1、5.4電力系統經濟運行1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有一、電力網中的能量損耗二、火電廠間有功功率負荷的經濟分配功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）5.4電力系統經濟運行經濟運行的基本任務1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有在保證整個系統安全可靠和電能質量符合標準的前提下，盡可能提高電能生產和輸送的效率，降低供電的燃料消耗或供電成本。功功率主要內容3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統電力網中的能量損耗和計算方法；降低網損的技術措施；發電廠間有功負荷的經濟分配。經濟運行電氣工程基礎（上冊）電力網損耗率 = 100一、電力網中的能量損耗（

2、一）電力網的能量損耗率1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無電力網損耗電量供電量供電量在給定的時間內，系統中所有發電廠的總發電量同廠用電量之差。功功率電力網的損耗電量4 電力系統經濟運行所有送電、變電和配電環節所損耗的電量。電氣工程基礎（上冊）（一）電力網的能量損耗率1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有說明（1）電力網的損耗率簡稱網損率或線損率功功率（2）電力網功率損耗或能量損耗的組成3 電力系統的電壓與無功功率變動損耗 （計算比較困難）固定損耗 （計算比較簡單）4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）（二）能量損耗的計算方法1 電力系統的潮流計算2

3、電力系統的頻率與有功功率（1）最大負荷損耗時間法（2）等值功率法3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）Al l Pdt = R10 dt（1）最大負荷損耗時間法A.UPcos?R向一個集中負荷供電的線路1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行22T T0 0SU3電氣工程基礎（上冊）A=SSR10 dt =U UR10（1）最大負荷損耗時間法1 電力系統最大負荷損耗時間的潮流計算如果線路中輸送的功率一直保持為最大負荷2 電力系統的頻率與有功功率2 2功率Smax，在小時內的能量損耗恰好等于線路全年的實際電能

4、損耗，即3 電力系統的電壓與無功功率2 2876003 max34 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）2S（1）最大負荷損耗時間法假定電壓恒定，則有1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率8760S dt02max =3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統與用視在功率表示的負荷曲線有關；對于給定的功率因數，同Tmax之間存在一定關系，其關系如表5-10所示。經濟運行電氣工程基礎（上冊）與Tmax 關系表1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）（1）最大負荷損耗時間法法的應用1 電力系統的潮流計算2 電力

5、系統的頻率與有功功率在負荷曲線未知的情況下，可根據最大負荷利用小時數和功率因數，查上表獲取值，用以計算全年的電能損耗。cAS1aS2bS33 電力系統的電壓與無功功率r 1r2r34 電力系統經濟運行Sc,cos? cSb,cos? bSa,cos?a接有三個負荷的線路電氣工程基礎（上冊）圖 5-48 S1 2 S3 S（1）最大負荷損耗時間法圖示線路的總電能損耗等于各段線路電能損耗之1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統和，即2 2 2A = R11 + R22 + R33 Ua Ub UC 先算出各線段的Tmax和 cos?，然后查表確定值。的電壓與無功功率cAS1

6、aS2bS34 電力系統經濟運行r 1r2r3電氣工程基礎（上冊）Sc,cos? cSb,cos? bSa,cos?acos? + S cos? + S cos?Sa a b b c ccos?3 = cos?c（1）最大負荷損耗時間法cAS1r 1aS2bS3r31 電力系統的潮流計算r2Sa,cos?aSc,cos? cSb,cos? b2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統cos?1 =cos?2 =Sa + Sb + ScSb cos?b + Sc cos?cSb + Sc的電壓與無功功率a b cTmax1 =4 電力系統經濟運行P Tmaxa + P Tmaxb + PTmaxc

7、P a + P b + P cb cTmax2=Tmax3 =Tmaxc電氣工程基礎（上冊）b cP Tmaxb + PTmaxcP + P（1）最大負荷損耗時間法1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率說明 準確度不高； 不能對誤差作出有根據的分析； 電力網規劃設計中的計算； 不宜計算已運行電網的能量損耗。4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）A=3 I R10 dt=3I RT1033220P eq+Q eqURT100 I dt（2）等值功率法1 電力系統的潮流計算eq仍以前述的簡單網絡為例可得T=其中2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓

8、與無功功率31 T 2T22Ieq =4 電力系統經濟運行當電網的電壓恒定不變時，Peq和Qeq也有與相似的表達式，即電氣工程基礎（上冊）01 T 201 T 2（2）等值功率法1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率P dtQ dtTTP eq =Qeq =4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）= KP= LQ（2）等值功率法1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統電流、有功功率和無功功率的等效值也可以通過各自的平均值表示Ieq =GIav P eq av Qeq av經濟運行電氣工程基礎（上冊）A =

9、 3G I RT 10 =2 (K P av + LQav)10（2）等值功率法引入平均負荷后，能量損耗為1 電力系統的潮流計算2 2 2 22 2 332 電力系統的頻率與有avRTU功功率3 電力系統平均功率可由給定運行時間T內的有功電量和無功電量求得，即的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）P av =Qav =ApTAQTK =1 (1+)2 8（2）等值功率法形狀系數K的取值范圍是1 K 1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有1+2 功功率3 電力系統取形狀系數平均值的平方等于其上下限平方的平均值2的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行2av+電氣工程基礎（上冊

10、）（2）等值功率法1 電力系統說 明的潮流計算 當0.4時，其最大可能的相對誤差不會超2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行過10%； 當0.4時，可將曲線分段，只要每一段的最小負荷率都大于0.4，就能保證總的最大誤差在10%以內； 對于無功負荷曲線的形狀系數L也可以作類似的分析。電氣工程基礎（上冊）（2）等值功率法1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率說 明 原理易懂，方法簡單， 能對誤差作有根據的分析和估計； 要求的原始數據也不多 能夠推廣應用于任意復雜網絡的電能損耗計算。4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）

11、PU cos ?（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統（1）提高功率因數，減少網絡中無功功率的傳送的潮流計算對于簡單電力網絡，其線路的有功功率損耗可由2 電力系統的頻率與有功功率下式計算3 電力系統的電壓與無功功率22 2RP l =4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊） cos?1 P l( ) = 1 cos?2 （三）降低網損的常用技術措施功率因數提高時，線路中的功率損耗可降低的百1 電力系統的潮流計算分數為22 電力系統的頻率與有功功率% 100 3 電力系統的電壓與無功功率當功率因數由0 0.7 7提高到0 0.9 9時，線路中的功率損耗可減少39.5%4 電力系統經濟運行電氣工

12、程基礎（上冊） P （三）降低網損的常用技術措施1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率提高功率因數的主要措施合理選擇異步電動機的容量2Q =Q0 +(QN Q0) = Q0 +(QN Q0) 2 P N 采用并聯無功補償裝置4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統合理組織或調整電力網的運行方式的潮流計算合理確定電力網的運行電壓水平2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行35kV及以上的輸電網，適當提高運行電壓可以降低網損；610kV的農村配電網，應適當降低運行電壓以降低網損；前提

13、：保證電壓質量, 不能影響電力網安全運行電氣工程基礎（上冊）= nP 0 s S （三）降低網損的常用技術措施變壓器的經濟運行1 電力系統n臺相同變壓器并聯運行的總功率損耗為的潮流計算2 電力系統2的頻率與有功功率3 電力系統P T( ) n+nP nSN 的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）=(n1)P 0 S +(n1)P（三）降低網損的常用技術措施n-1臺并聯運行時的總功率損耗為1 電力系統2的潮流計算2 電力系統的頻率與有P T(n1) S (n1)SN 功功率令二者相等可得變電所的臨界負荷功率為3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行Scr = SNn(n

14、1)P 0P S電氣工程基礎（上冊）（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統說 明的潮流計算當負荷功率大于臨界負荷功率時，宜投入n臺2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行變壓器并聯運行；否則，宜投入n-1臺變壓器并聯運行；對一晝夜內多次大幅度變化的負荷，變壓器不宜完全按照上述方式運行；當變電所只有兩臺變壓器并聯運行時，其經濟運行應服從供電的可靠性電氣工程基礎（上冊）（三）降低網損的常用技術措施閉式網的經濟功率分布1 電力系統的潮流計算簡單環網如下圖所示：A2 電力系統.S1.S 2的頻率與有功功率3 電力系統Z1Z2bc的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行

15、.S b.S c.S 3Z3圖 5-49簡單閉式網的功率分布電氣工程基礎（上冊） Sc Z2+ Sb Z2+ Z3 Sb Z1+ Sc Z1+ Z3（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統自然功率分布為A .S1.S2的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率S1 =Z1Z2 Z1+ Z2+ Z3bc.S3Z3 .Sb.Sc3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行S2 = Z1+ Z2+ Z3電氣工程基礎（上冊） S3 S1 2 SP l = R1 + R2 + R3 =+Q P +Q P +Q3P 1 1 2 2 2(P b c P P 1) +(Qb c Q1 R +(P 1 P b)

16、 +(Q1 Qb) R)+ +Q222P +QR1 +U U U 2P (R2 + R3)+ PR2 P 1ec = Qb( 2 3)+QcR2 R + RQ1ec =+ R + R（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統網絡的功率損耗為的潮流計算2 2 2R32 2 2 22 R1 + 2 R2 + 2U U U U U U 2 電力系統的頻率與有功功率2 21 122 2 2 3=3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行分別對P1和Q1取偏導數，并令其等于零，得到R1 + R2 + R3 R1 2 3電氣工程基礎（上冊）（三）降低網損的常用技術措施1 電力系統說 明的潮流計算閉式網

17、中的功率按電阻成反比分布時，其功率損耗為最小，稱這種功率分布為經濟分布使非均一網絡的功率分布接近于經濟分布的措施：2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統對環網中比值R/X特別小的線段進行串聯電容補償;在環網中裝設混合型加壓調壓變壓器。經濟運行電氣工程基礎（上冊） = lim=二、火電廠間有功功率經濟分配F1 電力系統的潮流計算耗量特性：發電機組單位時間內消耗的能源與發出有F2 電力系統的頻率與有功功率功功率的關系F = f (P)P比耗量 ：耗量特性曲線上3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）0P耗量微增率：耗量特性曲線上某點切線斜率

18、F dFP0 P dP某點的縱坐標和橫坐標之比 = F P發電廠的效率： = P F二、火電廠間有功功率經濟分配1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行兩機系統P G1 + P G2 = PLD兩機系統有功功率經濟分配幾何解釋：兩耗量特性曲線斜率相等的兩點間的距離最短。電氣工程基礎（上冊）二、火電廠間有功功率經濟分配1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率多機系統目的：全系統供應同樣大小的有功功率負荷在單位時間內的能耗量最少數學模型1minF = F1(P )+ F2(P2)+ Fn(Pn)3 電力系統的電壓與無功功率1 i約

19、束條件1：等式約束約束條件2：不等式約束i i i4 電力系統經濟運行st.PLD = P + P2 + + Pn =PP min P P max求解步驟 ：（1）只計及等式約束、忽略不等式約束（2）然后考慮不等式約束對優化結果的影響電氣工程基礎（上冊）建立增廣目標函數：L =Fi i P)(P i LD) L dF 1(P) P dP = 0 L dF2(P ) = 0 L dFn(P ) P dP = =二、火電廠間有功功率經濟分配求解 ：（1）只考慮等式約束、忽略不等式約束1 電力系統的潮流計算n ni=1 i=1( P= = 0= 0LP iL最小2 22 電力系統的頻率與有功功率3

20、電力系統的電壓與無功功率 1 1= P dP= n n4 電力系統經濟運行1 21 2ndFn(P )dP n=電氣工程基礎（上冊）dF 1(P) dF2(P )dP dP = 1 = 2 = = n二、火電廠間有功功率經濟分配 = 1 = 2 = = n等耗量微增率準則上大壓小1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率Fc小機組b大機組a3 電力系統的電壓與無功功率4 電力系統經濟運行POP P P1 2 3FcFbFa電氣工程基礎（上冊） P 1 1 1)= F (= F (二、火電廠間有功功率經濟分配21 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率

21、根據i i,，可得各機組的出力：1 1 P = F2 (2)1 P n n n)4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）二、火電廠間有功功率經濟分配1 電力系統(2) 考慮不等式約束i i i i的潮流計算P Pmin :置PPmini i i i2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率i i i i其他機組按等耗量微增率準則進行重新分配Pmin P Pmax :PFi 1(i)P Pmax :置PPmax其他機組按等耗量微增率準則進行重新分配4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）二、火電廠間有功功率經濟分配例題2 G G G1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率

22、3 電力系統的電壓與無三個火電廠并聯運行，各電廠燃料消耗特性及功率約束條件如下F 1=(4+0.3P G1+0.0007P G 2 1)t/h, 100MWP G1200MWF =(3+0.32P 2+0.0004P22)t/h, 120MWP 2250MWF 3=(3.5+0.3P G3+0.00045P G 23)t/h, 150MWP G3300MW當總負荷為700MW時，試確定發電廠間功率的經濟分配。功功率4 電力系統經濟運行電氣工程基礎（上冊）1 = = 0.3+0.0014P G1F 1=4+0.3P G1+0.0007P G 2 1dP G1 =dF2F 2 =3+0.32P G2+0.0004P G 22F 3=3.5+0.3P G3+0.00045P G 233 = 0.3+0.0009P G3令=1 = 2 = 3，可解出P G2 = 270MWP G2 =( 0.32)/0.0008P G3 =( 0.3)/0.0009P G1 + P G2 + P G3 = 700二、火電廠間有功功率經濟分配1 電力系統的潮流計算2 電力系統的頻率與有功功率3 電力系統的電壓與無功功率4 電力