电压系统有功功率和频率调整
合集下载
电力系统有功功率和频率调整
电力系统有功功率和频率调整1. 引言在电力系统中，有功功率和频率是两个关键的电能参数。
有功功率是指电力系统中实际提供给负载的电能，而频率则表示电力系统中电压和电流的周期性变化。
准确地调整有功功率和频率可以保证电力系统的稳定运行，提高能源利用率，保障用电的安全和可靠性。
2. 电力系统有功功率调整电力系统的有功功率调整主要通过控制发电机输出功率来实现。
有功功率调整的目标是使电力系统的供需平衡，以满足用户的用电需求。
有功功率调整可以通过控制发电机的机械输入来实现，也可以通过调整发电机的励磁电流来实现。
2.1 机械输入调整机械输入调整是通过控制发电机的机械输入来调整有功功率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
2.1.1 调速调整调速是通过调整发电机的键合阻抗或者转子的绕组来改变发电机的转速，从而改变机械输入功率。
调速调整的原理是根据负荷需求，通过调整发电机的转速来保持有功功率的平衡。
2.1.2 负载调整负载调整是通过调整发电机的输出负载来改变发电机的有功功率。
负载调整的方式包括直接调整负载阻抗、调整发电机馈线阻抗、调整发电机并联等。
2.2 励磁调整励磁调整是通过调整发电机的励磁电流来改变发电机的有功功率。
励磁调整的原理是控制发电机的磁场强度，从而改变发电机的输出电压和电流。
励磁调整可以通过调整励磁电流的大小、相位和波形等来实现。
3. 电力系统频率调整电力系统的频率调整主要通过控制发电机输出的机械输入来实现。
频率调整的目标是使电力系统的供电频率保持在额定值附近，以满足用户的用电需求。
3.1 负荷频率特性负荷频率特性是指负载的电流和供电频率之间的关系。
负荷频率特性可以分为正负荷频率特性和正负荷功率频率特性两种。
正负荷频率特性描述了负载对供电频率变化时的功率响应。
3.2 机械输入调整机械输入调整是通过调整发电机的机械转速来调整电力系统的频率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
3.2.1 调速调整调速调整是通过改变发电机的转速来调整电力系统的频率。
第四章 电力系统的有功功率和频率调整
• 事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不 受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。事故备用 容量的大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容 量、机组的事故概率、系统的可靠性指标等确定，—般 约为最大负荷的5％一10 ％，但不得小于系统中最大 机组的容量。 • 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备 用只有在系统负荷季节性低落期间和节假日安排不厂所 有设备的大小修时，才需设置专门的检修各电容量。 • 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用归纳起 来以热备用和冷备用的形式存在于系统中。而不难想见， 热备用中至少应包括全部负荷备用和一部分事故备用
五、网络损耗的修正 1．网损修正系数 计及网络损耗时
困难在于网损微增率的计算
第三节 电力系统的频率调整
一、调整顿率的必要性 电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都 会产生不利影响，所以必须保持频率在额定值50Hz上下， 且偏移不超过一定范围。 电力系统频率变动时，对用户的影响有： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。频率变化将 引起电动机转速的变化，从而影响产品质量。例如，纺织 工业、造纸工业等都将围频率变化而出现残次品。 近代工业、国防和科学技术都已广泛使用电子设备，系统 频率的不稳定将会影响电子设备的工作。雷达、电子计算 机等重要设施将因频率过低而无法运行。
•
•
•
•
二、有功功申负荷曲线的预计 进行有功功率和频率的三次调整 时引以为据的多半是有功功率日 负荷曲线。 预计有功功率日负荷曲线的方法 不止一种，但都要运用累积的运 行记录。 连续曲线，则往往还需对它们加 工。加工的原则是：加工前后两 种曲线上最大、最小负荷等待征 点应一致；两种曲线下阴影面积， 即负荷消费的电能应一致。换言 之，不应在加工过程中带来附加 误差。 加工方法示于图
第三章电力系统频率及有功功率的调节
L
这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的
功率—频率特性，是负荷的静态频率特性，也
称作负荷的调节效应。
2）电力系统中各种有功负荷与频率的关系
负荷的功率—频率特性一般可表示为
f
f2
fn
P
a
P
a
P
()
a
P
()
a
P
()
L
0
LN
1
LN
2
LN
n
LN
f
f
f
N
N
N
式中 f N —额定频率
P—系统频率为f时，整个系统的有功负荷
第一节 电力系统的频率特性
9）负荷的变动情况可以分成几种不同的分量：
一是变化周期一般小于10s的随机分量；
二是变化周期在10s～3min之间的脉动分量；
三是变化周期在3min以上的持续分量，负荷预测预报
这一部分。
10）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来
调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。
P
0
*
*
G
*
上式又称为发电机组的静态调节方程。
第一节 电力系统的频率特性
在计算功率与频率的关系时，常常采用调差
系数的倒数，
P
1
G
*
K
G
*
R
f*
KG*——发电机的功率-频率特性系数，或原动
机的单位调节功率。
一般发电机的调差系数或单位调节功率，可
采用下列数值：
对汽轮发电机组 R*=(4-6)%或KG* =16.6-25 ；
这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的
功率—频率特性，是负荷的静态频率特性，也
称作负荷的调节效应。
2）电力系统中各种有功负荷与频率的关系
负荷的功率—频率特性一般可表示为
f
f2
fn
P
a
P
a
P
()
a
P
()
a
P
()
L
0
LN
1
LN
2
LN
n
LN
f
f
f
N
N
N
式中 f N —额定频率
P—系统频率为f时，整个系统的有功负荷
第一节 电力系统的频率特性
9）负荷的变动情况可以分成几种不同的分量：
一是变化周期一般小于10s的随机分量；
二是变化周期在10s～3min之间的脉动分量；
三是变化周期在3min以上的持续分量，负荷预测预报
这一部分。
10）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来
调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。
P
0
*
*
G
*
上式又称为发电机组的静态调节方程。
第一节 电力系统的频率特性
在计算功率与频率的关系时，常常采用调差
系数的倒数，
P
1
G
*
K
G
*
R
f*
KG*——发电机的功率-频率特性系数，或原动
机的单位调节功率。
一般发电机的调差系数或单位调节功率，可
采用下列数值：
对汽轮发电机组 R*=(4-6)%或KG* =16.6-25 ；
第五章电力系统有功功率与频率的调整
第五章 电力系统有功功率与频率的调整
1
电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使之 尽量保持不变。 尽量保持不变。 负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时，保证合 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时， 格的供电电压质量。 格的供电电压质量。 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 变压器等设备的容量限制和其他条件， 变压器等设备的容量限制和其他条件，以保证设备和系统运 行的安全性。 行的安全性。 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 2
（1）不需燃料费，但一次投资大 不需燃料费， （2）出力调节范围比火电机组大 （3）启停费用低，且操作简单 启停费用低， （4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率 必须释放水量－－强迫功率 －－
16
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷 ～15％。 ）最小技术负荷小，为额定负荷10～ ％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 启停 ）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 及急剧调节时，易于损坏设备。 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。 ）一次投资大，运行费用小。
1
电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使之 尽量保持不变。 尽量保持不变。 负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时，保证合 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时， 格的供电电压质量。 格的供电电压质量。 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 变压器等设备的容量限制和其他条件， 变压器等设备的容量限制和其他条件，以保证设备和系统运 行的安全性。 行的安全性。 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 2
（1）不需燃料费，但一次投资大 不需燃料费， （2）出力调节范围比火电机组大 （3）启停费用低，且操作简单 启停费用低， （4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率 必须释放水量－－强迫功率 －－
16
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷 ～15％。 ）最小技术负荷小，为额定负荷10～ ％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 启停 ）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 及急剧调节时，易于损坏设备。 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。 ）一次投资大，运行费用小。
第十三章-电力系统的有功功率平衡和频率调整
编辑版pppt
5
P
第一种
第二种
第三种
t
编辑版pppt
6
§13-2 电力系统的频率特性
一 系统负荷的有功功率－频率静态特性
有功负荷随频率的变化特性称为负 荷的频率特性，稳态下称静态频率特性。
编辑版pppt
7
综合负荷与频率的关系：
2
3
P D a 0P D N a 1 P DfN fN a 2P D N ffN a 3P D N ffN
12
1. 调速系统的工作原理 2. (离心式机械液压调速系统)
编辑版pppt
13
编辑版pppt
14
摆转速变慢，弹簧拉紧，B点下降到B点(A
点不动)，o下降到 o E
E
动F
F
通，油动机活塞上移，进汽(水)阀门开大，
发电机转速增加，A
A o o点，
由于A
A
B
B点，
B
来的值。
这就是频率的一次调整，为有差调节， 频率不能回到原来的值。
编辑版pppt
15
为使转速仍能维持原来转速，在外 界信号的作用下，同步器动作，令D点上 移，这时由于E点不动，使得F点下降， 错油门打开，油动机动作，再次抬高活 塞，开大进汽门，可使转速回到初始值。 这就是频率的二次调整。
编辑版pppt
16
2. 发电机组的有功功率－频率静态特性
由以上分析可见，PD↑， P↑G，f↓低于 初始值，反之 ↓P，D ↓，PG f↑高于初始值。
i
i
所以 n 台机组的等值单位调节功率为
KG
i
KGi
i
KGi*
PGiN fN
KG*
电力系统的有功功率平衡和频率调整
PG ( f )
发电机两者的调节效应.考虑一台 P2 ΔPD0 ΔPD
发电机和一个负荷的情况.
ΔPG P1
P’D ( f ) PD ( f )
假定系统的负荷增加ΔPD0
负荷的实际增量：
PGPD0PD
o
f2 f1
f
< 负荷的实际增量应与发电机组的功率输出的增量相等 >
13.2 电力系统的频率特性
三.电力系统的 P–f 静态特性
13-3 电力系统的频率调整
系统调频
➢负荷变化时通常首先由主调频电厂进行 二次调频力图恢复系统频率. ➢若仍有功率缺额则由配置了调速器的机 组进行一次调频.
13.3 电力系统的频率调整
1. 频率的一次调整
发电机组的调速器,根据系统频率的偏移,改变机组的出力,使有 功功率重新达到平衡,这就是频率的一次调整.
13.3 电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
二 功负次 率荷调 增增频 量量
频率调整可能引起网络潮流的重新分布
A
B
PDAPABPGAKAf PDBPABPGBKBf
ΔPDA ΔPGA
KA
ΔPAB
ΔPDB ΔPGB
KB
f P D A P D B P G A P G B P D P G= 0, 则: △f = 0
说的频率调整
同步器平行移动发电机 的功频静特性来调节频率和 分配机组间的有功功率
P3 ΔPD0
P2
P1
o
PG ( f ) ΔPD ΔPG
P’D ( f ) PD ( f )
f2 f1
f
13.3 电力系统的频率调整
3. 发电机的分类
有可调容量的机组均参加频率的一次调整 只有一台或少数几个机组参加频率的二次调整 主调频机组：参与二次调频的机组,条件：有足够大的调频容量和 调节范围,出力调整速度应满足系统负荷变化速度的要求等. 辅助调频机组：只有在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参 与频率调整 非调频机组：按调度中心预先给定的负荷曲线运行,不参与频率的 二次调整
电力系统的有功功率和频率调整
高温高压－效率高，灵活调节的范围窄 中温中压－效率较低，但灵活调节的范围较宽 低温低压－技术经济指标最差，应淘汰 热电厂（供热式火力发电厂）效率高，最小负荷取决于 热负荷（强迫功率）
21
第二节 电力系统有功功率的最优分配
核电厂
反应堆的负荷没有限制 汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15% 反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急
转动到DE’，使F点下降至F’和E点下降至E’。
38
测速元件 调频器
执行机构
39
第三节 电力系统的频率调整
错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启，压力油 经b进入油动机活塞下部，活塞上部的油经a流入 错油门上部。
8
第一节 电力系统有功功率的平衡
说明：
担任二次调整任务的发电厂称为调频厂，其母 线通常可设为潮流计算中的平衡节点。
三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为 负荷监视厂。
近年来我国出现的一种新的调整手段—负荷控 制：个别负荷大量或长时间超计划用电以致影 响系统运行质量时，由系统运行管理部门在远 方将其部分或全部切除的控制方式。
26
第二节 电力系统有功功率的最优分配
2.2 各类发电厂的合理组合
基荷和峰荷的概念
基荷：日负荷曲 P
线最低点以下的
部 分 ， 24 小 时 内峰荷不变。峰荷：基荷和最 大负荷之间的部 分，经常变动。
基荷
t
27
第二节 电力系统有功功率的最优分配
各类发电机的组合顺序 火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高 压电厂优先投入，中温中压电厂其次。 核电厂原则上应承担额定容量负荷 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库 水电厂的强迫功率应首先投入 有调节水库水电厂的可调功率：丰水期优先 投入；枯水期后投入 抽水蓄能电厂承担高峰负荷
21
第二节 电力系统有功功率的最优分配
核电厂
反应堆的负荷没有限制 汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15% 反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急
转动到DE’，使F点下降至F’和E点下降至E’。
38
测速元件 调频器
执行机构
39
第三节 电力系统的频率调整
错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启，压力油 经b进入油动机活塞下部，活塞上部的油经a流入 错油门上部。
8
第一节 电力系统有功功率的平衡
说明：
担任二次调整任务的发电厂称为调频厂，其母 线通常可设为潮流计算中的平衡节点。
三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为 负荷监视厂。
近年来我国出现的一种新的调整手段—负荷控 制：个别负荷大量或长时间超计划用电以致影 响系统运行质量时，由系统运行管理部门在远 方将其部分或全部切除的控制方式。
26
第二节 电力系统有功功率的最优分配
2.2 各类发电厂的合理组合
基荷和峰荷的概念
基荷：日负荷曲 P
线最低点以下的
部 分 ， 24 小 时 内峰荷不变。峰荷：基荷和最 大负荷之间的部 分，经常变动。
基荷
t
27
第二节 电力系统有功功率的最优分配
各类发电机的组合顺序 火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高 压电厂优先投入，中温中压电厂其次。 核电厂原则上应承担额定容量负荷 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库 水电厂的强迫功率应首先投入 有调节水库水电厂的可调功率：丰水期优先 投入；枯水期后投入 抽水蓄能电厂承担高峰负荷
电力系统有功功率与频率的调整
电力系统有功功率与频率的调整引言电力系统中，有功功率和频率是两个重要的参数。
有功功率是指电力系统中用于传输、传递和消耗电能的功率，频率那么代表了电力系统中交流电信号的周期性。
因各种原因，有功功率和频率可能会发生变化，因此需要对其进行调整以确保电力系统的正常运行。
本文将探讨电力系统中有功功率和频率的调整方法。
有功功率调整方法发电机调整发电机是电力系统中有功功率的主要来源，因此调整发电机的输出功率可以实现对有功功率的调整。
在调整发电机的输出功率时，可以通过调整发电机的燃料供应或调整转子的转速来实现。
调整燃料供应调整燃料供应是一种常用的调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少燃料供应，可以增加或减少发电机的输出功率。
这种调整方法比拟简单，但需要注意控制燃料供应的精度，以确保发电机输出功率的稳定性。
调整转速调整发电机转速是另一种调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对输出功率的调整。
这种调整方法需要对发电机的转速进行精确控制，以防止对发电机的运行造成过大的影响。
负荷调整除了调整发电机的输出功率外，还可以通过调整电力系统的负荷来实现对有功功率的调整。
负荷调整可以通过增加或减少供电设备的负载来实现。
增加负荷增加负荷是一种常用的调整有功功率的方法。
通过增加供电设备的负载，可以增加电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过增加电阻、连接额外的负载设备或调整电力系统的运行模式来实现。
减少负荷减少负荷是另一种调整有功功率的方法。
通过减少供电设备的负载，可以减少电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过断开某些负载设备、调整供电设备的运行模式或降低负载的使用率来实现。
频率调整方法频率是电力系统中交流电信号的周期性表征，其稳定性对电力系统的正常运行至关重要。
频率的调整方法通常包括调整发电机的转速和调整负载的负载。
调整发电机转速调整发电机转速是一种常用的调整频率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对频率的调整。
4电力系统频率调整和电压调整
4 电力系统的有功功率平衡与频率调整4.1 概述一、频率调整的必要性电力系统运行的根本目的是在保证电能质量符合标准的条件下，持续不断地供给用户所需要的功率，维持电力系统的有功功率和无功功率的平衡，保证系统运行的经济性。
衡量电能质量的主要指标是频率、电压和波形。
电力系统运行中频率和电压变动时，对用户，发电厂和电力系统本身都会产生不同程度的影响。
为保证良好的电能质量，电力系统运行时，必须将系统的频率和电压控制、调整在允许的范围内。
我国频率规定：f N ＝50Hz ，频率偏差范围为±0.2～0.5Hz二、频率调整的方法 第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器（governor ）进行，称为频率的一次调整。
第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器（frequency modulator ）j 进行，称为频率的二次调整。
第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。
4.2自动调速系统一、调速器的工作原理——实现频率的一次调整对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。
这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。
调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节(droop control )。
二、调频器的工作原理——实现频率的二次调整由调频器来完成的调节，称为频率的二次调整。
由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节(isochronous control )。
4.2 电力系统有功功率平衡和频率调整 一、频率的影响1、影响产品质量：异步电动机转速与输出功率有关2、影响精确性：电子技术设备3、影响汽轮发电机叶片 二、频率负荷机制三、、有功功率负荷的变动及其分类控制1、系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成： 1）变动周期小于10s ，变化幅度小 调速器频率的一次调整 2）变动周期在（10s ，180s ），变化幅度较大调频器频率的二次调整3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配频率的三次调整 四、有功功率平衡与备用容量1、功功率平衡：2、备用容量：1）作用 为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷2fωπ=T GP P ≡发电机输出电磁功率原动机输入功率T G T GP P P P ≥⎧⎨≤⎩,GiLi Loss PP P ∑=+∑∑2）定义 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷 3）分类按作用分：负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量事故备用：发电机因故退出运行能顶上的容量 检修备用：发电机计划检修国民经济备用：满足工农业超计划增长按其存在形式分： 热备用冷备用4．3 电力系统无功功率平衡和电压管理电力系统中无功功率电源不足，系统结点电压就要下降。
第四章电力系统有功功率和频率调整
PGN = PG (标幺值)
fN
f
KG
PGN fN
KG
KG和KG：发电机组的单位调节功率
汽轮机：KG =25 : 16.7
水轮机：KG =50 : 25
2020/5/20
电力系统有功功率与频率调整
25
4.2.2 发电机组的有功-频率静态特性
发电机组的功频静态特性—对于调速器
➢ 在实际计算过程中：
2020/5/20
电力系统有功功率与频率调整
16
4.2.1 系统负荷的有功-频率静态特性
负荷的静态频率性质
➢ 在实际计算过程中：
PD
KD
PDN
fN
f
有功负荷的静态频率特性
KD
tan
PD f
PDN fN
PD f
(MW / Hz)
KD
PD f
PDN = PD (标幺值) fN f
KD
PDN fN
转速n
电磁功率PE 等于
负荷功率PLD
机械功率PT
2020/5/2结0 论：负荷经常变化电力，系统频有功率功率偏与频移率调不整 可避免，如何调整 5
4.1.3 有功功率负荷的变化及其调整
有功功率负荷的变化
P
曲线分解 1 2
实际负荷 幅度小、周期短 幅度较大、周期较长
2020/5/20
3
幅度很大、变化缓慢、
最大发电负荷
PM PLDmax PLmax
0
系统备用容量
8760 t/h
2020/5/20
电力系统有功功率与频率调整
9
4.1.4 有功功率平衡及备用容量
备用容量—按性质分
➢ 负荷备用 (2%-5%)PM
第五章电力系统有功功率和频率调整
❖ 受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整 范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温 高压30%，中温中压75%)
❖ 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能 量，易损坏设备
❖ 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
火电厂特点
❖ 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 ❖ 效率与蒸汽参数有关
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
❖ 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能 量，易损坏设备
❖ 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
火电厂特点
❖ 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 ❖ 效率与蒸汽参数有关
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
5电力系统的有功功率和频率调整
对于系统有若干台机参加一次调频：
KS KG KL
具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系 数即下降特性自然分配。
5) 对不等式约束进行处理 ❖ 对于有功功率限制，当计算完后发现某发电设备越限，则该
发电设备取其限制，不参加最优分配计算，而其他发电设备 重新进行最优分配计算。
❖ 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分配没有直接关 系，可暂时不计，当有功功率负荷的最优分配完成后计 算潮流分布在考虑。
18
4. 用迭代法求解电力系统经济调度问题
1. 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有 很大的偶然性；
2. 第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主 要有：电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷 变动；
3. 第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期 也最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷 变动。
5
▪ 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提高 预测的精度就可以降低备用容量，减少临时出力 调整和避免计划外开停机组，以利于电网运行的 经济性和安全性。 负荷预测分类：
/ PLN
KL* 1.5
29
2. 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。
2) 数学表达式：
PL0 KG KL f
min f (x) s.t. h(x) 0
g g(x) g
即在满足h(x)=0的等式约束条件下和g(x)不等式 的条件下，求取目标函数f(x)值最小。
11
2. 电力系统经济调度的数学模型
KS KG KL
具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系 数即下降特性自然分配。
5) 对不等式约束进行处理 ❖ 对于有功功率限制，当计算完后发现某发电设备越限，则该
发电设备取其限制，不参加最优分配计算，而其他发电设备 重新进行最优分配计算。
❖ 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分配没有直接关 系，可暂时不计，当有功功率负荷的最优分配完成后计 算潮流分布在考虑。
18
4. 用迭代法求解电力系统经济调度问题
1. 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有 很大的偶然性；
2. 第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主 要有：电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷 变动；
3. 第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期 也最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷 变动。
5
▪ 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提高 预测的精度就可以降低备用容量，减少临时出力 调整和避免计划外开停机组，以利于电网运行的 经济性和安全性。 负荷预测分类：
/ PLN
KL* 1.5
29
2. 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。
2) 数学表达式：
PL0 KG KL f
min f (x) s.t. h(x) 0
g g(x) g
即在满足h(x)=0的等式约束条件下和g(x)不等式 的条件下，求取目标函数f(x)值最小。
11
2. 电力系统经济调度的数学模型
电力系统有功功率和频率调整
一、系统频率标准
• 1.2当发生省网或省内局部地区独立网运行时，独立网 当发生省网或省内局部地区独立网运行时， 当发生省网或省内局部地区独立网运行时 万千瓦及以上,频率偏差正常不得超过 用电负荷为 300 万千瓦及以上 频率偏差正常不得超过 50±0.2 赫兹；超出 ±0.2赫兹，持续时间不得超过 赫兹；超出50± 赫兹 赫兹， ± 30 分钟；超出50±0.5 赫兹，持续时间不得超过15分 分钟；超出 ± 赫兹，持续时间不得超过 分 万千瓦， 钟。独立网用电负荷小于 300万千瓦，频率偏差正常 万千瓦 不得超过50± 赫兹；超出50± 赫兹 赫兹， 不得超过 ±0.5 赫兹；超出 ±0.5赫兹，持续时间 不得超过30分钟 超出50± 赫兹 分钟； 赫兹， 不得超过 分钟；超出 ±1赫兹，持续时间不得超 分钟。 过15分钟。 分钟 • 1.3系统事故造成地区电网独立网运行时，地调及地区 系统事故造成地区电网独立网运行时， 系统事故造成地区电网独立网运行时 电厂负责独立小网调频调压任务， 电厂负责独立小网调频调压任务，使之能与省电网顺 利并列，不得出现因调整不当而引起的高频切机、 利并列，不得出现因调整不当而引起的高频切机、低 频减负荷甚至垮网的现象。 频减负荷甚至垮网的现象。
3
二、调频厂的确定及频率调整
1.调频厂的确定
• 电网运行时应指定第一调频厂和第二调频厂。 电网运行时应指定第一调频厂和第二调频厂。 • 省电网单机容量在100MW及以上的火电厂、单机容量在50MW及 及以上的火电厂、单机容量在 省电网单机容量在 及以上的火电厂 及 以上的水电厂、 以上的水电厂、燃汽轮机组以及抽水蓄能机组均可担任系统的第 二调频厂。正常运行情况下， 一、二调频厂。正常运行情况下，省调应指定上述其中的电厂担 任第一调频厂，机组投入AGC运行的电厂即自动转为第一调频厂 运行的电厂即自动转为第一调频厂， 任第一调频厂，机组投入AGC运行的电厂即自动转为第一调频厂， 未指定为第一调频厂或未投AGC的上述电厂均为系统的第二调频 未指定为第一调频厂或未投 的上述电厂均为系统的第二调频 厂。 • 选择系统调频厂应遵循以下原则： 选择系统调频厂应遵循以下原则： 1、具有足够的调频容量，可满足系统负荷的最大增、减变量。 、具有足够的调频容量，可满足系统负荷的最大增、减变量。 2、具有足够的调整速度，可适应系统负荷的最快增、减变化。 、具有足够的调整速度，可适应系统负荷的最快增、减变化。 3、在系统中所处的位置合理，其与系统间的联络通道具备足够的输 、在系统中所处的位置合理， 送能力。 送能力。
电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解
%=3~5或 KG*=33.3~20 %=2~4或 KG*=50~25
c.负荷的单位调节功率：综合负荷的静态频率特性的斜率。
一般而言：
KL* 1.5
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。
2、数学表达式：
KS：称为系统的单位调节功率，单位Mw/Hz。表示原动 机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下 降或上升的多少。
3、注意： ➢ 取功率的增大或频率的上升为正； ➢ 为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的
单位调节功率； ➢ 对于满载机组，不再参加调整。
对于系统有若干台机参加一次调频：
原则（1）充分利用水源。 （2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用。 （3）尽量降低火力发电成本。 根据上述原则，在夏季丰水期和冬季枯水期各类电厂在
日负荷曲线中的安排示意图，见图4-2。
图4-2 各类发电厂组合顺序示意图 （a）枯水季节 （b）丰水季节
➢夏季丰水期，水量充足，水电厂应带基本负荷以避免 弃水、节约燃煤。在此期间，可抓紧时间进行火电厂设 备的检修。
2）、发电机组的有功功率—频率静态特性 a.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。
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。
b.发电机是调差系数：单位调节功率的倒数。
发电机的单位调节功率与调差系数的关系：
一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的：
• 汽轮发电机组 • 水轮发电机组
➢冬季枯水期，来水较少，应由凝汽式火电厂承担基本 负荷，水电厂则承担尖峰负荷。
有功功率平衡和频率调整
i m i
正 L F i(P G ) i ( P G i P L i
i 1
i 1
i 1
i
等式约束条件修 正为：
Ld1(F P G 1)(1 P L)0
P G 1 dG 1 P
P G 1
Ldi(F P G)i(1 P L)0
P Gi dG P i
P Gi
2024/8/21
式中为
网损微增率
原子能电厂 无调节水电厂和其迫率
0 4 8 12 16 20 24
负荷
燃烧劣质当地燃料火电厂 原子能电厂
无调节水电厂和其迫率
0 4 8 12 16 20 24
（二）有功功率电 源的最优组合
各类发电厂组合顺序示意图 枯水季节:
2024/8/21
洪水季节:
负荷
中温中压火电厂
0
负荷
高温高压火电厂 热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
功率之间的比值.
dF
耗量微增率λ: 耗量特性曲线上某点
切线的斜率
dP
0
PG
P
2024/8/21
2. 目标函数和约束条件
目标函数
有功负荷最优分配的目的：在供应同样大小有功 功率负荷的前提下，单位时间内的能源消耗最少。 这里的目标函数就应该是总耗量最少。即为
n
F F 1 (P G 1 ) F 1 (P G 2 ) F n (P G ) n F i(P G )i i 1
第一种变动幅度很小，周期又很短。 第二种变动幅度较大，周期也较长. 第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种负荷基本可以预计。
变动有很大的偶然性
属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷
电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整
¾ 目标函数 ¾ 约束条件：
n
∑ F = Fi ( PGi ) i =1
∑ ∑ PGi − PLi = 0
¾ 等微增率准则的表达式
dF1 ( PG1 ) = dF2 ( PG2 ) = .... = dFn ( PGn ) = λ
dPG1
dPG 2
dPGn
18
3.最优分配方案的求解步骤
对于机组较少的情况，可以用解方程组的方法求解，机 组较多，可以迭代求解
算。
5) 直到满足条件。
19
例5-1同一发电厂内两套发电设备共同供电，耗量特性分别为
F1 = 3 + 0.25PG1 + 0.0014PG21 F2 = 5.0 + 0.25PG2 + 0.0018PG22
它们可发有功功率上下限分别为PG1max=100MW, PG1min=20MW,
PG2max=100MW, PG2min=20MW,求承担150MW负荷时的分配方案 解：两台发电设备的耗量微增率分别为
第五章 电力系统有功功率 平衡与频率调整
1
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整
电力系统的调频问题实质上是正常运行时有功功率的平衡问题。 ¾ 发电机的输入功率、输出功率和系统的总负荷相等，发电机匀速运
转。 ¾ 当系统中发出的有功功率与负荷消耗的有功功率不平衡时，就会反映
为频率的变化。
当电力系统发生某种扰动（负荷减小），发电机输出的功率瞬间 减小。但发电机的输入功率是机械功率，不能瞬间变化。扰动后瞬间 发电机的输入功率大于输出功率，发电机转子将加速，电力系统的频 率上升。
投切增减负荷不增 加能耗，时间短 (4)有强迫功率，视不 同水电厂而定
调峰机组
电力系统稳态 第五章 电力系统的有功功率和频率调整
等)
• PT ＝ PE + PD ≈ PE
• 电力系统的功率平衡：发电机与负荷之间的电磁功率 平衡，时刻平衡
PG PLoad PLoss
整理课件
发电机组的有功平衡与频率的关系
PTi PGi f＝ f 0 PTi PGi f PTi PGi f
原动机惯性大，有功调节慢，无 法时刻保持与瞬变负荷及发电机 功率的平衡，而只能保证动态平 衡，相应频率也只能保持动态稳 定。
热电厂(供热式火力发电厂):效率高,技术最小负荷取决于 热负荷(称为强迫功率)
• 原子能发电厂的特点
反应堆的负荷没有限制，其技术最小负荷取决于汽轮 机，为其额定负荷的10%～15%
反应堆和汽轮机的投切或承担急剧变动负荷时会耗能 、费时、易于损坏设备
原子能发电厂的一次投资大，运行费用小。
• 水力发电厂的特点
(1)状态变量(x) ：反映系统运行状态的变量——因变量； • 除平衡节点外，其它所有节点的电压相角； • 除发电机节点以及具有可调无功补偿设备节点之外，其它
所有节点的电压模值。 (2) 控制变量(u) ：可以设定、调整的变量 • 除平衡节点外，其它发电机的有功出力： • 所有发电机节点(包括平衡节点)及具有可调无功补偿设备
第五章 电力系统的有功功率 和频率调整
华侨大学 尚荣艳
衡量电能质量的指标
频率 电压 波形
衡量经济性的主要指标
比耗量 线损率
详见第一章P6
第1节 电力系统中有功功率的平衡
电力系统经济调度：是在满足安全和一定质量要求的条件 下尽可能提高运行的经济性，即合理地利用现有的能 源和设备，以最少的燃料消耗量（或燃料费用或运行 成本），保证对用户可靠而满意地供电。
频率的一次调整：用发电机组的调速器(第一种负荷变 动)。
• PT ＝ PE + PD ≈ PE
• 电力系统的功率平衡：发电机与负荷之间的电磁功率 平衡，时刻平衡
PG PLoad PLoss
整理课件
发电机组的有功平衡与频率的关系
PTi PGi f＝ f 0 PTi PGi f PTi PGi f
原动机惯性大，有功调节慢，无 法时刻保持与瞬变负荷及发电机 功率的平衡，而只能保证动态平 衡，相应频率也只能保持动态稳 定。
热电厂(供热式火力发电厂):效率高,技术最小负荷取决于 热负荷(称为强迫功率)
• 原子能发电厂的特点
反应堆的负荷没有限制，其技术最小负荷取决于汽轮 机，为其额定负荷的10%～15%
反应堆和汽轮机的投切或承担急剧变动负荷时会耗能 、费时、易于损坏设备
原子能发电厂的一次投资大，运行费用小。
• 水力发电厂的特点
(1)状态变量(x) ：反映系统运行状态的变量——因变量； • 除平衡节点外，其它所有节点的电压相角； • 除发电机节点以及具有可调无功补偿设备节点之外，其它
所有节点的电压模值。 (2) 控制变量(u) ：可以设定、调整的变量 • 除平衡节点外，其它发电机的有功出力： • 所有发电机节点(包括平衡节点)及具有可调无功补偿设备
第五章 电力系统的有功功率 和频率调整
华侨大学 尚荣艳
衡量电能质量的指标
频率 电压 波形
衡量经济性的主要指标
比耗量 线损率
详见第一章P6
第1节 电力系统中有功功率的平衡
电力系统经济调度：是在满足安全和一定质量要求的条件 下尽可能提高运行的经济性，即合理地利用现有的能 源和设备，以最少的燃料消耗量（或燃料费用或运行 成本），保证对用户可靠而满意地供电。
频率的一次调整：用发电机组的调速器(第一种负荷变 动)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）对汽轮机叶片的影响(共振）
低频运行时，容易引起共振，会使叶片断裂。
（3）对异步电机及变压器励磁的影响，
增加无功消耗。（频率降低，励磁电流增加），无 功不足情况下，将会导致电压降低
所有设备均是按额定频率设计的吗，频率变化将影响到各行各业。 5 必须使系统频率在规定的范围内，这要求进行调整和控制
4.1 有功功率和频率调整
n1=60f/p
（2）异步电机功率下降
频率降低影响机械传动的出力吸收的有功功率也会降 低，TN=9550*PN/nN ，
（3）电子设备的准确度 雷达电子计算机无法运行
4
4.1 有功平衡和频率调整
• 对发电厂和电力系统的影响 （1）对发电厂厂用机械设备运行的影响
频率和 谁有关 呢？
发电厂中给水泵 循环泵 风机等全电动机拖动的，频 率降低过多，导致电动机停止，引起严重后果。
按其存在形式分：
(1)热备用（需要时能 立即投入运行）
(2)冷备用
什么是热备用 和冷备用？
13
2、按存在形式分为
热备用:运转中发电设备可能发的最大 功率与发电负荷之差(旋转备 用) 冷备用:未运转的、但能随时启动的发 发电设备可以发的最大功率 (不含检修中的设备)
14
总装机容量的确定
总装机容量不应小于最大发电负荷与备用容量之和
发电机输出功率
注意
• 经调速器调速后的转速略低于原来数值，要想恢复到 原来数值，必须再经调频器（二次调整）调节实现
频率的一次调整
负荷增大，发电机组的输出功率增加，频率低于初 始值；负荷减小，调速器调整的结果是发电机组输出 功率减少，频率高于初始值，这种调整就是频率的一 次调整。一次调频是有差调节
27
23
2 发电机组的有功功率－频率静态特性(讲） • 调速器的工作原理
系统频率下降将影响各行各业的的正常工作，必须对频率
进行调整，主要手段是发电机组的调速系统，主要是调频器 和调速器 离心飞摆式机械调速系统是原始的调速系统，和新型调速系 统的原理是一样的。
24
概念
原动机：利用能源产生原动力的一切机械，热力、 风力、水力、电力
变 化 及 其 调 整
有 功 功 率 负 荷 的
8
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:末端小 操作、线路摇摆等想不到的小负荷
调速器 频率的一次调整 （2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较 调频器 频率的二次调整
大：大电机、电炉启停，冲击性和间歇性负荷 （3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、 产、生活规律，这类负荷基本上可以预计的。
电源容 量
备用容 量
电源容量是否 等于装机容量？
发电负荷 可投入设备的 可发功率之和 才是真正可调 度的系统电源 12 容量
8760 t(h)
备用容量的分类
按作用分： (1)负荷备用：满足负荷波动、计划外 的负荷增量2%~5% (2)事故备用：发电机因故退出运行而 预留的容量5%~10% (3)检修备用：发电机计划检修 4%~5% (4)国民经济备用：满足工农业超计划 增长3%~5%
f2 f N f1 f0 f N PGN fN PGN
(%)
f0 f N 100 fN
30
单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时 发电机组输出功率的变化量。
PG KG f
频率调整
一次、二次 调频是事后 的，三次调 频是事前的。
4 有功功率平衡与备用容量
稳态运行时有功功率平衡： PG PLD PL 电力系统稳 态运行时， 电源发出的 功率应满足 负荷的消耗， 还要满足有 功传输网络 损耗。即有 功功率保持 平衡。
P
P
G
电源发出的有功功率之和 所有负荷消耗的有功功率之和 网络中有功功率的损耗之和 网损增加 发出功率增加
功率平衡与频率
系统有功功率平衡 和频率密切相关。
不能保持功率平衡时，频率发生变化，使频率 不超过范围就必须，使系统的有功功率保持或平衡
7
有功功率和频率调整
负荷变化就 会引起频率 变化，必须 调节电源侧， 使发出的功 率能随负荷 的变化而变 化来维持频 率在允许的 范围内。 电力系统负 荷曲线不规 则，无规律
PD K D tg f
实测获得，一般为1-3，通常为1.5
PD / PDN PD K D f / f N f
负荷的频率调节效应系 数或称为负荷的频率调 节效应，表示负荷随频 率的变化程度。负荷对 频率的调整作用
例4－1
19
• 某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，与频率一 次方成正比的负荷占40%，与频率二次方成正比的负 荷占10%，与频率三次方成正比的负荷占20%。求系 统频率由50Hz降到48Hz 和45Hz时，相应负荷功率的 变化百分值 48 0.96 系统的负荷为 • 解 (1) 频率降为48Hz时，f 50 • 负荷变化为 其百分值为
29
•发电机组的有功功率－频率静态特性
（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移，调差率 概念
f 2 f1 f P2 P1 P
运行点： P2 PGN P1 0
f / f N f P / PGN P
近似直线
若2为额定运行点，1为空载
2
3
a 0 a1 a 2 a 3 1
以f N 和PDN 为基准值 的标幺值表达式
通常只取 到三次
2 3
18
PD a0 a1 f a 2 f a 3 f
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一 条近似直线来表示。
1
K G
PG f
1
K G K G
PGN fN
小结：调差系数大小，对频率偏移的影响很大，调差系数越 小，单位调节功率越大，频率偏移越小。调差系数是可以整 定的。
LD
P
L
负荷增加
P
LD
P
L
P
G
11
4 有功功率平衡与备用容量
概念 总装机容量：发电厂所有发电机额定容量之和
备用容量：系统中电源容量大于发电负荷部分 15%～20% • 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容 量应大于发电负荷。 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷
P(M W)
根据预测负 荷，在各机 组间进行最 优负荷分配 电力系统的经济运行调度（发电计划）
9
简答
频率的具体调整
一次调整:由发电机组的调速器进行的 对第一种负荷变动引起的频 率偏移的调整 二次调整:由发电机的调频器进行的、 对第二种负荷变动引起的 频率偏移的调整 三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即责成各发电厂 按事先给定的发电荷曲线发电。 称为电力系统的经济运行调整 10
第四章 电力系统有功功率与频率的调整
1
内容提要
频率偏移产生的原因、影响、以及允 许的频率偏离量？ • 保持频率偏移量不超过一定范围的 条件 • （如何保持有功功率的平衡） • 电力系统的频率调整 • 有功功率的最优分配
2
3
4.1 有功平衡和频率调整
1.电力系统频率变化的影响 • 对用户的影响 （1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业
PD a 0 a1f a 2f2 a 3f3 0.3 0.4 0.96+ 0.1 0.962 0.2 0.963 0.953
负荷变化为 PD 1 0.953 0.047 其百分值为 PD % 4.7%
20
•
45 f (2) 频率降为45Hz时， 50 0.9 系统的负荷为
3、频率一次调整是由
A调速器完成 B跳频器完成 C负荷完成 D功率确定
4、频率二次调整是由
A调速器完成
B跳频器完成 C负荷完成 D功率确定
5、电力系统备用容量有 A热备用 B冷备用 C检修备用 D燃料备用
22
• 练习：某电力系统中，与频率无关的负荷占35%，与 频率一次方成正比的负荷占45%，与频率二次方成正 比的负荷占10%，与频率三次方成正比的负荷占10%。 求系统频率由50Hz降到47Hz时，相应负荷功率的变化 百分值
P P
M
LDmax
PLmax
最大发电负荷 PM 负荷备用(2-5%Plmax) 检修备用(可能不安排) 事故备用(5-10% Plmax或系统中最 大一台单机容量） 国民经济发展备用(3-5%Plmax ）
15
总装机容量
备用容量
一般总备用容量 (15% - 20%)PM
概念
1）综合负荷：系统中所有负荷之和
17
4.2 电力系统的频率特性
整个系统的负荷功率与频率可写成：
f f f PD a0 PDN a1 PDN f a2 PDN f a3 PDN f N N N
PD为频率f时有功负荷，PDN为额定频率下的有功负荷
发电机组的功率静态特性：系统有功功率平衡打破，引 起频率变化，原动机的调速系统改变原动机的进（水）汽量，
相应增加或减少出力，调速结束，建立新的稳态发电机组功
率和频率之间的关系。
25
2 发电机组的有功功率－频率静态特性(讲）
• 调速器的工作原理
1 为转速测量元件—离心 飞摆及其附件； 2 为放大元件—错油门(或 称配压阀)； 大
2 频率与有功平衡的关系
• 转矩平衡与功率平衡
发电机输出 电磁转矩 原动机输入的 机械转矩
MT M E P T P E