【正文】 該考慮發(fā)電機調(diào)壓 。對 無功功率電源供應較為充裕的系統(tǒng)，采用變壓器有載調(diào)壓 既靈活又方便。對 無功功率電源不足 的電力系統(tǒng)，首先應該解決的問題是 增加無功功率電源 ，因此以采用并聯(lián)電容器、調(diào)相機或靜止補償器為宜。同時，并聯(lián)電容器或調(diào)相機還可以降低電力網(wǎng)中功率傳輸中的有功功率損耗。 電力系統(tǒng)電壓控制的措施 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 71 第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 72 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 73 發(fā)電機 G1和 G2具有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置，可以使母線電壓U U2發(fā)生改變； T為有載調(diào)壓變壓器，變比 K可以調(diào)節(jié)；q代表無功補償設(shè)備，它可以是靜電電容器、同步調(diào)相機和靜止無功補償器?，F(xiàn)分析 G1和 G2控制的電壓 U1和 U變壓器變比 K、補償容量 q這些控制措施對節(jié)點 3母線電壓 U3的影響。由于電壓與無功功率分布密切相關(guān)，所以改變電壓的同時也會對無功功率 Q產(chǎn)生影響。將節(jié)點 3電壓 U無功功率 Q定義為狀態(tài)變量，發(fā)電機母線電壓 U U2以及變壓器變比 K和無功補償量 q定義為控制變量。 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 74 根據(jù)圖 413，有 由此可以解得 由此可以分析各種電壓控制措施對節(jié)點電壓和無功功率 Q的影響以及各種控制措施配合的效果。 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 )( qQXUUQXKUU??????????????2211qXX XKXX XUXX XUXX XU ?????????????21221222121212qXX XKXXUXXUXXQ ?????????????21221221121111 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 75 通過公式（ 439）、（ 440）可以獲得如下結(jié)論： ①改變變壓器變比 K和改變發(fā)電機 G1的母線電壓對節(jié)點 3電壓控制效果相同，并且可以使無功功率 Q增加，而且參數(shù)比值X1/X2越小，電壓控制效果越顯著。 ②改變發(fā)電機 G2的母線電壓 U2對節(jié)點 3的母線電壓 U3的影響與參數(shù)比值 X2/X1有關(guān)，比值越小，影響越顯著。 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 76 ③ 當 X2越大，即 G2離節(jié)點 3的距離相對較遠時，改變發(fā)電機 G1的母線電壓 U1對節(jié)點 3的電壓影響較大，會使無功功率 Q增加。反之，當 X1越大，即 G1離節(jié)點 3的距離相對遠一些時，改變發(fā)電機 G2的電壓 U2對節(jié)點 3的電壓影響較大，會使無功功率 Q減少。 ④控制節(jié)點 3的無功補償容量 q的效果與等效電抗 X1X2/(X1+X2)有關(guān)；等效電抗越大，控制電壓 U3效果越好。 ⑤節(jié)點 3的無功補償輸出容量 q按與輸電線路電抗成反比的關(guān)系向兩側(cè)流動，其結(jié)果使無功功率 Q減少。 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 77 第五節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率 電源的最優(yōu)控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 78 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 無功功率電源的最優(yōu)控制目的在于控制各無功電 源之間的分配，使有功功率網(wǎng)絡(luò)損耗達到最小。 電力網(wǎng)中的有功功率網(wǎng)損可以表示為所有節(jié)點注入功率的函數(shù) 則無功功率電源最優(yōu)控制的數(shù)學表達式為，在滿足 的條件下， ΔPΣ達到最小，式中 ΣQΣ是電力網(wǎng)中的無功功率損耗， ΣQDi是電力網(wǎng)中的無功負荷。 ), .. ., .. .,( 2121 GnGGGnGG QPPPPP ?? ???0??? ??? ?Q DiGi SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 79 應用拉格朗日乘數(shù)法，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)： 將 L分別對 QGi和 λ取偏導數(shù)并令其等于零，有 )( ??? ??????? QPL DiGi?0)1( ?? ?????? ????? ?GiGiGi QPQL ?0)( ???????? ??? QL DiGi? 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 80 于是可以得到無功功率電源最優(yōu)控制的條件為 式中， ?ΔPΣ/?QGi是網(wǎng)絡(luò)中有功功率損耗對于第 i個無功功率電源的微增率； ?ΔQΣ/?QGi是無功功率網(wǎng)損對于第 i個無功功率電源的微增率。 上式的意義是： 使有功功率網(wǎng)損最小的條件是各節(jié)點無功功率網(wǎng)損微增率相等。 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 ?????????GiGiQL11* SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 81 在無功電源配備充足、布局合理的條件下，無功功率電源最優(yōu)控制方法如下： ①根據(jù)有功負荷經(jīng)濟分配的結(jié)果進行功率分布的 計算； ②利用以上結(jié)果，可以求出各個無功電源點的 λ 值。 ③經(jīng)過又一次的功率分布計算，可以算出總的網(wǎng)絡(luò)有功損耗，網(wǎng)絡(luò)損耗的變化實際上都反映在平衡發(fā)電機的功率變化上。因此，如果控制無功功率電源的分配，還能夠使平衡機的輸出功率繼續(xù)減少，那么這種控制就應該繼續(xù)下去，直到平衡機輸出功率不能再減少為止。 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 82 在電力系統(tǒng)中某節(jié)點 i設(shè)置無功功率補償設(shè)備的前提 條件是：一旦設(shè)置補償設(shè)備，所節(jié)約的網(wǎng)絡(luò)有功損耗費 用應該大于為設(shè)置補償設(shè)備而投資的費用。數(shù)學表達式 可以表示為 式中， 表示由于設(shè)置了補償設(shè)備 而節(jié)約的 網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗的費用。 表示為了設(shè)置補償 設(shè)備 而需要投資的費用 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 0)()( ?? CiCCie QFQF)( Cie QF CiQ)( CiC QFCiQ SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 83 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 所以， 確定節(jié)點 i的最優(yōu)補償容量的條件是 具有最大值 設(shè)置補償設(shè)備而節(jié)約的費用 Fe就是因設(shè)置補償設(shè)備每年可減少的有功功率損耗費用，其值為 式中， β為以元 /乏 小時表示的單位電能損耗價格； ΔPΣ0、 ΔPΣ分別為以千乏表示的設(shè)置補償設(shè)備前后電力網(wǎng)最大負荷下的有功功率損耗； τmax為電力網(wǎng)最大負荷損耗小時數(shù)。 )()( CiCCie QFQFF ??m a x0 )()( ?? ?? ???? PPQF Cie SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 84 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 為設(shè)置補償設(shè)備 QCi而需要投資的費用包括兩部分：一 部分為補償設(shè)備的折舊維修費，另一部分為補償設(shè)備投 資的回收費，其值都與補償設(shè)備的投資成正比，即 式中， 、 γ 分別為折舊維修率和投資回收率， KC為以 元 /千乏表示的單位容量補償設(shè)備投資。 CiCCiC QKQF )()( ?? ??? SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電力系統(tǒng)自動化 85 將上三式，可以得到 對上式 QCi求偏導并令等于零，可以解出 上式表明，對各補償點配置補償容量時，應該使每一個 補償點在裝設(shè)最后一個單位的補償容量時網(wǎng)絡(luò)損耗的減少都等于(α+β)KC/βτmax，按這一原則配置，將會取得最大的經(jīng)濟效益。 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制 CiC QKPPF )()( m ax0 ???? ????????m a x)(???? CCiKQP ???? ??