电力系统正常运行方式的调整与控制(ppt 65页)
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电力系统正常运行方式的调整与控制(ppt 65页)
PD 系统综合负荷；
PS 厂用电有功负荷；
0
PL 网络的有功损耗
PG(f)
△PD
PD(f)’
B
△PD0
△PG A PD(f)
f2 f1
f
有功平衡水平的高低决定了系统频率水平的高低。 要保持频率水平，需有足够的有功电源的备用容量 应付有功负荷的增加。
16
2、备用容量
2-5%最大负荷
Ch5 电力系统正常运行方式的 调整与控制
主要内容： 1、电力系统频率调整与控制 2、电力系统电压调整与控制 3、电力系统的经济调度 4、灵活交流输电系统与高压直流输电
1
Ch5 电力系统正常运行方式 的调整与控制
难点： 1）调频计算与调压计算 2）水火电厂有功负荷最优分配 3）无功负荷最优补偿
2
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
ΔPG/PGN Δf/Nf
KG
fN PGN
1
*
13
2、发电机组的功率--频率静态特性
静态调差系数---调差率
P
Pset
* f*
PG*
0.05?
结论：
0
fN f0
f
•调差系数的大小对频率偏移的影响很大。
•调差系数（单位调节功率）可以整定：
汽轮发电机组:*=0.04-0.06,KG*=25-16.7; 水轮发电机组: *= 0.02-0.04, KG*= 50-25。
负荷效应的功率增量
P PG(f)
KD
PD f
一次调频的功率增量
PD(f)
KG
PG f
负荷调节 效应
0 f2 f2’ f1
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
电力系统正常运行方式调整与控制
• 区域发电厂的高压母线；
• 有大量地方负荷的发电厂母线；
• 枢纽变电所的二次母线。
1、中枢点电压的确定
中枢点
O
A
B S A
S SAmax
SAmin SBmin
SBmax
S B
0
8
16
24 t
24
1、中枢点电压的确定
中枢点
O
S
允许偏移±5%
SAmax
A
B S A S B
SAmin SBmin
SBmax
UN=220V, +7%，-10%
1
二、无功负荷及其静态电压特性
无功功 率负荷
异步电动机是电力系统主要的无功负荷
系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决
定
jXa
Q
i
u jXm io
R/s
ß=0.8 ß=0.6
ß=0.3
U2
二、无功负荷及其静态电压特性
RT jXT
无功功 率损耗
QTX
Us
0 0
100
)]
U' 2c [(U' U' )
X
2c
2
42
U1
R+jX
U2 P+jQ
jQc
U'
Qc
2c [( U' U' )
X
2c
2
U
' 2c
U2'
Qc X U2c '
补偿后变比
变压器变比：k
U' 2c
U 2c
与补偿后变比无关
Qc
kU 2c X
( k U2c
电力系统运行与控制概论PPT课件
调度中心
SCADA
LFC EDC
AGC
1930
1940
1950
图1 电力调度自动化的发展(一)
电力调度自动化的发展(二）
安全分析 SCADA AGC
NERC NAS
负荷预测 DTS
EMS
报价 竞价
PMOS
标准化 中间件
电力企 业信息 与应用 一体化
安全校核 实时预防性分析 各类等值方法
1970
北美大停电
网络拓扑(连接点模型)
6 b
acb10 e
ads10_2
2
a_bus1
a_bus
11
21
00
a220 ac
b acb22
e
axf a010
aun
acb23 e
ald
6
b
ccb10
e cds10_2
2
c_bus1
ab
c_bus
00
21
cld
6 b
bcb11 e
bds11_2 2
bc b_bus1
11 c220
计算雅可比矩阵
牛顿法潮流框图
直角坐标潮流基本方程
P P e (Ge B f )f (G f B e ) n1 Gi Di i ji ij j ij j i ji ij j ij j
QGi
QDi
f i
(Ge ji ij j
B f )e ij j i
(G f ji ij j
B e ) ij j
Vi2ei2fi2 p
调度员潮流(中心任务与问题特点)
中心任务 功率注入
母线电压
问题特点
多元非线性方程组→迭代→可能不收敛。
SCADA
LFC EDC
AGC
1930
1940
1950
图1 电力调度自动化的发展(一)
电力调度自动化的发展(二）
安全分析 SCADA AGC
NERC NAS
负荷预测 DTS
EMS
报价 竞价
PMOS
标准化 中间件
电力企 业信息 与应用 一体化
安全校核 实时预防性分析 各类等值方法
1970
北美大停电
网络拓扑(连接点模型)
6 b
acb10 e
ads10_2
2
a_bus1
a_bus
11
21
00
a220 ac
b acb22
e
axf a010
aun
acb23 e
ald
6
b
ccb10
e cds10_2
2
c_bus1
ab
c_bus
00
21
cld
6 b
bcb11 e
bds11_2 2
bc b_bus1
11 c220
计算雅可比矩阵
牛顿法潮流框图
直角坐标潮流基本方程
P P e (Ge B f )f (G f B e ) n1 Gi Di i ji ij j ij j i ji ij j ij j
QGi
QDi
f i
(Ge ji ij j
B f )e ij j i
(G f ji ij j
B e ) ij j
Vi2ei2fi2 p
调度员潮流(中心任务与问题特点)
中心任务 功率注入
母线电压
问题特点
多元非线性方程组→迭代→可能不收敛。
第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制
（1）对发电厂厂用机械设备运行的影响； （2）对汽轮机叶片的影响； （3）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无 功消耗。 频率崩溃 系统的频率应保持在500.2HZ
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
6、有功功率平衡和备用容量
有功功率平衡
所有发电机可用有功出力之和至少应等于系统负荷 在额定频率下所吸收的全部有功功率、全部网络损 耗和全部厂用电总和。
负荷的调节效应 系数
K L* P* / f* K L f N / PLN
负荷的调节效应
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
5、频率调整的必要性
对用户的影响
（1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业； （2）异步电机功率下降； （3）电子设备的准确度、精确度降低；
对发电厂和电力系统的影响
P
i 1
g
GNi
PL max Pmax PR 0
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
7、一次调频、二次调频、三次调频
一次调频
变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等 调速器 频率的一次调整
二次调频
变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电炉启 停
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
4、负荷的频率特性
负荷吸收的功率是时间、频率和电压的函数； 负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的 静态频率特性，简称负荷的频率特性； 负荷吸收的有功功率与频率之间的关系为：
PL a0 PLN
f f f a1 PLN a2 PLN a3 PLN fN fN fN
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
6、有功功率平衡和备用容量
有功功率平衡
所有发电机可用有功出力之和至少应等于系统负荷 在额定频率下所吸收的全部有功功率、全部网络损 耗和全部厂用电总和。
负荷的调节效应 系数
K L* P* / f* K L f N / PLN
负荷的调节效应
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
5、频率调整的必要性
对用户的影响
（1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业； （2）异步电机功率下降； （3）电子设备的准确度、精确度降低；
对发电厂和电力系统的影响
P
i 1
g
GNi
PL max Pmax PR 0
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
7、一次调频、二次调频、三次调频
一次调频
变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等 调速器 频率的一次调整
二次调频
变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电炉启 停
第一节 电力系统有功功率和频率的调整 和控制
4、负荷的频率特性
负荷吸收的功率是时间、频率和电压的函数； 负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的 静态频率特性，简称负荷的频率特性； 负荷吸收的有功功率与频率之间的关系为：
PL a0 PLN
f f f a1 PLN a2 PLN a3 PLN fN fN fN
电力系统分析 第五章 电力系统正常运行方式的调整与控制 ppt
3 滑阀；
4 油动机 5 进汽阀 6 油动机活塞
12
综合误差信号：
Uerr ( Pset P ) KG ( f set f ) G
13
二、 发电机组的有功功率－频率静态特性
机组的频率特性：在自动调速系统作用下， 发电机组输出的有功功率和频率之间的稳 定关系。
P Pset KG ( f set f ) G
17
§5.1电力系统中有功功率和频率的调整和控制
三、 频率的一次调整
1) 简述：由于负荷突增， 发电机组功率不能及 时变动而使机组减速， 系统频率下降，同时， 发电机组功率由于调 速器的一次调整作用 而增大，负荷功率因 其本身的调节效应而 减少，经过一个衰减 的振荡过程，达到新 的 平 衡 。 P P0' PG B' A' A O' B ΔPL0 O PL´ PL
P0
f0' f0
f
18
f fo' fo 0
OA OB BA PL 0 OB BO K G f BA AB K L f PL 0 AO OB BA K G f K L f K S f K G K L f
14
§5.1电力系统中有功功率和频率的调整和控
二、 发电机组的有功功率－频率静态特性
2、概念介绍
1) 发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频 率特性的斜率。
制
PG MW / Hz KG f PG f N K G* K G f N / PGN PGN f
标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增 加的多寡。
炉启停
调频器 频率的二次调整
第四章 电力系统电压调整和无功功率控制技术PPT课件
发电机
P
发电机是唯一
无功 的有功功率电
功率
源，又是最基 本的无功功率
D
C
电源 电源
E
jXdIN
O
A
B
Q
4.2 电力系统的无功功率平衡与电 压的关系
同步调相机
无功 功率 电源
同步调相机相当于空载运行的同步 发电机。在过励磁运行时，向系统供给 无功功率，起无功电源的作用；在欠励 磁运行时，它吸收感性无功功率，起无 功负荷作用。由于响应速度较慢，难以 适应动态无功控制的要求，20世纪70年 代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取 代。
中枢点调 压模式
恒调压模式
介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即 在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值， 一般较线路额定电压高2％～5％
4.3 电力系统电压控制的措施
电压调整的基本原理
VG 1:K1
1:K2 Vb
R+jX
P+jQ
Vb=(VGk1－△V)/k2≈(VGk1－
PR
V
QX
将导致电压继续下降。换言之，电容器的
无功功率调节性能比较差。
4.2 电力系统的无功功率平衡与电 压的关系
饱和电抗器型
无功 功率 电源
静止无功补偿器
SVC由静电电容器与 电抗器并联组成， SVC在我国电力系统 中得到广泛应用。
可控硅控制电 抗器型(TCR)
可控硅投切电 容器型(TCR)
TCR和TSC组合 型
在最大负荷时，由电源到负荷点之间电压损耗达到35%， 在最小负荷时，电压损耗为18%，其变化幅度达到17%。
4.3 电力系统电压控制的措施
电压 调整 措施
电力系统的有功功率和频率调整PPT课件
• 频率调整的方法及其特点？ • 负荷变动与频率调整的关系？ • 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、检修备用、国民经
济备用）？ • 两类备用容量的关系？
3
第3页/共81页
5.1 电力系统中有功功率的平衡
• 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——任务的分配
大，调节能力越强。所谓多年调节，指库容足够大，可 24 第24页/共81页
各类发电厂的运行特点
——抽水蓄能水电厂的特点
• 抽水蓄能水电厂： ✓上下方各有一水库。
✓系 统 负 荷 出 现 低 谷 时 ， 抽 水 至 上 水 库 储 蓄 水 能
✓系统负荷出现高峰时，放水至下水库同时发电
✓抽 水 蓄 能 ， 放 水 发 电 循 环 的 总 效 率 只 有 7 0 % ， 但 由 于其具有很强的消峰填谷的作用，可以使火电厂的 负荷比较平稳，因此，当系统的有功调节能力不足，
• 二次调频的功率频率调整量计算方法
负荷的变动类型
发电机的电磁功率变化类型
偶然性 冲击性 周期性
频率的调整方法
原动机的有功调整方法
一次调频 二次调频 三次调频
频率变化与功率调 整量的定量关系
PG KGf PL KLf PL0 KS f PL0－PG0 KS f
有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
2
第2页/共81页
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基 本 概 念 • 负荷变动的类型及其特点？
瞬变负荷及发电机功率的平衡，而只能保证动 原动机＋发电机
态平衡，相应频率也只能保持动态稳定。
济备用）？ • 两类备用容量的关系？
3
第3页/共81页
5.1 电力系统中有功功率的平衡
• 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——任务的分配
大，调节能力越强。所谓多年调节，指库容足够大，可 24 第24页/共81页
各类发电厂的运行特点
——抽水蓄能水电厂的特点
• 抽水蓄能水电厂： ✓上下方各有一水库。
✓系 统 负 荷 出 现 低 谷 时 ， 抽 水 至 上 水 库 储 蓄 水 能
✓系统负荷出现高峰时，放水至下水库同时发电
✓抽 水 蓄 能 ， 放 水 发 电 循 环 的 总 效 率 只 有 7 0 % ， 但 由 于其具有很强的消峰填谷的作用，可以使火电厂的 负荷比较平稳，因此，当系统的有功调节能力不足，
• 二次调频的功率频率调整量计算方法
负荷的变动类型
发电机的电磁功率变化类型
偶然性 冲击性 周期性
频率的调整方法
原动机的有功调整方法
一次调频 二次调频 三次调频
频率变化与功率调 整量的定量关系
PG KGf PL KLf PL0 KS f PL0－PG0 KS f
有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
2
第2页/共81页
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基 本 概 念 • 负荷变动的类型及其特点？
瞬变负荷及发电机功率的平衡，而只能保证动 原动机＋发电机
态平衡，相应频率也只能保持动态稳定。
电力系统优化调整全解ppt
增强系统稳定性
优化调整可以改善电力系统的稳定 性和可靠性，减少故障发生，提高 电力系统的安全运行水平。
优化调整的基本原则和方法
优化调整的基本原则
电力系统优化调整应遵循安全、经济、高 效、环保的原则，同时考虑长远发展，实 现电力资源的可持续利用。
VS
优化调整的方法
电力系统优化调整的方法包括数学优化、 模拟优化和智能优化等，可以针对不同的 优化目标和场景选择合适的优化方法。数 学优化方法包括线性规划、非线性规划、 动态规划等；模拟优化方法包括遗传算法 、蚁群算法等；智能优化方法包括粒子群 算法、神经网络等。
预测结果受多种因素影响，如天气、节假日、政策等
基于历史数据和实时数据，采用多种预测方法，如线性回归、时间序列分析、神 经网络等
发电计划与优化
根据负荷预测结果和系统运 状态，制定合理的发电计划
需考虑系统备用容量、机组组 合、燃料供应等因素
针对多区域系统，需考虑能源 资源的优化配置，以降低系统 运行成本
电力系统动态稳定性分析
动态稳定性的定义
电力系统动态稳定性指的是系统在正常运行状态下，不会因 为大干扰或者控制系统的失灵而发生振荡或者不稳定现象。
动态稳定性的原理
动态稳定性需要依靠系统中各种自动调节装置和控制系统的 协调配合来实现。这些装置包括发电机组的调速器和励磁调 节器、自动并列装置、电力系统的稳定器等。
详细描述
通过优化电力系统的结构和运行方式，可以提高电力系统的韧性，增强对自 然灾害等不可抗力因素的抵御能力，保障电力供应的安全和稳定。
06
电力系统优化调整的未来发展
含大规模可再生能源的电力系统优化运行与调控
稳定运行
需要考虑到可再生能源发电的 间歇性和波动性，进行合理的 调度，保持电力系统的稳定运
优化调整可以改善电力系统的稳定 性和可靠性，减少故障发生，提高 电力系统的安全运行水平。
优化调整的基本原则和方法
优化调整的基本原则
电力系统优化调整应遵循安全、经济、高 效、环保的原则，同时考虑长远发展，实 现电力资源的可持续利用。
VS
优化调整的方法
电力系统优化调整的方法包括数学优化、 模拟优化和智能优化等，可以针对不同的 优化目标和场景选择合适的优化方法。数 学优化方法包括线性规划、非线性规划、 动态规划等；模拟优化方法包括遗传算法 、蚁群算法等；智能优化方法包括粒子群 算法、神经网络等。
预测结果受多种因素影响，如天气、节假日、政策等
基于历史数据和实时数据，采用多种预测方法，如线性回归、时间序列分析、神 经网络等
发电计划与优化
根据负荷预测结果和系统运 状态，制定合理的发电计划
需考虑系统备用容量、机组组 合、燃料供应等因素
针对多区域系统，需考虑能源 资源的优化配置，以降低系统 运行成本
电力系统动态稳定性分析
动态稳定性的定义
电力系统动态稳定性指的是系统在正常运行状态下，不会因 为大干扰或者控制系统的失灵而发生振荡或者不稳定现象。
动态稳定性的原理
动态稳定性需要依靠系统中各种自动调节装置和控制系统的 协调配合来实现。这些装置包括发电机组的调速器和励磁调 节器、自动并列装置、电力系统的稳定器等。
详细描述
通过优化电力系统的结构和运行方式，可以提高电力系统的韧性，增强对自 然灾害等不可抗力因素的抵御能力，保障电力供应的安全和稳定。
06
电力系统优化调整的未来发展
含大规模可再生能源的电力系统优化运行与调控
稳定运行
需要考虑到可再生能源发电的 间歇性和波动性，进行合理的 调度，保持电力系统的稳定运
电网调控运行及安全管理PPT课件
主要业务为年度、月度、周、日检修计划的编制和 管理；负荷预测及负荷分析；发电、供电计划管理； 并网协议管理。
第5页/共43页
第一章 正文
1.4 运行方式
运行方式是为了充分发挥本网内发电、输电、变电 设备的能力，保证电能质量、电网稳定和对用户连续可 靠供电，遵循电网安全、优质、经济运行原则，根据各 自调度管辖范围编制本地区年度、季度、月度电力系统 运行方式，并根据年度、季度、月度方式编制电力系统 日方式和特殊方式（含节日方式）。
第2页/共43页
第一章 正文
1.1 调度运行
调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、 各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效管理手 段。主要工作内容是合理使用发、输、变电设备能力， 保证负荷用电需求；消除运行隐患、处置异常故障； 协调电力系统各环节运行，保证电能质量；优先安排 发电机组运行，保证电网经济运行；按照有关协议， 保证发电、供电、用电等各方面的合法权益。
优化资源利用， 维护发、供、用 最大限度地使电网 电等有关各方的合 在经济方式下运行； 法利益。
第1页/共43页
第一章 正文
概述（二）
电网设置五级调控机构，实行统一调度、分级管理。 各级电力调控机构在调度业务工作中是上下级关系， 下级调控机构必须服从上级调控机构的调度。承担地 区电网调度运行、设备监控、调度计划、运行方式、 继电保护、自动化、水电及新能源等各专业管理职责。
第38页/共43页
第三章 正文
3.4 设备检修票的申请、填写、批答
危险点：受理停电检修票时，现场方式不熟悉，审核不严 格，造成工作票申请内容与批准内容不相符。
控制措施：方式专工应经常下现场熟悉现场接线及运行方 式，严格按工作内容审核批复申请的停电范围，防止停电范 围扩大或不够，批准检修票时应落实现场实时运行方式。
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第一章 正文
1.4 运行方式
运行方式是为了充分发挥本网内发电、输电、变电 设备的能力，保证电能质量、电网稳定和对用户连续可 靠供电，遵循电网安全、优质、经济运行原则，根据各 自调度管辖范围编制本地区年度、季度、月度电力系统 运行方式，并根据年度、季度、月度方式编制电力系统 日方式和特殊方式（含节日方式）。
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第一章 正文
1.1 调度运行
调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、 各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效管理手 段。主要工作内容是合理使用发、输、变电设备能力， 保证负荷用电需求；消除运行隐患、处置异常故障； 协调电力系统各环节运行，保证电能质量；优先安排 发电机组运行，保证电网经济运行；按照有关协议， 保证发电、供电、用电等各方面的合法权益。
优化资源利用， 维护发、供、用 最大限度地使电网 电等有关各方的合 在经济方式下运行； 法利益。
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第一章 正文
概述（二）
电网设置五级调控机构，实行统一调度、分级管理。 各级电力调控机构在调度业务工作中是上下级关系， 下级调控机构必须服从上级调控机构的调度。承担地 区电网调度运行、设备监控、调度计划、运行方式、 继电保护、自动化、水电及新能源等各专业管理职责。
第38页/共43页
第三章 正文
3.4 设备检修票的申请、填写、批答
危险点：受理停电检修票时，现场方式不熟悉，审核不严 格，造成工作票申请内容与批准内容不相符。
控制措施：方式专工应经常下现场熟悉现场接线及运行方 式，严格按工作内容审核批复申请的停电范围，防止停电范 围扩大或不够，批准检修票时应落实现场实时运行方式。
第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制 有功与频率
第五章电力系统正常运行方式的调整和控制1o 电力系统？2o 正常运行方式？3o 调整控制什么？4o 为什么要调整控制？5o 怎么调整控制？回顾与问题通讯服务器通讯服务器第五章电力系统正常运行方式的调整和控制第一讲电力系统有功功率和频率的调整控制第二讲电力系统无功功率和电压的调整控制第三讲电力系统运行方式的优化第四讲电力系统潮流控制和高压直流输电第一讲电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.1 概述5.1.2 有功功率和频率5.1.3 电力系统频率特性5.1.4 电力系统频率控制5.1.5 有功功率平衡5第一讲电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.1 概述（f 、P 调控的必要性）5.1.1 概述（f 、P 调控的必要性）一、电力系统频率控制的必要性A频率对电力用户的影响(1)频率 f 变化，会引起异步电动机转速n变化,使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品。
7（2）频率 f 降低，将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。
（3）频率 f 波动，会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作，这对一些重要工业和国防是不能允许的8B 频率对电力系统的影响（1）频率f 下降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。
当频率低到45Hz附近时,汽轮机叶片可能发生共振而断裂,造成重大事故。
9（2）频率f 下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机）的出力随之下降,从而使发电机发出的有功功率下降。
这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。
这种现象称为频率雪崩。
----出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。
10（3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵对供电频率f 有严格要求。
当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。
高压直流输电的基本控制原理(ppt 65页)
图6-7 阀的电气连接示意图 (a)晶闸管级；(b)阀组件；(c)单阀(桥臂)；(d)换流桥
6.2.2 12脉动换流器
在大功率、远距离直流输电工程中，为了减小谐 波影响，常把两个或两个以上换流桥的直流端串 联起来，组成多桥换流器。
多桥换流器结构 由偶数桥组成，其中每两个桥布置成为一个双
桥。每一个双桥中的两个桥由相位差为30º°的 两组三相交流电源供电，可以通过接线方式分 别为Y—Y和Y—D的两台换流变压器得到。
背靠背直流输电系统是输电线路长度为零(即无直流 联络线)的两端直流输电系统，主要用于两个非同步运行 的交流系统的联网，其整流站和逆变站的设备通常装设 在一个站内。由于背靠背直流输电系统无直流输电线路， 直流侧损耗较小，所以直流侧电压等级不必很高。
图6-5 背靠背直流输电系统结构
6.1.4 高压直流输电系统的结构和元件
6.3.1 高压直流输电系统的谐波特点
直流输电系统的平波电抗器电抗值通常比换相电 抗值要大的多，所以对于与换流器连接的交流系 统来说，换流器及其直流端所连接的直流系统可 以看作一个高内阻抗的谐波电流源。
为了正确估计谐波所引起的不良影响、正确设计 和选择滤波装置，必须对直流输电系统中的谐波 进行分析。在分析谐波时，通常先采用一些理想 化的假设条件，这样不但可以使分析得到简化， 而且对谐波中的主要成分可以得出具有一定精度 的结果，根据这些假设条件，得出有关特征谐波 的结论。然后，对某些假定条件加以修正，使分 析计算接近于直流输电系统实际的运行和控制情 况。
图6-6 双级HVDC系统
以双级HVDC系统为例，HVDC系统的主要元件 ：
(1)换流器 (2)滤波器 (3)平波电抗器；电感值很大，在直流输电中有着非常重要的
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n
KP * Gi GiN
K* G
KGfN/PGNi1
PGN
* 1 PGN
K* G
PGiN/i*
PGN系统n台机组额定功率之和
15
四、有功功率平衡
P
PG(f)
△PD
PD(f)’
1、有功平衡与频率的关系 P1 △PD0
PG (PD PS PL) 0
P2
B △PG A PD(f)
PG 所有电厂发出的有功和总；
ΔΔG P/fP N /GfNKGPfGNN1*
13
2、发电机组的功率--频率静态特性
静态调差系数---调差率
P
Pset
* f*
PG*
0.05?
结论：
0
fN f0
f
•调差系数的大小对频率偏移的影响很大。
•调差系数（单位调节功率）可以整定：
汽轮发电机组:*=0.04-0.06,KG*=25-16.7; 水轮发电机组: *= 0.02-0.04, KG*= 50-25。
14
多台机组的等值单位调节功率
KG
ΔPG Δf
第i台机组的输出功率增量 PGiKGif
(i 1,2,...n.)
n台机组输出功率总增量
n
n
P G P G iK G fi K G f
i 1
i 1
K G 1 P fG 2i n 1K G ii n 1K * GP ifG NiN
等值调差系数
PD 系统综合负荷；
PS 厂用电有功负荷； 0 PL 网络的有功损耗
f2 f1
f
有功平衡水平的高低决定了系统频率水平的高低。 要保持频率水平，需有足够的有功电源的备用容量 应付有功负荷的增加。
16
2、备用容量
2-5%最大负荷
5-10%最 大负荷
• 按作用分：负荷备用、事故备用、检修备用、 国民经济备用；
变
化 周
一次 调频
期
小
于
10s
变化 周期 10s ︱ 3min
二次调频
0
三次调频-最优分配
有功功率的日负荷曲线
4
二、负荷的有功功率-频率特性
1、负荷的种类 • 与频率变化无关的负荷
电阻炉、电弧炉、整流负荷 • 与频率一次方成正比的负荷
阻力矩为常数的负荷 • 与频率二次方成正比的负荷
变压器中的涡流损耗 • 与频率三次方成正比的负荷
10
综合误差信号
Uerr i(Pset PG ) KG(fset f)
Pset 功率给定值； PG 发电机发出功率的测 值量 ； fset 频率给定值，一般fN； 为 f 与发电机转速相应的 率频 测量值；
i、KG -偏差系数。
11
电气液压调速系统的组成
PID校正（调节）-----实现功率偏差和转速偏差之间 的稳态线性关系，并改善控制系统的性能。所得 出的信号经过功率放大使之有足够的功率来驱动 电液转换器。
电液转换器-----将电信号转换成油压信号使油动机 动作，从而改变汽门的开度。
12
2、发电机组的功系曲线。
P
发电机的单位调节功率
Pset
正 KGPfG P fN se t Δ ΔGP f
值
KG*ΔΔG P *f*
0
fN f0
f
发电机组的频率静态特性
放 大 器
功率 PG 测量
功
PID 率
校
放
正
大
器
转 速
电 液
油 动
汽 轮
系 发统 电
转
机
机
机
换
器
有
功
功
率
9
1、调速系统工作原理
电气液压调速系统的组成 转速测量环节-----将机组的转速转换成电压信号、 与给定的转速值相减（经频差放大器）得出频率 误差信号。 功率测量环节-----将发电机发出的有功功率转换 成电压信号，与给定功率相减并与频率误差同时 送入综合放大器进行综合和放大，得出综合误差 信号。
Ch5 电力系统正常运行方式的 调整与控制
主要内容： 1、电力系统频率调整与控制 2、电力系统电压调整与控制 3、电力系统的经济调度 4、灵活交流输电系统与高压直流输电
1
Ch5 电力系统正常运行方式 的调整与控制
难点： 1）调频计算与调压计算 2）水火电厂有功负荷最优分配 3）无功负荷最优补偿
2
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
一、调整频率的必要性 1、频率是衡量电能质量的一个重要指标 由于所有用电设备都是按系统额定频率设计的； 系统频率质量的下降将影响各行各业； 电力系统的频率变动对发电厂和电力系统本身会 产生不利影响，而且频率过低时，甚至会使整个 系统瓦解，造成大面积停电； 2、有功负荷的变动与调整控制
3
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
• 按储存形式分：旋转备用（热备用）、冷备用
3、有功电源的最优组合
火力发电厂的特点 支付燃料费用，但不受自然条件影响； 有功出力调节范围小、负荷增减速度慢； 热电厂为不可调节的强迫功率。
17
水电厂的特点 • 不支付燃料费用，受自然条件影响； • 有功出力调节范围宽、负荷增减速度快； • 发电用水量按水库综合效益考虑。 抽水出能电厂
(αi 1)
以PDN和fN为基准值
P D * 0 1 f*2 f* 2 3 f* 3 ...
有功损耗占有功负荷的5-10%。 6
3、负荷的功-频特性及频率调节效应
P D K D f K D P fD tg 正值 P
负荷的频率调节效应（系数）
以PDN和fN为基准值
PDN
K D * P fD * * P fD //P fN D N K D P fD N N
具有填谷削峰的作用。 核电站
一次性投资大、运行费用小，运行中不易带急剧 变化的负荷，反应堆和汽机组退出和再度投入费 时，且消耗能量大。
18
各类发电厂负荷的合理分配
A---水电厂不可调功率；B—水电厂可调功率；C—热 电厂；D—核电厂；E—高温高压凝汽式火电厂；F—中 温中压凝汽式火电厂
标么值=1-3
0
fN
f
有功负荷的频率静态特性
7
三、发电机组的有功功率-频率特性
1、调速系统工作原理
机械液压调速系统
调速器
电气液压调速系统
固
负荷增加→开大汽门；
定
负荷减少→减少汽门。
频率的一次调整---有差调整
同步器
8
电气液压调速系统的原理框图
转速 测量
f
频 差
放
转速
大
给定
器
fset
综 合
功率 Pset 给定
通风机、循环水泵 • 与频率更高次方成正比的负荷（比重很小）
给水泵
5
二、负荷的有功功率-频率特性
2、负荷频率特性数学表达式
PD PLN[α0 α1(f/Nf)α3(f/Nf)2 α3(f/Nf)3 ...] PD:频率 f时系统的有功负荷 PDN:f fN时系统的有功负荷 αi:与频频i率 次方成正负 比 荷在 的PDN 中所占的比例