电力系统分析第二版ppt课件第五章.ppt

第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制,电能质量：电压、频率、可靠性。电压和频率变化的原因是电源和负载的功率不平衡。正常稳态运行情况下的调整和控制 主要内容：有功功率和频率的调整、无功功率和电压的调整、运行方式的优化以及潮流的灵活控制。,第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制,(1)负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力，使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使它尽量不变。,(2)负荷无功功率的变化要求对发电机和其他无功补偿设备的运行进行调整，并保证合格的电压供电质量。,(3)分配和调整发电机功率时，需考虑它们和线路、变压器等设备的容量限制和其他条件，保证设备和系统的安全性。,(4)电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关，对系统运行方式进行决策和调整时，还必须考虑经济性。,从以下几个方面理解调整和控制：,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,稳态运行时，全系统各点频率都相等，所有发电机同步运行。,一、负荷的有功功率及其频率特性,1.日负荷曲线,负荷曲线：负荷随时间变化的曲线。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,2.负荷的频率特性,负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的静态频率特性，简称为负荷的频率特性。,负荷按其有功功率与频率的关系分类：,(1)与频率无关的负荷,(2)与频率成正比的负荷,(3)与频率的二次方成正比的负荷,(4)与频率的三次方成正比的负荷,(5)与频率的高次方成正比的负荷,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,KL：负荷的频率调节效应系数，MW/Hz,标么值形式：,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,二、频率调整的必要性和有功功率平衡,1.频率调整的必要性,(1)电动机转速与频率近似成正比，频率变化会引起电动机转速的变化，影响产品质量。,(3)频率下降将使汽轮发电机的汽轮叶片振动增大，影响其寿命，甚至产生裂纹或断裂；,(4)频率降低时，火力发电厂由电动机驱动的动力设备由于转速下降而使它们的出力减小，引起锅炉和汽轮机出力降低，从而使得频率继续下降而产生恶性循环，可能出现频率崩溃；,(5)核电厂的反应堆的冷却介质泵对频率的要求比较严格，当频率降低到一定程度时，将自动跳开，使反应堆停止运行。,为防止频率崩溃，系统中设置自动低频减负荷装置，当频率降低到一定程度时，按频率的高低自动分级切除部分负荷。,频率变化的影响及危害：,(2)对电子设备来说，系统频率的不稳定影响其正常工作。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,2.有功功率平衡和备用容量,为保证电力系统的频率质量，应满足额定频率下系统有功功率平衡的要求。,系统中还必须安排适当的备用容量。备用容量的种类：,(1)负荷备用。为了适应系统中短时的负荷波动，以及因负荷预测不准或计划外负荷增加而设置的备用容量。一般取负荷的2%5%。,(2)事故备用。为防止发电机组发生事故设置的备用容量，一般取系统最大负荷的5%10%。,(3)检修备用。为系统中的发电设备能进行定期检修而设置的备用容量。,(4)国民经济备用。适应负荷的超计划增长而设置的备用容量。,发电机可用出力的总和并不一定就是它们的有功容量总和，这是因为在运行过程中，既不是所有发电机组都不间断地投入运行，也不是所有投入运行的发电机组都能按其额定容量发电。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,负荷备用必须以热备用的方式存在于系统之中。,热备用是指所有投入运行的发电机组可能发出的最大功率之和与全系统发电负荷之差，也称运转备用或旋转备用。,冷备用指系统中停止运行状态，可随时待命起动的发电机组最大出力的总和。,冷备用可作为检修备用和国民经济备用。,发电机可用有功出力,全系统总的最大负荷,全系统最大有功功率损耗和厂用电,全系统总有功功率备用容量,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,1.发电机组的自动调速系统,调速系统种类：,三、发电机组的调速系统和频率的一次调整,通过原动机调速器的作用完成发电机组出力和频率的调整，称为频率的一次调整。,(1)机械液压式：采用离心飞摆将转速信号变换为位移信号。,测出同步发电机转速，与额定值的偏差，调整原动机调速器，调发电机转速，调其出力及频率。,误差信号1个转速信号。,液压系统可靠性高。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,功率-频率电气液压调速系统：,(2)电气液压式：将转速信号变换为电信号，再通过电气-液压转换器转换为液压变化信号。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,2.发电机组有功功率静态频率特性,有功功率静态频率特性：在自动调速系统作用下，发电机组输出的有功功率与频率之间的稳态关系。,f,PG,Pset,fN,0,调速系统常用调差系数百分数%来反映静态特性。,单位调节功率,每台机组的调差系数可单独整定。离心飞摆式调速系统，整定值通过调频器设定；功频电液调速系统可直接整定KG。,令,则,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,解,例5-2 设某一电力系统中所含机组台数、单机容量及其调速系统的调差系数发表如下表。计算系统全部发电机的单位调节功率及其标么值。,4225MW机组,KG*=100/2.5=40,KG=40(4225)/50=720(MW/Hz),10200MW机组,KG*=100/4.0=25,KG=25(10200)/50=1000(MW/Hz),7300MW机组,KG*=100/5.0=20,KG=20(7300)/50=840(MW/Hz),5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,3.系统频率的一次调整,定性分析,f,PG,PG0=PL0,fN,0,PL0,o,o,f,PG=PL,PL,PG,暂态过程调节过程,机组惯性，n不能突变,不变,机组动能转换为电功率,调速系统工作,直到达到新的平衡,负荷增加,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,3.系统频率的一次调整,f,PG,PG0=PL0,fN,0,PL0,o,o,f,PG=PL,PL,PG,定量分析,系统的功率频率特性系数或单位调节功率,kr=PGN/PLN，系统的热备用系数,(5-12),(5-10),(5-8),5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,四、频率的二次、三次调整和自动发电控制,1.自动发电控制的一般要求,(1)控制系统频率的同时，应控制省与省之间、地区与地区之间通过联络线交换的功率。这种控制称为频率和联络线功率控制，也称为负荷频率控制。,(2)为了达到经济的目的而进行调整和控制称为经济调度控制，简称为经济调度。,负荷频率控制称为频率的二次调整或二次调频；,经济调度控制称为频率的三次调整或三次调频；,二次调频和三次调频通称为自动发电控制。,2.区域误差控制,将频率误差和联络线的净交换功率误差进行综合，形成区域控制误差。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,i为区域i的功率偏差系数；Ki为区域i的频率偏差系数。,在负荷频率控制中，各区域根据本身的区域控制误差ACEi对该区域内的发电机进行控制，使得在达到稳态时，区域控制误差ACEi为零。,(1)恒定频率控制,取i=0，Ki=1,(2)恒定净交换功率控制,取i=1，Ki=0,(3)联络线功率和频率偏差控制,取i=1,若Ki为区域i本身的单位调节功率KSi，-Kif为区域i,内与f相对应的负荷增量。,-PTi为其它区域向区域i输送的净功率增量。,-PTi-Kif为区域i中总的负荷增量PLi。,5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制,当Ki取为KSi时，根据ACEi的大小，可分为三种情况：,-ACEi=0，即-PTi Kif=0，则说明通过联络线的净功率PTi可能改变，而本区域的负荷并未发生变化；,-ACEi0，说明区域i的负荷有所增加。反之，区域i的负荷有所减少。,3.自动发电控制的实现,各机组功率给定值决定于区域控制误差的大小和负荷变化在机组间的分配原则。,按照参与自动发电控制 的各机组的备用容量大,小或功率调整速率进行分配，主要针对区域误差。,按照经济原则分配，针对负荷的变化和预测误差作经济功率分配调整。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,(2)调整频率的手段只是各个发电厂的发电机组，而调整电压的手段除各个发电机外，还有大量的无功功率补偿设备和带负荷调整分接头变压器，它们分散在整个电力系统中。在无功功率和电压的控制中，必须对它们和发电机的控制进行协调，才能取得最佳效果，使全系统的功率损耗最小。,无功功率和电压的控制与有功功率和频率的控制之间有很大区别：,(1)稳态时，全系统的频率相同，但各节点的电压则不同，且电压的容许变化范围也可能不同。,电压是电力系统电能质量的另一个重要指标。线路和变压器中的电压损耗与通过他们的功率有关，而在高压系统中又主要决定于通过的无功功率。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,一、无功负荷及负荷的静态电压特性,1.负荷的无功功率及网络中的无功功率损耗,(1)全系统负荷所吸收的无功功率在一天的变化情况与有功功率日负荷曲线相似，并具有一定的周期性变化。,*注：无功负荷的最大值经常出现在上午的高峰负荷期间。有功负荷的最大值经常出现在夜晚的高峰负荷期间。,(2)变压器和线路也将产生无功功率损耗。,(3)整个系统的无功功率损耗比有功功率损耗大很多。,各种用电设备中，除了白炽灯和电热器等电阻性负荷只取用有功功率外，其他都需要从电网吸收感性无功功率才能运行。,*变压器中无功损耗包括两部分：励磁无功损耗、漏抗中无功损耗。*线路中无功损耗包括两部分：电流流过电抗后的无功损耗、分布电容发出的无功。,*整个电力系统，从发电机到用户往往要经过多级变压器进行多次升压和降压，而每经过一个变压器都要产生无功功率损耗。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,2.负荷的静态电压特性,在某一固定负荷组成情况下，负荷的总有功功率和无功功率与电压之间的稳态关系称为负荷的静态电压特性。,变电所母线或线路所供给的总负荷，除了受电器外，还包括各级有关电网中线路和变压器的功率损耗，以及补偿设备的功率，把这种总负荷称为综合负荷。,ap、bp、cp和aq、bq、cq为特性系数,恒定阻抗部分,恒定电流部分,恒定功率部分,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,二、同步发电机和无功补偿设备的功率特性,无功补偿设备类型:同步调相机(同步补偿器)、并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿器和静止无功发生器。,1.同步发电机和同步调相机,同步发电机既可发出无功功率，也可吸收无功功率。,发电机发出的最大无功功率取决于额定容量和额定功率因数：,额定电压下，定子绕组电流不过载的条件：,同步发电机也可以超前功率因数运行，即进相运行。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,QG,PG,o,QN,PN,a,b,c,d,f,h,g,o,同步发电机也可以超前功率因数运行，即进相运行。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,同步调相机可作为无功电源运行，也可作为负载运行。,优点：调节灵活，可用于控制系统电压，也可用于提高系统的稳定性。,缺点：设备投资和维护费用高。,同步电动机也可发出无功功率。,2.并联电容器,优点：费用低，能量损耗小，可进行就地补偿。,缺点：电压降低时无功显著减小，不能连续调节。,3.并联电抗器,并联电抗器主要用来补偿线路的充电功率。,4.静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC),SVC可对无功功率进行连续和快速的调节。,组成：晶闸管调节电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC),5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,边界条件：,对电流进行傅立叶分解，可得其基波分量为：,静止无功补偿器将有谐波电流。,晶闸管投切电容器中的晶闸管只控制电路的全通或全断。,将TCR与TSC的容量进行配合，可得到同步调相机的效果。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,三、电压调节的必要性和电压质量要求,1.电压偏移造成的影响和容许的电压偏移,电压低于额定电压的影响,对感应式电动机的影响,对火力发电厂的影响,对电弧炉、白炽灯和电子设备的影响,电压高于额定电压的主要危害是使电气设备的绝缘降低，影响其使用寿命。,发电厂和变电所的330kV和500kV母线：110%；,220kV母线：0%10%；110kV和35kV母线：-3%7%。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,2.无功功率平衡,单个发电机向综合负荷供电,设综合负荷额定电压下的无功功率为QLN。,发电机的无功功率容量为QGN。,若QGN QLN，则可调节发电机,的励磁电流，改变发电机的端,电压，使电压偏移在允许的范围内。,若QGN QLN，且让发电机供给综合负荷所需要的无功功率，则,励磁绕组的励磁电动势将超出其额定值，使励磁绕组过载。,综合负荷未经无功补偿前的功率因数为0.60.9，即无功功率约为其有功功率的0.51.3倍。,发电机的额定功率因数为0.850.9，即发电机额定无功功率约为其有功功率的0.50.6倍。,实际电力系统中，需要安装大量的无功补偿设备。,无功补偿设备的应用一般在做规划时确定。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,四、电压调整和控制方法,1.中枢点的电压管理,什么是电压中枢点,电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线。,区域性发电厂和枢纽变电所的高压母线枢纽变电所二次母线有大量地方负荷的发电厂母线城市直降变电所二次母线,调压的基本思想,很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。于是，电力系统电压调整问题也就转变为保证各中枢点的电压偏移不超出给定范围的问题。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,中枢点的调压方式 逆调压、顺调压和恒调压三类。1)逆调压：最大负荷时升高中枢点电压，最小负荷时降低中枢点电压。,具体要求：最大负荷方式运行时，中枢点电压高于线路额定电压5；在最小负荷方式运行时，中枢点的电压等于线路额定电压。,适用范围：中枢点到各负荷点线路长、负荷变化较大且变化规律大致相同。,2)顺调压：大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5的。,适用范围：多用于供电距离较近，负荷变动不大的电压中枢点。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,恒调压：即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高25。,适用范围：常用于向负荷波动小的用户供电的电压中枢点。,2.电压调整的基本方法 电力系统实际运行中，要使所有用户的电压质量都符合要求，还必须采用各种调压手段。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压UG；（2）改变变压器的变比k1、k2；（3）改变网络无功功率Q的分布；（4）改变网络参数R+jX（主要是X）,电压调整的措施：,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,(1)改变发电机端电压调压 负荷增大时，会造成用户端电压降低，此时增加发电机励磁电流以提高发电机电压；负荷降低时，减小发电机励磁电流，以降低发电机电压逆调压 主要适用于发电厂不经升压直接供电的小型电力系统，供电线路不长，线路上电压损耗不大，基本可以满足负荷点要求的电压质量。,对线路较长，供电范围较大，由发电机经多级变压的电力系统，从发电厂到最远处的负荷之间的电压损耗和变化幅度都很大。这时，单靠发电机调压是不能解决问题，必须配合其它调压方式。,对有若干发电厂并列运行的大型电力系统，发电机调压只作为一种辅助的调压措施，这是因为,1）提高发电机的电压时，该发电机会增发无功，这就要求进行电压调整的电厂有充足的无功容量储备；,2）在并联运行的发电厂中，调整个别电厂的母线电压，会引起系统中无功功率的重新分配，还可能同无功功率的经济分配发生矛盾。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,(2)改变变压器变比调压,降压变压器分接头的选择,为了达到调压的目的，双绕组变压器在高压侧、三绕组变压器在高压侧和中压侧都装有分接头开关。,容量在6300kVA及以下的双绕组变压器高压侧一般有3个分接头，即1.05UN、UN、0.95UN，调压范围为5%。,容量在8000kVA及以上的双绕组变压器高压侧一般有5个分接头，即1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为22.5%。,改变变压器变比调压，实质上就是如何根据低压侧的调压要求合理选择变压器的分接头电压U1t,降压变压器,高压侧运行电压,归算到高压侧后的电压损耗,变压器低压侧按调压要求的实际运行电压U2为,高压侧分接头电压,低压绕组额定电压,得高压侧分接头电压为,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,当变压器通过不同的负荷时，分接头电压有不同的计算值然后求取它们的算术平均值，即 选择一个与它最接近的标准分接头电压作为公用分接头，然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线的实际电压是否符合要求,最大负荷方式下变压器低压母线要求的运行电压,最小负荷方式下变压器低压母线要求的运行电压,要求在变压器的低压母线采用顺调压方式，选择变压器分接头电压。,【例】,解：1）变压器阻抗中的功率损耗,2）变压器环节首端功率,3）最大最小负荷下变压器阻抗的电压损耗,4）计算变压器分接头电压,选最接近Ultav的标准分接头为112.75KV。,5）校验,由计算结果可见，所选分接头电压满足调压要求。,(3)并联无功补偿装置调压,在U1、U2、k给定的情况下，求得,实际中，变压器变比k和电容器容量QC要合理配合。,此时k为,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,五、电压调整和控制方法,1.电压调整中的一些现象和规律,取基准功率为100MVA，基准电压为各级网络的额定电压。,变电所10kV母线的容许电压偏差为7%；应在9.310.7kV。,发电厂和变电所220kV母线电压不超过110%，即不超过242kV。,情况1：发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行，电压保持10.5kV，升、降压变压器高压绕组在主接头运行，即变比分别为10.5/242和220/11。,最大负荷时发电厂220kV母线电压容许偏差为0%10%，即在220242kV范围内。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,情况2：发电厂升压变压器分接头置于2档，其它于情况1相同。,高压绕组固定分接头接2档，变压器变比为10.5/(1+20.025)242，高压侧空载电压升高5%，且希望网络中各节点电压都升高5%。,8%,12%,15%,6%,6%,7%,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,情况3：发电厂升压变压器采用带负荷调压变压器。,带负荷调压变压器每档的电压为额定电压的1.25%。设在最大负荷时，置于+5档，最小负荷时置于-6档。,情况4：改变发电机电压进行调压。,改变发电机电压进行调压。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,情况5：变电所10kV母线上安装并联电容器。,降压变压器采用固定分接头置于2档，变比为(1+20.025)220/11，并联电容器容量为34Mvar。,应用静止无功补偿器或同步调相机也可进行调压。,电压调整的现象和规律：,(1)线路和变压器的电压损耗与通过的无功功率有关，在最大负荷期间网络中各节点的电压偏低而在最小负荷时偏高。,(2)改变固定分接头变压器的分接头位置，只能使最大负荷和最小负荷时的电压都升高(降低),对它们之间的差值影响很小。,(3)采用带负荷调压变压器可有效调整一个地区或一个母线电压。,5-2 电力系统无功功率和电压的调整和控制,(4)改变发电机的运行电压是进行电压调整的有效措施。,(5)在变电所10kV母线上安装并联电容器，不但可有效地进行电压调整，而且可降低损耗。变压器分接头位置应与之配合。,2.输电系统和配电系统在电压调整中的相互配合,配电系统380V和220V用户的容许电压偏移为7%和-10%5%。,将每个配电网络中分散用户对容许电压的偏移的要求，集中反映为对变电所10kV母线的电压要求。,在输电系统中采取调压措施来满足各个变电所10kV母线的电压要求。,分散用户对变电所10kV母线的电压要求的确定方法：,针对配电系统的最大和最小负荷分别进行潮流计算；,根据正在运行的配电网络的经验来决定。,配电线路最大负荷时的电压损耗的限定：,110kV10kV线路 5 380V线路 5%,220V线路 7,逆调压：最大负荷时的电压比最小负荷时的电压高的调压。,5-3 电力系统运行方式的优化,全系统运行最为经济是优化问题的一个目标。,设备不发生过载和电压满足要求是优化问题需要满足的条件，称为约束条件。负荷与电源功率的平衡也是约束条件。,优化问题的数学描述：求解问题的变量，在满足等式和不等式函数约束的条件下，使目标函数达到最小。,一、火力发电厂之间的有功功率经济分配,1.火力发电机组的燃料消耗特性,耗量特性：稳态运行时，火力发电机组在单位时间内所消耗的燃料与发电机发出的有功功率之间的关系。,2.不计网损变化影响的有功经济分配,5-3 电力系统运行方式的优化,应用求条件极值的拉格朗日乘数法求解。,引入一个拉格朗日乘子，组成拉格朗日函数：,煤耗微增率：,为机组i的耗量特性在PGi点的斜率。,等微增率准则：机组间有功功率经济分配的必要条件是各机组的煤耗微增率相等。,拉格朗日函数取极小值的充分条件是对变量的二阶偏导数小于零：,燃料消耗特性都具有上凹特性,等式约束条件,5-3 电力系统运行方式的优化,计算机算法：,若不考虑各机组出力限制，机组间有功功率分配可用牛顿法求解。,若考虑各机组出力限制，计算过程如下：,(1)输入系统总有功负荷和损耗、各发电机组出力的上下限和耗量特性中的系数。,(2)假定所有机组的出力都不超过约束条件。,5-3 电力系统运行方式的优化,(3)对于未超过约束条件的机组，用牛顿迭代法求解，得出等煤耗微增率下各机组的有功出力。,(4)检查各机组的有功功率出力是否超出其上下限。若所有机组都满足，则得出结果，计算停止；否则，进行下一步计算。,(5)对于不满足约束条件的机组，若超过上限，则其出力限制为上限，否则限制为下限。在非线性方程组中去掉相应的方程式，并在最后一个方程中，对于超过限制的机组将发电机的功率用其相应的限制值代入，然后返回到第3步。,煤耗微增率表达式为发电机功率的线性函数，得到的方程组为线性方程组，可直接求解。,3.计及网损变化影响的有功功率经济分配,5-3 电力系统运行方式的优化,网络损耗微增率：,网络损耗修正系数：,称为修正煤耗微增率,二、水力发电厂和火力发电厂之间的有功功率经济分配,1.水力发电机组的耗水量特性,耗水量特性：稳态运行时，水轮发电机组单位时间内消耗的水量与发电机发出的有功功率之间的关系。,5-3 电力系统运行方式的优化,水轮发电机组有最大和最小出力限制。,2.水火发电机组间有功功率经济分配的数学模型,设系统有g个机组，前h个为火电机组，其余为水电机组,不考虑不等式约束条件,5-3 电力系统运行方式的优化,水耗微增率：,水电机组等值煤耗微增率,水煤转换系数,水火电机组间有功功率经济分配的必要条件：各个火电机组的煤耗微增率和水电机组的等值微增率相等，每个水电机组各个小时水煤转换系数不变。,5-3 电力系统运行方式的优化,三、电力系统最优潮流(Optimal Power Flow，OPF)简介,以全系统的燃料消耗量最小为目标，约束条件为发电机的有功和无功出力的限制、节点电压容许偏移的要求以及线路和变压器功率的限制。,系统有n个节点，前g个节点为发电机节点，功率限制支路数为l。,(1)目标函数,(2)等式约束,(3)不等式约束,5-3 电力系统运行方式的优化,典型的数学规划问题。,目标函数和约束函数都是变量的非线性函数。,5-4 电力系统潮流控制,柔性交流输电系统(FACTS)：用于电力系统潮流的灵活控制和系统传输能力的提高。,一、晶闸管控制串联电容器(TCSC),晶闸管控制串联电容器又称为可控串补，由固定电容器和晶闸管控制电抗器并联组成，它串联在输电线路上。,设可控串补两端的电压为给定正弦电压：,可控串补基波等值电抗：,可控串补结构上与静止无功补偿器相似。,5-4 电力系统潮流控制,(1)触发相位=/2,电抗器电流为零，电抗器开路,a,(2)触发相位/2,c,(3)触发相位=0,b,可控串补基波等值电抗呈感性,实际情况下，可控串补与线路串联，电压不为正弦，而电流基本上为正弦。,当触发相位=/2和=0，计算结果与设定电压为正弦所得到的结果一样。,当触发相位/2，可控串补等值电抗为容性。,可控串补等值电抗很大时，电容器两端电压将很高。,5-4 电力系统潮流控制,二、静止同步补偿器(STATCOM),STATCOM又称为静止无功发生器。,变流器相当于电压源型逆变器。,变流器交流侧可输出对称的三相电压，其大小与电容上电压成正比，相位决定于脉冲触发时间。,变流器交流侧的电流决定于交流母线的电压和变压器漏阻抗。,静止同步补偿器只能发出或吸收无功功率。,发出无功功率,吸收无功功率,5-4 电力系统潮流控制,变流器交流侧电压越高，输出无功功率越大；变流器交流侧电压与交流母线电压相同时，输出无功功率为零；交流侧电压越小，吸收的无功功率越大。,无论静止同步补偿器发出还是吸收无功功率，一个周期内都无需通过电容器进行能量存储和释放，电容器的主要任务是提供和稳定直流电压，因此电容器所需容量很小。,静止同步补偿器存在谐波问题。,三、统一潮流控制器(UPFC),功能：可对系统节点进行无功功率补偿；在线路上串入大小和相位都可控制的电压，可改变线路的潮流。,两个变流器在直流侧并联，并联变流器不但可通过变压器TB吸收或发出无功功率，还可吸收或送出一定的有功功率。,5-4 电力系统潮流控制,5-3 电力系统运行方式的优化,例 设两机系统中，每台发电机的耗量特性分别为F1(PG1)=1000+20PG1+0.1P2G1，F2(PG2)=800+26PG2+0.04P2G2，出力限制分别为25MWPG1150MW和10MWPG2 90MW，若总负荷为200MW，忽略网络损耗，求各台发动机最优经济出力。,解,根据等微增率准则和总负荷约束,解得：PG1=78.6(MW)，PG2=121.4(MW),显然，第二台发电机出力超出了其最大功率,因此取PG2=90(MW)，PG1=110(MW),