第14章電力系統(tǒng)的經濟運行電力網損耗電量

損耗電量供電量1、基本概念在給定的時間內，系統(tǒng)中所有發(fā)電廠的總發(fā)電量同廠用電量之差。所有送電、變電和配電環(huán)節(jié)所損耗的電量。（不包括廠用電，不同管理部門所關心的范疇不同）

同一時間內，電力網損耗能量占供電量的百分比。

網損率線損率電力網損耗率

＝供電量一部分同施加給元件的電壓有關2、電網損耗的基本概念①兩種類型：對地支路（其他）串聯支路（功率流通途徑）變壓器勵磁損耗對地B

。。。變壓器漏抗線路阻抗在電力網元件的功率損耗和能量損耗中：

一部分同元件通過的電流（或功率）的平方成正比

例如變壓器空載損耗與電壓平方成正比，當電壓變化不大時，可以近似認為不變。

例如變壓器繞組和線路導線中的損耗。

電力網的電能損耗不僅耗費一定的動力資源，而且占用一部分發(fā)電設備容量。因此，降低網損是電力企業(yè)提高經濟效益的一項重要任務。6、降低網損的技術措施

為了降低電力網的能量損耗，可以采用各種技術措施。以下從兩個方面簡要介紹：運行管理措施電網改造著重建立基本概念，哪些因素可以影響網損大小，怎么影響。

⑴運行管理措施

①提高用戶的功率因數，減少線路輸送的無功功率②各級變電站盡量做好無功功率的就地平衡（并聯補償投切→FACTS）如何提高功率因數？裝設并聯無功補償設備用戶所選用的電動機容量應盡量接近它所帶的機械負載R+jXP+jQ如圖，線路損耗為：高壓電接近于額定運行欲使網絡的功率損耗為最小，功率應如何分布？③功率的經濟分布功率經濟分布功率損耗為最小的分布功率自然分布是否一定為經濟分布？無功功率優(yōu)化減少網損→后邊要討論。有功功率優(yōu)化減少網損。為了降低網絡功率損耗，可以采取一些措施使非均一網絡的功率分布接近經濟分布：選擇適當的地點作開環(huán)運行；

在環(huán)網中增設混合型加壓調壓變壓器，由它產生環(huán)路電勢及相應的循環(huán)功率，以改善功率分布；

變壓器的鐵損在網絡總損耗所占比重小于50％的電力網，適當提高運行電壓可降低網損；在環(huán)網中比值特別小的線段進行串聯電容補償；合理地確定電力網的運行電壓水平；鐵損所占比重大于50％的電力網，情況正好相反。對于季節(jié)性變化的負荷，使變壓器投入的臺數符合損耗最小的原則是有效的；組織變壓器的經濟運行；工廠中變壓器容量的選擇要適應經濟性發(fā)展的需要。調整用戶的負荷曲線；合理安排檢修計劃。減少高峰負荷和低谷負荷的差值，提高最小負荷率，使形狀系數接近于1。2、對原有電網進行技術改造②提高線路電壓等級；③安裝電客補償設備；

④合理選擇導線的截面。

按經濟電流密度選擇導線截面，按安全條件等進行校核：

a、防止電暈損耗和干擾；b、機械強度；c、熱穩(wěn)定；d、調壓。隨著城市的發(fā)展，配電網絡的負荷越來越重，為了滿足日益增長的對電力的需求，極有必要對原有網絡進行改造。①增設電源點；

思考題：

1、n個水電廠，m個火電廠，耗量特性分別為：時間內負荷可以分為S個時段，△t1，……,△tS，每個時段的負荷為，的時間內各個水電廠的用水量均為，……,，試用拉格朗日的方法推導在忽略網損的條件下，n個水電廠的m個火電廠之間有功經濟分配的公式。第15章電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本概念15-1概述——穩(wěn)定問題的提出聯網的必要性1.1831年法拉第發(fā)明電磁感應定律，電能成為二次能源，就地使用2.1885和1890年發(fā)明了單相變壓器和三相變壓器3.1891年出現了三相交流輸電，遠距離輸電成為可能，出現了由發(fā)電機、線路和負荷構成的最簡單的電力系統(tǒng)4.由于實際運行中發(fā)現受端系統(tǒng)在缺乏電源支持的情況下非常薄弱，逐漸出現了多電源點的互聯運行，從而形成了早期的互聯電網聯網的效益多個地區(qū)聯網形成大型互聯電網后：有利于地區(qū)間電力的平衡和經濟調度有利于安排機組的檢修和事故備用容量有利于充分利用系統(tǒng)中廉價的水利資源有利于實現負荷點的多路供電以提高供電可靠性有利于提高系統(tǒng)的抗沖擊能力有利于提高系統(tǒng)的供電質量——由于互聯系統(tǒng)在經濟上的明顯優(yōu)點，電力系統(tǒng)互聯的規(guī)模越來越大，世界上最大的西歐聯合電力系統(tǒng)總裝機容量已超過2億KW。15-1概述——穩(wěn)定問題的提出（續(xù)）我國電力系統(tǒng)發(fā)展歷史1880年7月，上海，第一臺12KW機組1949年，發(fā)電量43億KWh，裝機容量1848.6KW1999年，發(fā)電量12331.4億KWh

，裝機容量2.98億KW裝機容量：96年超過1億，95年超過2億，96年開始排世界第二，

2000年4月超過3億

2004年4月裝機容量達4億千瓦

2020年計劃達到裝機容量9億KW發(fā)電量：99年比98年增加6.52%,

目前也是世界第二位目前最大的火電廠：鄒縣電廠，240萬KW目前最大的水電廠：二灘電廠，330萬KW★三峽電廠，裝機容量1820萬KW

，將是世界最大目前全國電網覆蓋率：96.4%7個大區(qū)電網，華東網5198萬KW5個獨立省網，廣東省網3033萬KW15-1概述——穩(wěn)定問題的提出（續(xù)）我國電力系統(tǒng)發(fā)展歷史（電壓水平）15-1概述——穩(wěn)定問題的提出（續(xù)）194019501960197019801990200035-110KV220KV330KV500KVHVDC?KV1953年松常線369KM1972年劉漢線534KM1981年平武線595KM1989年葛上線1064KM電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的提出電網互聯技術可以合理利用能源資源，具有顯著的經濟效益，因而得到了十分迅速的發(fā)展，但它同時也帶來了一些新的問題。隨著電力網絡互聯程度的不但提高，系統(tǒng)越來越龐大，運行方式越來越復雜，保證系統(tǒng)安全可靠運行的難度也越來越大，使電網的安全穩(wěn)定問題越來越突出。在現代大電網中，各區(qū)域、各部分互相聯系、密切相關、在運行過程中互相影響。如果電網結構不完善，缺少必要的安全措施，一個局部的小擾動或異常運行也可能引起全系統(tǒng)的連鎖反應，甚至造成大面積的系統(tǒng)瓦解。15-1概述——穩(wěn)定問題的提出（續(xù)）電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內容基本問題——早期穩(wěn)定研究的內容1.聯網后發(fā)電機組是否仍能按如下額定功率順利地送出功率，如果不能，應該如何確定發(fā)電機的最大允許輸出功率?2.線路可以傳送的功率是否仍然只受經濟電流密度和最大允許電流(熱穩(wěn)定極限)限制，如果不是，應該如何確定線路允許的最大傳送功率?3.線路出現短路或跳閘等事故時系統(tǒng)能否仍然正常運行，如果不能，應該引入什么樣的保護裝置和／或穩(wěn)定控制裝置?15-1概述——研究內容電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的內容隨著電網互聯規(guī)模的增大，不斷出現大量新的穩(wěn)定問題：如何在網絡結構比較薄弱的情況下防止由于某一設備或線路的故障產生連鎖反應，導致全系統(tǒng)的穩(wěn)定事故；如何防止長距離重負荷的聯絡線引起的低頻振蕩現象；如何防止由于大型互聯系統(tǒng)頻率維持能力逐漸減弱且可能的有功沖擊加大可能引起的頻率穩(wěn)定問題；如何防止帶負荷調壓變壓器和無功功率缺額可能引起的電壓穩(wěn)定問題。對電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的研究發(fā)展至今，已形成為一個研究內容日新月異、研究方法多種多樣、應用領域十分廣闊的綜合性研究領域15-1概述——研究內容15-2功角的概念傳輸功率的大小與相位角δ密切相關，稱δ為“功角”或“功率角”。傳輸功率與功角δ的關系，稱為“功角特性”或“功率特性”。定義：功角δ除了表征系統(tǒng)的電磁關系之外，還表明了各發(fā)電機轉子之間的相對位置。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與供電可靠性電力系統(tǒng)運行的根本目的是對負荷提供可靠的供電能力。供電可靠性一方面體現在不間斷供電上，另一方面則體現在對供電質量的保證上。理想情況下，電力系統(tǒng)在任何時候都必須以恒定的電壓和頻率向負荷供電，實際系統(tǒng)中則是要求電壓和頻率必須維持在很小的偏差內?！峁┎婚g斷的、高質量的供電能力是電力系統(tǒng)運行的首要任務——廣義的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實際上指的就是電力系統(tǒng)的供電可靠性如果系統(tǒng)能夠滿足對負荷的不間斷的、高質量的供電要求，系統(tǒng)就是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與供電可靠性電力系統(tǒng)中的各同步發(fā)電機只有在同步運行(即所有發(fā)電機以相同的速度旋轉且轉子相對角差較小)狀態(tài)下，送出的電功率為定值，并維持系統(tǒng)中任何點的電壓、頻率和功率潮流為定值。如果某些發(fā)電機之間不能維持同步運行，其送出的電功率以及相應節(jié)點的電壓及相應線路的潮流將發(fā)生大幅度的周期性振蕩，如果失去同步的機組之間不能迅速恢復同步，系統(tǒng)的供電質量就無法繼續(xù)保證，即電力系統(tǒng)失去了穩(wěn)定運行的狀態(tài)。這種由于機組失去同步造成的穩(wěn)定問題實際上是電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定問題，可以進一步根據失穩(wěn)的原因和發(fā)展過程細分為靜態(tài)穩(wěn)定問題、動態(tài)穩(wěn)定問題和暫態(tài)穩(wěn)定問題。通常所說的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實際上專指系統(tǒng)的功角穩(wěn)定這一類問題。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與供電可靠性如果系統(tǒng)的有功或無功供給能力或維持能力不足，也可能出現全系統(tǒng)的發(fā)電機組仍然維持同步運行，但系統(tǒng)頻率或局部系統(tǒng)的電壓無法維持在允許的范圍內的情況此時系統(tǒng)從功角意義上仍然是穩(wěn)定的，但從可靠供電的角度而言，系統(tǒng)已失去了穩(wěn)定——即出現了系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定或電壓穩(wěn)定問題。相對于功角穩(wěn)定性而言，頻率穩(wěn)定或電壓穩(wěn)定具有顯著不同的機理和特點，并需要采用不同的分析方法。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定功角穩(wěn)定指系統(tǒng)中各發(fā)電機之間的相對功角失去穩(wěn)定性的現象。正常情況下，系統(tǒng)中各發(fā)電機以相同速度旋轉，機間相對轉子角度維持恒定，即處于同步運行狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)中任何節(jié)點的電壓幅值和頻率以及任何線路的傳輸功率為恒定值。如果系統(tǒng)在運行過程中受到某種干擾，干擾的影響將通過互聯的電力網絡傳到各發(fā)電機節(jié)點，并使發(fā)電機的輸出電功率相應發(fā)生改變，結果是使得在擾動瞬間各發(fā)電機的機械輸入轉矩和輸出的電磁轉矩失去平衡，出現發(fā)電機轉子不同程度的加速或減速，并導致各發(fā)電機之間轉子相對角的變化。如這種轉子角度的變化過程是隨時間衰減的，并能最終恢復到擾動出現前的正常值或達到一個新的穩(wěn)態(tài)值，則認為在這種運行方式和擾動形式下系統(tǒng)是功角穩(wěn)定的。如果這種轉子角度的變化隨時間而加劇，并最終導致發(fā)電機間失去同步，則認為系統(tǒng)在該運行方式下對這種擾動形式是功角不穩(wěn)定的。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——靜態(tài)穩(wěn)定(SteadyStability)

電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性的失步，自動恢復到起始運行狀態(tài)的能力。靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。假設在電力系統(tǒng)中有一個瞬時性小干擾，如果在擾動消失后系統(tǒng)能夠恢復到原始的運行狀態(tài)，則系統(tǒng)在該運行方式下是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的。靜態(tài)穩(wěn)定研究的是系統(tǒng)對微小干擾的適應能力，或者說考慮的是系統(tǒng)在運行點處維持同步運行的能力，系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生前的運行方式有關，與小干擾的大小及具體發(fā)生地點無關。通常可以采用在運行點處線性化后的系統(tǒng)模型進行特征根分析來判別系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。①②③④15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——暫態(tài)穩(wěn)定(TransientStability)

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩(wěn)定方式的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。如果電力系統(tǒng)在某一運行方式下受到某種形式的大擾動，經過一個機電暫態(tài)過程后能夠恢復到原始的穩(wěn)態(tài)運行方式或過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行方式，則認為系統(tǒng)在這種情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行方式有關，而且與擾動的類型、地點及持續(xù)時間有關。一般采用的是對全系統(tǒng)非線性狀態(tài)方程的數值積分法進行對系統(tǒng)動態(tài)過程的時域仿真，通過對計算得到的系統(tǒng)運行參數(如轉子角)的動態(tài)過程的分析判別系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。①②③④15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定——動態(tài)穩(wěn)定(DynamicStability)電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到干擾后，不發(fā)生振幅不斷增長的振蕩而失步的能力。擾動后系統(tǒng)在第一或第二振蕩周期內不失步(即保持了暫態(tài)穩(wěn)定性)，但可能由于自動調節(jié)裝置的配置不合適或其他因素，后續(xù)的振蕩周期幅值不斷增大并造成失步。動態(tài)穩(wěn)定問題實際上是指系統(tǒng)在受到小的或大的擾動后，在自動調節(jié)裝置和自動控制裝置的影響下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。對小擾動下的動態(tài)穩(wěn)定，可以和對靜態(tài)穩(wěn)定問題一樣采用線性化的方法進行特征值分析，對大擾動下的動態(tài)穩(wěn)定則通常是采用與暫態(tài)穩(wěn)定分析一樣的非線性模型進行數值仿真分析。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)維持負荷電壓于某一規(guī)定的運行極限(如不低于額定電壓的70%)之內的能力，它與系統(tǒng)的電源配置、網絡結構、運行方式及負荷特性等因素有關，帶自動負荷調節(jié)分接頭的變壓器也對系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性有十分顯著的影響。電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)維持系統(tǒng)頻率于某一規(guī)定的運行極限(一般是±0.2Hz)之內的能力，它主要受系統(tǒng)中可能出現的最大有功功率缺額和系統(tǒng)頻率調節(jié)能力的影響。15-3電力系統(tǒng)穩(wěn)定的基本概念電力系統(tǒng)穩(wěn)定的各種分類方法靜態(tài)穩(wěn)定＋暫態(tài)穩(wěn)定（＋動態(tài)穩(wěn)定）小干擾穩(wěn)定＋大干擾穩(wěn)定短期穩(wěn)定＋中期穩(wěn)定＋長期穩(wěn)定功角穩(wěn)定（同步穩(wěn)定）＋頻率穩(wěn)定＋電壓穩(wěn)定電源穩(wěn)定＋負載穩(wěn)定其他分類……

1982年8月7日華中電網穩(wěn)定破壞事故；1994年南方電網“4.26”事故；1994年南方電網“5.25”事故；1996年京津唐“5.28”事故；1999年山西電網“7.20”事故；2006年華中電網“7.1”事故；1999年7月29日臺灣大停電事故；1996年8月10日美國西部大停電事故；

大電網穩(wěn)定事故200