【正文】 的勵磁電流增加，使異步電動機和變壓器的無功損耗增加，引起系統(tǒng)電壓下降。頻率下降還會引起勵磁機出力下降，并使發(fā)電機電勢下降，導致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來的電壓水平偏低，在頻率下降到一定值時，可能出現(xiàn)電壓快速而不斷地下降，即所謂電壓雪崩現(xiàn)象。出現(xiàn)電壓雪崩會造成大面積停電，甚至使系統(tǒng)瓦解 。第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性維持電力系統(tǒng)頻率在運行范圍之內 提高電力系統(tǒng)運行地經濟性 保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調運行電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制是密切相關和不可分割的，應該統(tǒng)一考慮并協(xié)同控制。二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性 第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理一、發(fā)電機組單機運行時調速控制的基本原理發(fā)電機組是指發(fā)電機及其原動機組成的整體，也稱為機組。機組步并網而單獨運行時，發(fā)電機端交流正弦電壓的頻率和機組轉速的關系為式中 f－－ 發(fā)電機頻率， HZ P－－ 發(fā)電機轉子的極對數(shù)； n－－ 機組轉速， r/min。由上式可知，要控制發(fā)電機頻率就得控制機組轉速。（ 3—1 ）第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理（一）同步發(fā)電機組轉子運動方程第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理（二）原動機的機械轉矩 MT和發(fā)電機的電磁轉矩 MG水輪機的機械轉矩由水流對葉片的作用形成，其大小決定于水頭 H、導水葉開度 α 和機械轉速 n等。汽輪機的機械轉矩由高溫、高壓蒸汽對汽輪機葉片的作用力形成，大小與進入汽輪機的蒸汽壓力、調節(jié)氣閥的開度和機組轉速有關。發(fā)電機的電磁轉矩是發(fā)電機定子對轉子的作用力矩，方向與轉子轉動方向相反，是阻力矩。發(fā)電機的電磁轉矩與電磁功率成正比，電磁功率等于發(fā)電機所帶負荷的有功功率。當發(fā)電機頻率變化時，發(fā)電機所帶負荷的有功功率也隨著變化，發(fā)電機的電磁轉矩也變化。第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理（三）發(fā)電機組調速系統(tǒng)的調節(jié)原理M0 nMT1MT2MG1MG2abcna nbnc負荷減小時改變原動機的出力后第二節(jié)、發(fā)電機調速控制的基本原理二、機組并網運行的轉速調節(jié)發(fā)電機并入電網運行時，如果這臺機組的容量與電力系統(tǒng)的容量相比是微不足道的 (單機并入無窮大系統(tǒng)就屬于這種情況 )，那么系統(tǒng)的頻率就不會因為這臺機組的有功功率變化而變化，這一特性可用下圖曲線 1表示。0 f， nf1MT， PGMT1 MT2abPGaPGb 增加原動機出力1第三節(jié) 機械液壓調速器的基本原理第四節(jié) 模擬電氣液壓調速器第五節(jié) 數(shù)字電氣液壓調速器第六節(jié) 同步發(fā)電機組調速系統(tǒng)的數(shù)學模型一、原動機的傳遞函數(shù)（一）汽輪機的傳遞函數(shù)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調速系統(tǒng)的數(shù)學模型（二）水輪機的傳遞函數(shù)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調速系統(tǒng)的數(shù)學模型二、發(fā)電機和負荷的傳遞函數(shù)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調速系統(tǒng)的數(shù)學模型三、調速器的傳遞函數(shù)其傳遞函數(shù)框圖為第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理現(xiàn)代電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組臺數(shù)很多，負荷的數(shù)量就更多，且分布在遼闊的地理區(qū)域之內。不難想象，控制如此龐大的電力系統(tǒng)，使頻率滿足要求、功率分布得經濟合理是一項十分復雜得工作。為了使問題簡化并突出主要矛盾，在分析電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制時 ，常將電力系統(tǒng)內并聯(lián)運行得所有機組用一臺等效機組代替；將電力系統(tǒng)內所有負荷用一個等效負荷代替；然后使用發(fā)電機組單機帶負荷運行時頻率和有功功率控制得基本原理和方法進行分析和計算。第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理一、電力系統(tǒng)負荷得靜態(tài)頻率特性負荷的有功功率隨著頻率而變化得特性叫做負荷的靜態(tài)頻率特性。電力系統(tǒng)負荷功率與頻率的關系為第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性曲線如圖所示?？梢钥闯霎旑l率下降時負荷從系統(tǒng)取用的有功功率將下；系統(tǒng)頻率升高時負荷從系統(tǒng)取用的有功功率將增加。這種現(xiàn)象稱為電力系統(tǒng)負荷的頻率調節(jié)效應，簡稱負荷調節(jié)效應，并用負荷調節(jié)效應系數(shù)來衡量負荷調節(jié)作用的大小。第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)特性將電力系統(tǒng)內并聯(lián)運行的所有機組用一臺等效發(fā)電機組代替，系統(tǒng)等效發(fā)電機組也有如圖所示的調速系統(tǒng)的靜態(tài)調節(jié)特性。 f為系統(tǒng)等效機組的頻率，即電力系統(tǒng)的頻率； PG為系統(tǒng)等效機組發(fā)出的有功功率，即電力系統(tǒng)內并聯(lián)運行的所有機組發(fā)出的有功功率的總和。忽略機組的損耗，等效發(fā)電機組發(fā)出的功率 PG與等效原動機發(fā)出的功率 PT相等，即 PG ＝ PTΔfΔPGfPG ,PT0fa aPGafb bPGb第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理等效機組的調差系數(shù) 和 以及靜態(tài)調節(jié)方程式的物理意義與單機調速系統(tǒng)一直。調差系數(shù)的倒數(shù)稱為機組的單位調節(jié)功率，即三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（一）、頻率的一次調整第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理0（二）頻率的 二次調整(三 )、調頻電廠的選擇第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組都裝有調速器。當系統(tǒng)負荷變化時，有可調容量的機組均參與頻率的一次調整，而二次調整只由部分發(fā)電廠承擔。從是否承擔頻率的二次調整任務出發(fā)，可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調頻廠和非調頻廠兩類。調頻廠負責全系統(tǒng)的頻率調整任務；非調頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只按調度控制中心預先安排的負荷曲線運行，而不參加頻率調整。選擇調頻電廠時，主要考慮下列因素： (1)具有足夠大的容量和可調范圍； (2)允許的出力調整速度滿足系統(tǒng)負荷變化速度的要求； (3)符合經濟運行原則； (4)聯(lián)絡線上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運行。水輪發(fā)電機組的出力調整范圍大，允許出力變化速度快，一般宜選水電廠擔任調頻。四、電力系統(tǒng)的有功功率控制第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡（二）并聯(lián)運行機組間的有功功率分配fPG0PG1(f)PG2(f)f1PG1 PG2△ PG1 △ PG2f2PG1’ PG2’第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理第八節(jié) 聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制第九節(jié) 電力系統(tǒng)自動調頻方法和自動發(fā)電控制一、電力系統(tǒng)的自動調頻方法有主導發(fā)電機法、虛有差法、積差調節(jié)法等二、自動發(fā)電控制（ AGC）四個基本目標：① 使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負荷功率相匹配；② 將電力系統(tǒng)的頻率偏差調節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；③ 空盒子區(qū)域間聯(lián)絡線的交換功率與計劃值相等，實現(xiàn)各區(qū)域內有功功率的平衡；④ 在區(qū)域內各發(fā)電廠間進行負荷的經濟分配。第十節(jié) 電力系統(tǒng)經濟調度主要內容有：◆ 各類發(fā)電廠的運行特點及其合理組合；◆ 發(fā)電設備的經濟特性；◆ 經濟調度控制的主要算法；（等微增率算法、梯度法、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃法）◆ 火電廠之間的負荷經濟分配；◆ 水、火電廠之間的負荷經濟分配；◆ 電力系統(tǒng)網損及網損微增率。第四章 電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制(一 )、 電壓偏移對電力用戶的影響負荷 — 用電設備在某時刻從系統(tǒng)中取用的功率負 荷 類 型異步電動機同步電動機各類電爐整流設備電子儀器電燈第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性電力負荷中比重最大的是異步電動機，它的轉矩與端電壓的平方成正比。如果額定電壓時最大轉矩為 100％，當電壓下降到90％時，它的最大轉矩將下降到額定電壓轉矩的 81％。因此，當電壓過低時可使電動機拖動能力下降；使繞組溫度上升，加速絕緣老化，嚴重情況下，甚至使電動機燒毀。電壓下降時會使電動機的轉速下降，將影響工業(yè)產品的產量和質量。負荷變化是隨機的 — 規(guī)律性用負荷曲線表示電爐的用功功率與電壓的平方成正比，煉鋼廠中的電爐會因電壓降低而增加冶煉時間，從而影響產量。電壓過低時，照明設備的發(fā)光頻率和亮度會大幅度下降。電壓過高將使所有電氣設備絕緣受損；使變壓器、電動機等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大，溫升增加，壽命縮短。 照明負荷，尤其是白熾燈，對電壓變化很敏感。電壓過高會使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于額定值 10％，壽命將縮短一半。電壓偏離額定值時，日光燈的壽命也會縮短。沖擊負荷（如軋鋼機等）會引起電壓突然下降和恢復，產生電壓閃變。電壓閃變對沖擊負荷附近的用戶產生不良影響，如燈光閃爍。第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性（二）電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響電廠中的廠用機械（如給水泵、循環(huán)水泵、送風機、吸風機、磨媒機等）是由電動機驅動的。電壓下降會使電動機轉速下降、出力減少，并影響廠用機械的出力。這將直接影響鍋爐和汽輪機的運行，嚴重時會使電廠出力下降，危機電力系統(tǒng)的安全運行。 如果電力系統(tǒng)中無功功率嚴重短缺，電壓水平過于低下，使某些樞紐變電站的母線電壓運行在臨界值之下時，母線電壓有一微小下降就會發(fā)生負荷消耗的無功功率增加量大于系統(tǒng)向該點提供的無功功率增加量，使無功缺額進一步增大，電壓進一步下降。如此惡性循環(huán)的結果，會使該樞紐變電站的母線電壓下降到很低的水平。這種現(xiàn)象即所謂 “電壓崩潰 ”。電壓崩潰后，大量電動機自動切除，某些發(fā)電機組失步，導致系統(tǒng)解列或大面積停電。第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性二、電力系統(tǒng)無功功率控制的必要性維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內 電力系統(tǒng)的電壓是靠電力系統(tǒng)中無功功率平衡維持的。要控制電力系統(tǒng)在額定電壓運行，就要控制電力系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率等于電力系統(tǒng)負荷在額定電壓時所需消耗的無功功率。如果這個 “等于 ”關系不能滿足，電力系統(tǒng)就會偏離額定電壓運行?？梢姡S持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內是靠控制電力系統(tǒng)無功電源的出力實現(xiàn)的。提高電力系統(tǒng)運行的經濟性 電力系統(tǒng)的無功電源除了同步發(fā)電機外，還有并聯(lián)電容器同步調相機、同步電動機、靜止補償器等。第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 高壓輸電線路的充電功率相當于在線路上并聯(lián)了電容器，因此高壓輸電線路也可以看成無功電源。選用哪種無功電源，將他們配置在何處，如何控制系統(tǒng)中無功電源的出力，是很重要的。這些工作做得好，不僅可以提高電力系統(tǒng)的電壓質量，而且還會減少無功功率傳輸過程中造成的無功和有功功率損耗，而且可以提高系統(tǒng)運行的經濟性。例如，對于遠離負荷中心的電廠，就不要它發(fā)復哦多的無功功率送往負荷。這是因為遠距離地從電源經過變壓器和輸電線路向負荷輸送無功功率，要產生電壓損耗（高壓線路和變壓器上的電壓損耗主要由無功功率造成的）和有功功率損耗，而且輸送距離越遠，經過的環(huán)節(jié)越多，電壓損耗和有功功率損耗就越大。因此，無功功率一般都盡可能就地、就近平衡第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定 發(fā)電機是電力系統(tǒng)中重要的無功電源，而控制發(fā)電機輸出無功功率的是發(fā)電機的勵磁調節(jié)系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定方面，合理地選用自動勵磁調節(jié)器，可以使發(fā)電機出口某一電抗后面地電壓維持不變。這相當于將發(fā)電機電抗和發(fā)電機后地電抗減少至零，從而提高電力系統(tǒng)地靜態(tài)穩(wěn)定性。在暫態(tài)穩(wěn)定方面，采用高勵磁頂值、快速響應的勵磁系統(tǒng)，會使發(fā)電機在加速過程中迅速增大勵磁電流，從而有效地改善電力系統(tǒng)地暫態(tài)穩(wěn)定性。在現(xiàn)代大型發(fā)電機上采用高性能的勵磁調節(jié)器提高勵磁頂值電壓和勵磁電壓上升速度，對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定有明顯的效果。第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無功功率控制一、電力系統(tǒng)的電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制的首要任務是控制電力系統(tǒng)中各種無功功率電源發(fā)出的無功功率等于負荷在額定電壓下消耗的無功功率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是控制電力系統(tǒng)各結點電壓在允許范圍之內。電力系統(tǒng)的電壓監(jiān)視和控制是通過監(jiān)視和控制電壓中樞點的電壓實現(xiàn)的。所謂電壓中樞點是指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和樞紐變電站的母線電壓。第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無功功率控制二、電力系統(tǒng)的無功功率控制電力系統(tǒng)無功功率控制的首要任務是控制電力系統(tǒng)中各種無功功率電源發(fā)出的無功功率等于負荷在額定電壓下消耗的無功功率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是保證上述 “等于 ”成立的前提下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中的無功功率的分布，即電力系統(tǒng)無功功率的優(yōu)化控制。優(yōu)化的內容有： ①負荷所需的無功功率讓哪些無功電源提供最好，即無功電源的最優(yōu)分布； ② 負荷所需的無功功率是讓已投入運行的無功電源供給好，還是裝設新的無功電源更好，即無功功率的優(yōu)化補償?shù)谌?jié)、同步發(fā)電機勵磁控