功率分布；,当无功电源不足时，仅依靠改变变压器变比不能达到理想调压效果。,43,原则：在不同的负荷情况下，满足调压要求； 目标：确定高压侧分接抽头。,变压器分接抽头的选择,44,不同负荷时电压发生变化，但分接抽头固定。,根据U1tav 选择一个与它最接近的分接抽头，再校验最大负荷和最小负荷时低压母线实际电压是否符合要求。,然后取它们的平均值，即,45,例 降压变压器参数、负荷、分接抽头已标明；高压侧最大负荷时电压为110kV，最小负荷时电压为113kV，相应负荷低压母线允许电压上下限为66.6kV，试选择变压器分接抽头。,解：首先计算最大、最小负荷时变压器电压损耗：,46,假定变压器在最大负荷和最小负荷运行时低压侧的电压分别为,和,，则,取算术平均值，有,选择最接近的分接抽头,47,然后按所选分接抽头校验是否满足低压负荷母线的实际电压。,所选抽头符合调压要求，即为107.25kV抽头。,48,三绕组变压器分接抽头的选择:,再按中压侧电压要求选择中压侧分接抽头。,先按高压、低压侧电压要求确定高压侧分接抽头；,49,三、改变系统无功功率分布调压,当系统中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，这就需要装设各种无功补偿设备进行调压。 1、无功补偿的方式： 并联补偿、串联补偿 （1）并联补偿的特点： 既能减小线路电压损耗，改善用户的电压质量，也能减小网络的有功功率损耗和电能损耗。 （2）并联补偿的方式,50,A、并联电容器 电力电容器只能发出感性无功功率，提高大负荷时负荷点的电压，而小负荷时，不能吸收无功功率来降低负荷点的电压。 为了充分利用补偿容量，在最大负荷运行方式时应全部投入，在最小负荷运行方式时应全部退出。 B、同步调相机 如果在最大负荷时以额定容量过励磁运行，在最小负荷时按额定容量的50%65%欠励磁运行，其容量会得到充分利用。,51,问题：已知负荷P+jQ，节点2归算到高压侧的电压V2 及要求补偿后归算到高压侧的电压为V2C。计算补偿容量QC=?,得到,补偿升高的电压，应近似等于注入QC产生的电压降落纵分量,补偿后电压升高值为（V2 CV2 ）,即,52,实用计算：,已知补偿前的归算值V2 ，补偿后的实际值为V2 C。,设变比为k，则V2 C = k V2C,53,1补偿设备为电容器时,选与Vt最接近的分接头V1t，则变比为,即,设V2min 和 V2min 为最小负荷时低压母线的归算电压和要求保持的实际电压。,有,54,2补偿设备为同步调相机时,两式相除得到,根据变比，可求出QC,55,56,57,58,59,四、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，改变电力网参数R、X的值，可以达到调压的目的。 其中最常用的方法是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电压。 特点：串联电容补偿多用于负荷经常波动、功率因数较低的35kV或10kV电压的配电网中。,60,4、利用串联电容器控制电压,改变感抗改变电压损耗改变末端电压,图4-11 串联电容器控制调压,61,为串联电容补偿引起的末端电压变化量。,（4-34）,62,调压效果随无功负荷Q变化而改变。,串联电容器调压特点：,无功负荷大时，末端电压下降严重，其作用也大； 无功负荷小时，末端电压下降轻微，其作用也小。,串联电容器调压方式与调压要求恰好一致，这是串联电容器补偿调压的一个显著优点。,63,补偿度:补偿的容抗值和被补偿输电线路原有感抗值之比,（4-37）,在输配电线路中，其补偿度接近于1或者大于1，一般在14之间。,对于超高压输电线，串联电容补偿主要用于提高输电线路的输电容量和提高电力系统运行的稳定性。,64,例 某35kV输电线路如下所示，首端电压为35kV。要使线路末端电压不低于33kV，试确定串联补偿电容的容量。设电容器额定电压为0.6kV，容量为20kVar的单相油浸纸质电容器 。,解：补偿前，末端电压：,如使补偿后为33kV，电压升高为：,65,则应补偿电抗为：,线路通过最大电流为：,电容器参数额定电流：,容抗：,66,需要并联电容组数：,每组需串联电容个数：,总补偿容量：,实际补偿容抗：,补偿度为：,补偿后输电线路末端电压：,67,五、电力系统电压控制措施的比较,在各种电压控制措施中，首先应该考虑发电机调压，用这种措施不需要增加附加设备，从而不需要附加任何投资，对无功功率电源供应较为充裕的系统，采用变压器有载调压，既灵活又方便。尤其是电力系统中个别负荷的变化规律相差悬殊时，不采取有载调压变压器调压几乎无法满足负荷对电压质量的要求。对无功功率电源不足的电力系统，首先应该解决的问题是增加无功功率电源，因此以采用并联电容器、调相机或静止补偿器为宜。同时，并联电容器或调相机还可以降低电力网中功率传输产生的有功功率损耗。,68,本节小结,电力系统通常采用的调压方法： (1) 调节发电机的励磁电流，从而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； (3) 改变系统中无功功率电源的出力； (4) 改变网络参数。,69,第4节 电力系统电压的综合控制,70,4.4 电力系统电压的综合控制,71,发电机G1和G2具有自动励磁调节装置，可以使母线电压U1、U2发生改变；T为有载调压变压器，变比K可以调节；q代表无功补偿设备，它可以是静电电容器、同步调相机和静止无功补偿器。现分析G1和G2控制的电压U1和U2、变压器变比K、补偿容量q这些控制措施对节点3母线电压U3的影响。由于电压与无功功率分布密切相关，所以改变电压的同时也会对无功功率Q产生影响。将节点3电压U3、无功功率Q定义为状态变量，发电机母线电压U1、U2以及变压器变比K和无功补偿量q定义为控制变量。,电力系统电压的综合控制原理,72,根据图4-13，有 由此可以解得 由此可以分析各种电压控制措施对节点电压和无功功率Q的影响以及各种控制措施配合的效果。,电力系统电压的综合控制原理,73,通过公式（4-39）、（4-40）可以获得如下结论： 改变变压器变比K和改变发电机G1的母线电压对节点3电压控制效果相同，并且可以使无功功率Q增加，而且参数比值X1/X2越小，电压控制效果越显著。 改变发电机G2的母线电压U2对节点3的母线电压U3的影响与参数比值X2/X1有关，比值越小，影响越显著。,电力系统电压的综合控制原理,74,当X2越大，即G2离节点3的距离相对较远时，改变发电机G1的母线电压U1对节点3的电压影响较大，会使无功功率Q增加。反之，当X1越大，即G1离节点3的距离相对远一些时，改变发电机G2的电压U2对节点3的电压影响较大，会使无功功率Q减少。 控制节点3的无功补偿容量q的效果与等效电抗X1X2/(X1+X2)有关；等效电抗越大，控制电压U3效果越好。 节点3的无功补偿输出容量q按与输电线路电抗成反比的关系向两侧流动，其结果使无功功率Q减少。,电力系统电压的综合控制原理,75,总之，控制靠近所需要控制的中枢点母线电压的调压，可以获得较好的控制效果。因此，一般控制调压设备实行分散布置、进行分散调节，在此基础上由电力系统实行集中控制。,电力系统电压的综合控制原理,76,第五节 电力系统无功功率 电源的最优控制,77,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,无功功率电源的最优控制目的在于控制各无功电 源之间的分配，使有功功率网络损耗达到最小。 电力网中的有功功率网损可以表示为所有节点注入功率的函数 则无功功率电源最优控制的数学表达式为，在满足 的条件下，P达到最小，式中Q是电力网中的无功功率损耗，QDi是电力网中的无功负荷。,78,应用拉格朗日乘数法，构造拉格朗日函数： 将L分别对QGi和取偏导数并令其等于零，有,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,79,于是可以得到无功功率电源最优控制的条件为 式中，P/QGi是网络中有功功率损耗对于第i个无功功率电源的微增率；Q/QGi是无功功率网损对于第i个无功功率电源的微增率。 上式的意义是：使有功功率网损最小的条件是各节点无功功率网损微增率相等。,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,80,在无功电源配备充足、布局合理的条件下，无功功率电源最优控制方法如下： 根据有功负荷经济分配的结果进行功率分布的计算； 利用以上结果，可以求出各个无功电源点的值。 经过又一次的功率分布计算，可以算出总的网络有功损耗，网络损耗的变化实际上都反映在平衡发电机的功率变化上。因此，如果控制无功功率电源的分配，还能够使平衡机的输出功率继续减少，那么这种控制就应该继续下去，直到平衡机输出功率不能再减少为止。,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,81,在电力系统中某节点i设置无功功率补偿设备的前提 条件是：一旦设置补偿设备，所节约的网络有功损耗费 用应该大于为设置补偿设备而投资的费用。数学表达式 可以表示为 式中， 表示由于设置了补偿设备 而节约的 网络有功功率损耗的费用。 表示为了设置补偿 设备 而需要投资的费用,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,82,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,所以，确定节点i的最优补偿容量的条件是 具有最大值 设置补偿设备而节约的费用Fe就是因设置补偿设备每年可减少的有功功率损耗费用，其值为 式中，为以元/乏小时表示的单位电能损耗价格；P0、 P分别为以千乏表示的设置补偿设备前后电力网最大负荷下的有功功率损耗；max为电力网最大负荷损耗小时数。,83,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,为设置补偿设备QCi而需要投资的费用包括两部分：一 部分为补偿设备的折旧维修费，另一部分为补偿设备投 资的回收费，其值都与补偿设备的投资成正比，即 式中， 、分别为折旧维修率和投资回收率，KC为以 元/千乏表示的单位容量补偿设备投资。,84,将上三式，可以得到 对上式QCi求偏导并令等于零，可以解出 上式表明，对各补偿点配置补偿容量时，应该使每一个 补偿点在装设最后一个单位的补偿容量时网络损耗的减少都等于(+)KC/max，按这一原则配置，将会取得最大的经济效益。,4.5 电力系统无功功率电源的最优控制,85,思考题,1、从发电机、电力系统、负荷三个方面说明电压控制的意义。 2、利用负荷的无功-电压的特性和电源的无功-电压的特性，分析说明电力系统无功功率平衡与电压的关系？ 3、电力系统无功功率电源有哪些？怎样提供无功功率？ 4、电力系统电压控制有那些措施？ 5、控制变压器变比调压是怎样实现的？有什么应用条件？ 6、利用无功功率补偿设备调压与利用串联电容器控制电压是怎样实现的？有什么区别？,86,