有功、无功功率在电力系统中传输分析与研究

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1、有功、无功功率在电力系统中传输分析与研究摘要电力系统随时都在进行着功率的传输。根据电力系统基础理论公式，建立发电机与系统模型，以电力系统参数为参考，模拟发电机运行过程状态，分析电力系统中有功功率与无功功率的传输方向及决定因素。【关键词】功率传输功角模型1引言电力系统中的能量在任何时刻都是守恒的，即在任何一个瞬间，电源发出多少电能，用户就要消耗多少电能。单位时间内电源发出（或用户消耗）的电能即是功率，该功率既包含有功功率又包含无功功率，我们把它称之为视在功率。因此电力系统时时刻刻都存在有功功率和无功功率的传输。有功功率和无功功率在系统中的传输

2、存在本质上的区别。通过分析和研究有功功率和无功功率在系统中传输方向的决定性因素，对指导电力生产有着积极的现实意义。2发电机向系统传输功率电力系统可以进行简化和等效为一个单机一穷大系统如图1所示1中，G为单台发电机，为发电机感应电动势，也称之为发电机空载电势，Xd为发电机的同步电抗，QF为发电机出口断路器，w为容量无穷大系统母线，为系统电压。因为电力系统为容量无穷大，因此电力系统电压不会受外界因素的影响而改变，它恒定为一常数。当断路器QF合上时，发电机并入系统运行，发电机与系统之间将存在功率的交换单机一无穷大系统的等值电路如图2所示中发电机电

3、阻，可以忽略不计，所以发电机阻抗只以其同步电抗Xd表不。设发电机向系统输送的功率为，当发电机向系统输送功率时，电流流过阻抗会产生电压降，以电力系统电压为参考向量，则根据图2可列出电压方程(1)因为，则上式为(2)上式电压表达式的向量图如图3所示为电压降的纵分量，为电压降的横分量，S为发电机空载电势与系统电压之间的夹角，通常称之为“功角”。根据图3向量图可得(3)(4)移项可得，发电机向系统传输的有功功率为(5)发电机向系统传输无功功率为(6)3有功功率在系统中的传输公式(5)中，假设发电机转子转速为额定转速，且发电机励磁电流不变，则发电机感

4、应电势大小不变，无穷大系统的电压大小U为常数，发电机同步电抗Xd也是常数，即公式(5)等号后的是一不变的常数。此时，发电机向系统传输的有功功率P的大小和方向完全由决定。(1)3=0°(或180°)时，sin3=0，即P=0o表示发电机与系统之间没有有功功率的交换。(2)当0°=0，即P>0。表示发电机向系统输送有功功率。(3)当180°0,则发电机源源不断向系统输送有功功若减少发电机原动机的进水量(进气量)，则发电机转子转速将减小，而系统转子转速不变，随着时间的推移，发电机转子将滞后系统转子一个角度3。此时发电机及系统运行模型如图7所示。由

5、图7可知，与系统转子相比，发电机转子将滞后S角度切割A相绕组，则发电机产生的感应电势将滞后系统电压5角度，其向量图如图8所示。此时S为负锐角，0，表示发电机向系统输送无功功率。即〉0,移项整理可得XI，作出此时发电机与系统电压向量9(b)所示，此时电压降的纵分量与系统电压同向；公式(6)中，Q