朱雪凌 劉雪楓

摘要：為了更好地了解調(diào)壓和調(diào)頻的相關問題，從三個方面比較分析了調(diào)頻和調(diào)壓的異同點，能夠更好地掌握調(diào)頻和調(diào)壓重點和難點，達到事半功倍的效果。

關鍵詞：《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》;調(diào)壓和調(diào)頻;相同點;不同點

《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)課，第五章和第六章內(nèi)容分別是“電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整”及“電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整”，這兩章內(nèi)容雖然是關于電能質(zhì)量兩個不同指標“電壓和頻率”的相關內(nèi)容，但有很多相似的部分，通過分析對比它們的異同點，可以更好地掌握這兩章內(nèi)容。

這兩章都包括三部分內(nèi)容，即功率平衡、功率的最優(yōu)分配、調(diào)頻和調(diào)壓，下面就從這三個方面來逐一闡述。

一、功率平衡

1、相同點

由于頻率主要和有功功率有關，當有功功率平衡時，頻率保持恒定，電壓主要和無功功率有關，當無功功率平衡時，電壓保持恒定，所以這兩章的第一個問題都是關于功率的平衡問題，前者是關于有功功率平衡的問題，后者是關于無功功率平衡問題。不管是有功功率的平衡還是無功功率的平衡，都是電源功率平衡于負荷、損耗和廠用電功率之和，除此之外還要多一部分功率作為備用容量。

2、不同點

不同之一是關于備用容量。有功功率的備用容量大，用途也比較廣泛，按照作用不同，有功功率備用容量可以分為負荷備用（以熱備用的形式存在）、事故備用（視事故大小可以以熱備用或冷備用形式存在）、檢修備用（視需要而設，不是必須的）和國民經(jīng)濟備用。而無功功率備用容量沒有具體體現(xiàn)用在什么地方，只需要取最大無功功率負荷的7%～8%即可。

不同之二是關于電源的種類。發(fā)電機即可以發(fā)出有功功率又可以發(fā)出無功功率，所以發(fā)電機即是有功功率電源又是無功功率電源，而有功功率電源只有發(fā)電機一種形式。在功率傳輸?shù)倪^程中，會在電力網(wǎng)即變壓器和線路中產(chǎn)生損耗，變壓器的無功功率損耗由繞組中的漏抗和勵磁支路的電納產(chǎn)生的感性無功功率兩部分組成，一臺變壓器在額定負荷下無功功率損耗為其額定容量的百分之十幾，電力網(wǎng)往往都是多電壓網(wǎng)絡，有多臺變壓器，無功功率損耗相當可觀，由于變壓器電阻遠小于電抗、電導遠小于電納，有功功率損耗要小得多。電力線路上的無功功率損耗也是由兩部分組成，分別是由磁場決定的電抗和由電場決定的電納消耗的無功功率，值得注意的是電抗和電納消耗的無功功率分別為感性和容性。綜上，由于無功功率損耗較大，無功功率電源僅僅靠發(fā)電機是遠遠不夠的，所以又有了電容器和調(diào)相機、靜止補償器和靜止調(diào)相機等無功電源，這是和有功電源不同的地方，無功功率電源的種類比較多。

二、功率的最優(yōu)分配

1、相同點

調(diào)頻和調(diào)壓的問題本質(zhì)上就是調(diào)整有功功率和無功功率，在調(diào)整功率之前的首要問題就是功率的最優(yōu)分配，所以這兩章的第二個問題都是關于功率的最優(yōu)分配，而且都包含電源和負荷兩部分內(nèi)容，前者是有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負荷的最優(yōu)分配，后者是無功功率電源的最優(yōu)分配和無功功率負荷的最優(yōu)補償。

2、不同點

不同點之一為問題復雜性的對象，有功功率是電源、無功功率是負荷。有功功率電源的最優(yōu)組合是一個比較復雜的問題，包括機組最優(yōu)組合的順序、數(shù)量和開停機時間，所以復雜問題簡單化，只要了解各類發(fā)電廠的運行特點，進而掌握它們在豐水期和枯水期的合理組合。而無功功率負荷的最優(yōu)補償問題的數(shù)學分析比較困難，它包括最優(yōu)補償容量的確定、設備的選擇和順序的選擇，解決的方法也簡化為求解在某節(jié)點補償無功功率后節(jié)約的費用和消耗的費用差的最大值，結(jié)論為最優(yōu)網(wǎng)損微增率準則。

不同點之二為解決目標最優(yōu)的對象，有功功率是負荷，無功功率是電源。有功功率負荷的最優(yōu)分配和無功功率電源的最優(yōu)分配的問題都是在滿足一定的等約束條件和不等約束條件的情況下，如何使得目標函數(shù)最優(yōu)，數(shù)學上最優(yōu)問題就是求極值，解決的方法就是對變量求導，讓導數(shù)等于零得出結(jié)論。但是這兩個問題不能直接對目標函數(shù)求導，因為它們的目標函數(shù)是滿足一定條件的目標函數(shù)，需要重新建立一個包含目標函數(shù)和等約束條件的一個新的函數(shù)，再按照前面介紹對變量求導并等于零，至于不等約束條件得出結(jié)論后再去校核。有功功率負荷最優(yōu)分配的目標是煤耗量最小，得出的結(jié)論是等耗量微增率準則，如果考慮網(wǎng)損再加上網(wǎng)損修正系數(shù)，如果考慮水電廠再加上水煤換算系數(shù);無功功率電源最優(yōu)分配的目標是有功功率損耗最小，得出的結(jié)論是等網(wǎng)損微增率準則。

三、調(diào)頻和調(diào)壓

1、相同點

當有功功率負荷發(fā)生變化時，頻率發(fā)生偏移，需要進行調(diào)頻，同樣當無功功率負荷發(fā)生變化時，電壓發(fā)生偏移，需要進行調(diào)壓。它們的共同點都是需要根據(jù)負荷的變化把負荷進行分類。

2、不同點

不同點之一，調(diào)頻和調(diào)壓針對的負荷變化情況不同。根據(jù)負荷變化周期的長短和幅度的大小，把負荷分為三種。第一種負荷變化周期短、幅度小;第二種負荷變化周期長、幅度大;第三種負荷變化周期最長、幅度最大，是由于生產(chǎn)、生活和氣象等發(fā)生變化引起的負荷變動。調(diào)頻針對的是第一種和第二種負荷變化，分別稱為“一次調(diào)頻”和“二次調(diào)頻”;我們經(jīng)常所說的調(diào)壓是針對第三種負荷，而對于第二種負荷引起的電壓波動也會采取相應的措施。

不同點之二，調(diào)頻為集中調(diào)整，電壓為分散調(diào)整。不考慮頻率的暫態(tài)過程的話整個系統(tǒng)的頻率都一樣，所以調(diào)頻的手段也比較集中，不管是“一次調(diào)頻”和“二次調(diào)頻”都是通過改變發(fā)電機的有功功率來實現(xiàn)頻率的調(diào)整的。電壓和頻率不同，嚴格來說，任何兩點的電壓都不同，但我們也不可能調(diào)整所有點的電壓，而是調(diào)整電壓中樞點的電壓，綜上，調(diào)壓的手段也比較分散，電力系統(tǒng)的四類原件發(fā)電機、變壓器、線路和負荷都可以調(diào)壓，根據(jù)不同的情況可以分別采取通過改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓、改變變壓器分接頭調(diào)壓、改善線路參數(shù)調(diào)壓以及在負荷側(cè)通過補償設備調(diào)壓。

四、總結(jié)

綜上，從功率平衡、功率的最優(yōu)分配、調(diào)頻和調(diào)壓三個方面全面分析了調(diào)頻和調(diào)壓的不同點和相同點，把調(diào)頻和調(diào)壓兩個問題看成一個問題來分析和比較，達到既了解總體又了解細節(jié)的效果。

參考文獻

[1]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].中國電力出版社，2007.

[2]査叢梅.電力系統(tǒng)分析[M].中國電力出版社，2013.