第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术

电力系统电压和无功功率调节控制作者：谢鑫来源：《环球市场》2019年第31期摘要：电压质量是衡量电力系统电能质量的一个重要指标。

通过分析电压一无功功率的调节方式，说明使电压符合系统运行要求和无功功率平衡的方法。

同时运行中还要采取措施抑制电压波动并加强电压管理来提高电压质量。

关键词：电压一无功控制;电压波动;电压管理电力系统中的所有设备，都是在一定的电压和频率下工作的。

如果电压偏移过大，不仅会影响工农业生产产品的质量和产量，造成设备损坏，而且还可能引起系统性的“电压崩溃”，发生大面积停电事故，造成严重后果。

系统电压降低时，对发电机来说，其定子电流将因其功率角的增大而增大;为使发电机不致过热，不得不减少发电机所发功率。

相似地，系统电压降低后，也不得不减少变压器的负荷。

系统电压过高将使所有电气设备绝缘受损，寿命也缩短。

如果系统中无功功率短缺，电压水平低下，某些枢纽变电站母线电压在微小扰动下顷刻之间的大幅度下降，导致“电压崩溃”、系统瓦解的灾难性事故。

一、电力系统的电压调控在各种电压控制措施中，首先考虑发电机调压，但这是发电厂主要的调压手段;而对变配电站来说主要的调压手段是调节变压器分接头档位和无功补偿容量的投、退。

如果系统的无功功率较充裕，采用各种类型有载调压变压器调压显得灵活而有效。

但对无功功率电源不足的系统，首先应增加无功功率电源，以采用并联电容器、调相机或静止补偿器为宜。

有载调压变压器可改变变压器变比，起到调压和降低损耗的目的;但调压本身并不产生无功功率，而系统消耗的无功功率却与电压水平有关，所以在系统无功功率不足的情况下，不能用调压的方法来提高系统的电压水平，必须利用补偿电容器进行调压。

因此，为保证电压的质量，使电力系统能安全可靠运行，必须把调压和无功补偿相结合，进行合理调控，才能起到既改善电压水平，又降低网损的效果。

二、电压一无功的调节方式（一）电压一无功的调控对变电站电压、无功综合控制，其控制对象主要是变压器分接头和并联电容器，控制目的是保证主变压器二次电压在允许范围内，且尽可能提高进线的功率因数，所以一般选择电压和进线处功率因数为状态变量。

第1章发电机的自动并列1、什么叫并列操作，简述同步发电机并列时应遵循的两条基本原则。

2、并列操作有哪两种方式？它们是如何实现的？3、什么是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有关，应当如何整定?4、自动准同期装置由哪三个控制单元组成?它们各自的主要任务是什么?5、何谓滑差、滑差周期？与相角差δ有什么关系？6、简述微机型自动准同期装置实现电压差检测、频率差检测、相角差检测以及恒定越前时间检测的原理和方法。

第2章同步发电机励磁自动控制系统1、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些？2、叙述同步发电机励磁控制系统的组成及各组成部分的作用。

3、简述交直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。

4、简述励磁调节器的组成及各组成部分的作用。

5、何谓发电机的调差系数？6、励磁调节器的辅助控制有哪些？第3章电力系统频率及有功功率的自动调节1、应当如何理解电力系统频率调节的重要性?2、什么是电力系统负荷的频率调节效应?它有什么作用?如何衡量其大小。

3、在多机参与调频的系统中，为什么发电机调速器要具备下降特性?4、如何理解一次调频和二次调频的基本概念和作用。

5、简述电力系统自动调频的频率积差调节法的调节准则、调频过程及其实现方式。

6、如何通过其实现电力系统的经济调度?7、什么是电力系统自动发电控制(AGC)? 简述AGC系统的组成。

8、什么叫自动低频减负荷装置? 简述自动低频减负荷装置的整定原则。

第4章电力系统电压调整和无功功率控制技术1、电力系统的无功电源有哪些？2、电力系统通常采用的调压方法有哪些？3、电力系统自动电压控制的目标是什么？第五章电力系统调度自动化1、调度自动化系统的基本结构是什么?简述各部分的任务。

2、简述远动终端(RTU)的任务。

3、简述电力调度自动化系统的信道有哪些类型?各种信道有何特点?4、我国电网调度自动化中常用的两大通信规约是什么，其特点如何？5、简述电力系统状态估计在EMS中的必要性及作用。

第一章 发电机的自动并列 （题型：选择题、简答题）1、 同步发电机并列有哪几种方式？准同期并列（一般采用） 自同期并列（很少采用）2、 同步发电机准同期并列的理想条件是什么？(1) fG=fX 待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零； (2) UG=UX待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零； (3)δe=0 断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。

3、 同步发电机机端电压与电网电压差值的波形是什么形式？第二章 同步发电机励磁自动控制系统 （题型：选择题、简答题、计算分析题）1、 同步发电机励磁自动控制系统由哪几部分组成？励磁调节器，励磁功率单元和发电机2、 同步发电机励磁系统由哪几部分组成？励磁调节器励磁功率单元3、 同步发电机感应电动势和励磁电流关系：等值电路图和矢量图图2-2 同步发电机感应电动势和励磁电流关系(a) 同步发电机运行原理；(b) 等值电路；(c) 矢量图)(b q E •G U •G I •x d )(a GEWG U •G I G EF I EF U G U •ϕx I j dG •x I j d Q •PI •G I •ϕI •q E •δG )(c4、 励磁控制系统的基本任务。

电压调节、无功分配、 提高发电机运行稳定性、 改善电力系统运行条件、 水轮发电机组要求实现强行减磁第三章电力系统频率及有功功率的自动调节（题型：选择题、名词解释、简答题、计算分析题）1、一次、二次、三次调频的概念及区别。

第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。

第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。

第三种负荷变化，调度部门预先编制的的日负荷曲线，按照经济原则分配到各个发电厂间。

2、负荷的频率调节效应系数KL的计算。

（例题3-1；3-2）3、常用的几种调频方法都有哪些？各自的特点是什么？哪些可以做到无差调频？一、有差调频法：各调频机组同时参加调频无先后之分、计划外负荷在调频及组间按一定比例分配、频率稳定值得偏差较大。

电力系统的无功功率和电压调整前言在今天的社会中，电力系统已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分，而电力系统中的无功功率和电压调整则是其最重要的组成部分之一。

无功功率和电压调整可以保证电力系统的正常运行和稳定性，从而保障了人们生活的安全和稳定。

本文将会针对电力系统的无功功率和电压调整进行介绍和分析。

无功功率定义无功功率是指在交流电中由于电容、电感电流的相位与电压不同而引起的电流，它不能转化为机械功或电能的功率。

虽然无功功率不能直接输出，但是在电力系统中同样是非常重要的，因为它能够影响到电力系统的正常稳定运行。

无功功率的作用在电力系统中，无功功率具有很重要的作用。

第一，无功功率能够平衡电力系统中的有功功率，从而保证电力系统的电压和频率的稳定性。

当有功功率的需求增加时，无功功率就会自动地增加以保持电力系统的稳态；而当有功功率的需求减少时，无功功率也会自动地减少。

第二，无功功率还可以改善电力系统的功率因数。

正常情况下，电力系统的功率因数应该在0.8至1之间，但有些设备如电容器和电感器等会使功率因数发生变化。

而通过对无功功率的调整，我们就可以将功率因数调整到正常范围内，从而保证电力系统的正常运行。

无功功率的调整方法一般来说，无功功率的调整主要有以下几种方法：•静态无功发生器。

静态无功发生器是通过静态电子管将直流电分解成交流电来产生无功功率的。

它具有无机械运动、静音、响应快等优点，因此得到了广泛应用。

•动态无功补偿设备。

动态无功补偿设备可以根据负载状况自动调整无功功率，从而保持电网的稳定性。

这种设备具有响应时间快、可控性强等优点，在大型电力系统中尤为重要。

•磁流控制器。

磁流控制器是利用变压器的饱和磁路特性，通过控制原边电流和二次电流的相位差，调节负载电流，从而达到调整无功功率的目的。

电压调整定义电压调整是指对电力系统电压的控制和调节。

在电力系统中，电压的稳定性对于保证电网正常运行是非常重要的。

如果电压过高或者过低，都会对电力系统的正常运行产生不利的影响。

第一章发电机的自动并列习题1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网效果上有何特点？分类:准同期,自同期程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。

自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。

特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影响最小自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收无功，导致系统电压短时下降。

2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是多少？理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：UG=UX 电压差Us不能超过额定电压的5%-10%频率相等：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5%相角相等：δe=0（δG=δX）相位差接近，误差不大于5°3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别有何影响？幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。

频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。

这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。

它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。

频率差大时，无法拉入同步。

4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。

书上第13页，图1-12组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成作用：整形电路：是将Ug和Ux的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列方波，其幅值与Ug和Ux无关。

相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。

滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电压Us和&e的线性相关，采用滤波器使波形平滑7、简述合闸条件的计算过程。