內容簡介
《無功電壓與無功補償的調整》由北京理工大學出版社出版。
圖書目錄
項目一認識電力系統1
任務一電力系統組成及其發展1
1.1.1電力系統的組成1
1.1.2電力系統的發展4
任務二電力系統電壓等級14
1.2.1額定電壓的概念14
1.2.2電力系統額定電壓的確定15
1.2.3選擇額定電壓考慮因素19
任務三電力系統負荷曲線19
1.3.1負荷定義19
1.3.2負荷分類20
1.3.3負荷曲線21
任務四電力系統中性點運行方式25
1.4.1中性點不接地系統 26
1.4.2中性點經消弧線圈接地系統28
1.4.3中性點直接接地系統31
項目二電力線路基礎知識33
任務一電力線路的結構34
2.1.1導線和避雷線35
2.1.2桿塔38
2.1.3絕緣子41
2.1.4電力線路金具42
2.1.5桿塔基礎45
2.1.6拉線45
2.1.7接地裝置46
2.1.8電力電纜46
任務二電力線路的巡視和維護47
2.2.1運行組織47
2.2.2巡視與檢查49
2.2.3維護與管理50
2.2.4電力線路的技術管理54
2.2.5線路標準化作業54
任務三電力線路檢修55
2.3.1電力線路檢修的準備55
2.3.2電力線路檢修項目及周期57
2.3.3施工驗收58
任務四配電線路59
2.4.1配電網概述59
2.4.2配網設備62
2.4.3配網自動化 68
任務五帶電作業69
2.5.1帶電作業的條件69
2.5.2帶電作業的基本方法70
2.5.3帶電作業工器具72
項目三電力系統各元件參數和等值電路74
任務一電力線路的參數及其等值電路74
3.1.1電力線路的結構74
3.1.2電纜的結構78
3.1.3電力線路的阻抗80
3.1.4電力線路的數學模型86
任務二變壓器參數及其等值電路88
3.2.1變壓器的等值電路88
3.2.2雙繞組變壓器的參數89
3.2.3三繞組變壓器的參數91
3.2.4自耦變壓器的參數和數學模型94
3.2.5發電機的參數和等值電路94
任務三標麼制100
3.3.1標麼制及其套用100
3.3.2標麼值的近似計算法103
項目四簡單電力網路的分析與計算108
任務一網路元件的電壓降落和功率損耗109
4.1.1電力線路運行狀況的計算109
4.1.2變壓器的電壓降落、功率損耗115
4.1.3節點注入功率、運算負荷和運算功率118
任務二開式電力網路的潮流分布計算122
4.2.1電力系統的參數122
4.2.2開式網路的潮流分布122
項目五電力系統的無功功率平衡和電壓調整134
任務一電力系統無功功率平衡134
5.1.1無功功率負荷和無功功率損耗134
5.1.2無功功率電源137
5.1.3無功功率平衡141
任務二電壓調整的基本概念144
5.2.1允許電壓偏移144
5.2.2電壓波動和中樞點的電壓管理145
5.2.3電壓調整的基本原理147
任務三發電機調壓148
任務四改變變壓器變比調壓150
5.4.1普通雙繞組變壓器分接頭的選擇150
5.4.2三繞組變壓器分接頭的選擇154
5.4.3有載調壓變壓器155
5.4.4加壓調壓變壓器156
任務五改變電網無功功率分布調壓及改變電力網參數調壓157
5.5.1改變電網無功功率分布調壓157
5.5.2改變輸電線路的參數調壓162
項目六電網自動電壓控制165
任務一無功最佳化與電壓控制165
6.1.1概述165
6.1.2無功最佳化與電壓控制165
6.1.3無功最佳化基本概念169
6.1.4國內外無功最佳化研究現狀170
任務二自動電壓控制介紹171
6.2.1現代電網對AVC的需求171
6.2.2電網AVC的基本原理和功能173
6.2.3國外AVC系統發展現狀177
6.2.4國內AVC系統發展現狀180
6.2.5不同電網的AVC算法比較181
項目七柔性交流輸電系統的基本概念190
任務一柔性輸電技術介紹190
7.1.1概述190
7.1.2電能質量的基本概念192
7.1.3輸電線路的互連194
7.1.4交流輸電系統中的潮流198
7.1.5限制負荷容量的因素203
7.1.6輸電網路互連的潮流和動態穩定204
7.1.7有關參數控制的說明208
任務二柔性輸電技術控制器209
7.2.1FACTS控制器的基本類型209
7.2.2FACTS控制器的定義和功能簡介213
7.2.3FACTS的發展歷史與套用簡介223
7.2.4FACTS技術的優勢232
7.2.5高壓直流輸電與FACTS237
參考文獻242
序言
無功功率是交流同步電網中最重要的因素之一，它與電網的供電能力、電能質量、網路損耗、安全穩定運行水平等密切相關。電網中多數元件需要消耗無功功率，大多數用戶負荷也需要消耗無功功率，這些無功功率必須從網路中的某個地方獲得，而無功功率傳輸又有諸多的限制條件，這就引出了無功平衡與無功補償的問題。在電網中完全不傳輸無功功率實際上是不可能的，除非在同一電網、同一電壓等級的節點上無功功率的產生與需要量相等。因此，經常可以見到在同一電網的配電網路中使用並聯電容器進行容性補償，而在輸電網路中又使用並聯電抗器進行感性補償，以實現無功功率分層、分區就地平衡。控制無功功率是保證供電質量的基本方法。為保證電網各樞紐點和用戶側電壓在一定的範圍內變化，需要對這些節點的電壓進行適當的控制，而通過對輸電網路中無功功率的控制，既可實現輸電網路功率損耗最小，又可實現傳輸容量最大的目標。另外，從實質上看，交流網路輸電中的電壓穩定問題及電壓崩潰問題還是無功功率控制問題。由於在交流同步電網中無功功率控制如此重要，因而無功功率控制與無功功率補償是本書討論的主要問題。無功功率最佳化是電網無功功率控制的理想方式，它是通過合理調節變壓器的分接頭及投切無功補償設備，達到保持系統電壓水平、促進無功功率合理流動進而減小系統有功功率損耗的目標。預定目標綜合最佳的最佳化問題，屬於多約束非線性組合最佳化範疇。近幾年來，國內外對電網無功最佳化的研究已經非常深入和廣泛，已提出的無功最佳化求解方法有二次規劃法、動態規劃法、內點法、靈敏度法和單純形法，這些算法由於多數將離散變數作為連續變數處理，使求解時陷入局部最優且時間過長。目前，利用遺傳算法求解非線性最佳化問題較為成功，但仍然存在收斂速度慢、交叉和變異機率低等問題。本書對上述問題進行了較為詳細的論述。隨著電網的不斷發展，電網結構日趨複雜，無功調節手段數目多，相互影響大。這些因素導致電網電壓/無功功率最佳化控制問題的規模越來越大，傳統的電壓/無功功率最佳化控制方法已不能滿足電力系統實際運行的需求。有必要在繼續增加本地無功資源、提高電壓控制能力的同時，建設自動電壓控制系統，以完善對電網無功電壓分布的綜合決策、調度和管理，最佳化調度現有的無功電壓調控資源，提高系統滿足電能質量、電網安全和經濟運行等要求的能力，減輕運行人員工作量。而自動電壓/無功功率控制系統（Automatic Voltage Control,AVC）是利用電網實時運行數據，從整個系統角度科學決策出最佳的無功電壓調整方案，自動下發各個子站裝置，以電壓安全和優質為約束，以系統經濟性運行為目標，採用連續閉環進行電壓的實時最佳化控制，解決了無功電壓協調控制方案的線上生成、實時下發、閉環自動控制等一整套分析、決策、控制、實時追蹤的問題。AVC能夠有效地克服電網無功電壓控制中存在的不足，解決電網當前和未來面臨的電壓控制問題。隨著電力領域新技術的發展，電力系統的無功功率控制技術得到了進一步豐富和提高。利用普通晶閘管相角控制的柔性輸電技術，對電網有功功率、無功功率進行快速、靈活調節的技術已經發展了幾十年且已經成熟，國外套用早且較為廣泛。近些年來，國內在220 kV、500 kV和750 kV交/直流輸電工程中重點推廣套用了串聯補償、可控串聯補償、靜止無功補償和可控電抗等輸電新技術，以不斷提高我國電網輸電能力和安全可靠性。本書由劉建英、張帆老師任主編，王飛和孟建平任副主編。本書項目一由王飛編寫，項目二、項目七由劉建英編寫，項目三、項目四由張帆編寫，項目五、項目六由孟建平編寫，林兆明參與編寫部分章節，同時，感謝李娜及陳利平對本書的審稿工作。由於編者水平有限，書中不當之處在所難免，敬請廣大讀者指正。
